modflow 地下水模拟工作流程

4“虽然地下水模拟有时只是被当成一种漂亮的摆 设，但是假以时日，这一方法一定会变成真正有 用的手段。”
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Hall （1995）
4“Groundwater modeling should be used by every hydrogeologist in every groundwater investigation because it is such an integral part of conceptualizing and solving a hydrogeologic problem.”
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地下水模拟精细化管理
4模型校准（40%工作量）
h网格剖分、边界划定、参数赋值 h利用实地数据校准模型 h完成模型分析
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地下水模拟精细化管理
4模型预测（20%工作量）
h分情景运行模型 h对运行结果进行分析 h完成模型分析 h数据后处理，可视化
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infiltration, river stage changes, leakage from other aquifers,
and source concentrations in transport models. 4 8. For transient models, describe the initial conditions that
Source Area
Municipal Supply Well
Mason Esker
DGiv/iWde
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Upper Aquifer Aquitard
Lower Aquifer
?
?
Drain
Landfill
? Brown Till
Grey Till
?
Weathered Limestone
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模型预测以及结果展示
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模型预测以及结果展示
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模型预测以及结果展示
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模型预测以及结果展示
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模型实例一：美国比克超级基金项目
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污染场地
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7可视化模拟框图源自原始信息概化水流 MODFLOW MODPATH Zone Budget
溶质 MT3D RT3D SEAWAT
USGS, USEPA
HydroGeo Analyst
概念模型
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Visual MODFLOW
3D Explorer 三维输出
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2D Graphical 二维输出
地下水数值模拟工作流程
Visual ModFlow 4.1中文版培训教程 中国地质大学（北京） 2008年12月12日
地下水模拟在水循环中的位置
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Lehr（1979）
4“While groundwater models might be intellectual toys at times, they would become useful tools in the future. ”
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模型精确性与复杂性的平衡
4功能越全的模型能解决的问题越多 4但是需要的参数也越多，模型变得不透明 4需要的维护工作量也越大 41983年，Anderson发表了一篇评论文章“皇帝没有
新装”，批评当时的地下水界在建模时过于简化， 数据过少。
4事隔15年，Anderson和Hunt又发表了一篇文章 “皇帝有太多新装”，指出当前模型工作者倾向于 使用过于复杂的模型，考虑过多的过程。
概念模型
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地层剖分
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水文地质参数分区
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潜水水头残差分析
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承压水水头残差分析
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灵敏度分析
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水头残差分析
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模型预测
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收集数据
4水文地质图件 4钻孔资料
h地下水埋深，水质，地层，岩性
4物探资料
h第四系厚度，导水裂隙、断层、溶洞走向
4降水，蒸发 4抽水，灌溉 4地形，地貌。。。
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概念模型
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概念模型
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二维单层
三维多层
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概念模型
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模型预测
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模型预测
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模拟结果
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项目实例二
4 地下水模拟精细化操作流程
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地下水模拟标准化进程
4很多国家和地区已经出台了地下水模拟工作的标 准文档
4“地下水模拟已经成为解决水地质问题过程中一个 有机的环节，每一个水文地质工作者在解决每一 个水文地质问题时都应该用到它。”
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知识要点回顾
4 地下水模拟是水文地质以及水循环分析的重要手段。 4 地下水模拟的目的是描述研究区的地质、水文地质、和地
球化学属性。 4 地下水模拟所使用的主要源数据主要包括：
h地质信息Î水文地质参数，地层空间信息 h水文边界Î模型的边界条件 h现场测量数据Î模型校正的依据
4完整的，精心校验过的地下水模型可以对未来进 行一定程度预测。
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知识要点回顾
4Junk in, junk out. 4All Models are wrong, some are useful.
Yes
模型验证
No
适合？
Yes
预测性模拟
No
适合？
Yes
模型后期验证
模拟目标
41、水源地模型 42、区域地下水模型 43、水库渗流模型 44、矿山排水数值模型 45、地热资源评价数值模型 46、地下水污染数值模型 47、水文地球水化学反应模型 48、核素迁移数值模型 49、地下水年龄模拟。。。
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运行
运行 USGS 模块:
MODFLOW.EXE MODPATH.EXE ZoneBudget.EXE MT3D.EXE
正确使用Visual ModFlow
4Visual ModFlow可以帮助水文地质学者：
h做出更好的判断 h建立更好的概念模型 h更好的理解计算结果 h提高工作效率 h降低地下水模拟工作的成本
h澳大利亚、新西兰、美国、欧盟、英国
4在这些发达国家，地下水模拟已经成为一种固定 行业，有固定的流程和行业规范
4公众对地下水模拟也不再具有神秘感和不切实际 的幻想
4美国地调局地下水办公室于1975年制定了地下水 模拟报告规范，并于1996年发布了第二版。
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地下水模拟精细化管理
4 2. Describe the hydrologic system under investigation. 4 3. Describe the mathematical methods used and their
appropriateness to the problem being solved. 4 4. Describe the hydrogeologic character of the boundary
来发现有限元法存在同样的问题 4在解决高阶问题时，有限元代码执行速度更快
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网格剖分
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网格剖分
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赋值
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赋值
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赋值
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模型检验
4模型校准
h用长系列历史观测数据校准模型
4但是，在进行地下水模拟 的时候一定要遵循正确的 操作规程。
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地下水模拟流程图
定义模拟目标
收集数据 建立概念模型
No
适合？
Yes
划分网格
给定边界条件 给定水文地质参数
Anderson and Woessner (1992)
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模型校准与灵敏度分析
No
适合？
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评价地下水模拟报告的十大标准
4 6. Describe the aquifer system properties that are modeled. 4 7. Describe all the stresses modeled such as pumpage,
evapotranspiration from ground water, recharge from
4模型验证
h实地验证，重新打孔验证模型预测结果 h使用在校准过程中从未使用过的新数据进行验证
4灵敏度分析
h找出影响模型最为深刻的几个参数，重点进行调参
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