地下水数值模拟的研究与应用进展

第７卷第１期　中国水利水电科学研究院学报　Ｖｏ１．７　Ｎｏ．１　

２００９年３月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｍａｒｃｈ，２００９　

文章编号：１６７２．３０３１（２０ｏ９）ｍ一００５７—０５　

地下水数值模型在中国的应用现状及发展趋势　

沈媛媛，蒋云钟，雷晓辉，王明娜　

（中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京１０００３８）　

摘要：地下水数值模型在地下水资源定量评价及相关领域研究中得到了广泛的应用。本文介绍了几种流行的数值　

模拟模型，阐述了模型特点及其在我国的应用现状。指出模型对客观实体概化存在误差，模拟精度有待于提高；裂　隙介质、岩溶介质中的地下水运移模拟技术未解决，限制了模型应用范围；强调了模型数据前后处理能力的不足；　指出了模拟技术在地下水源汇项概化、地下水运动机理方面的发展前景，提出多种模型耦合以及与ＧＩＳ紧密结合　

的重要性，并指出由于使用对象的转变给地下水模型发展带来的新机遇。　

关键词：地下水；数值模型；应用现状；发展趋势　中图分类号：ｓ２７３．４　文献标识码：Ａ　

自２０世纪６０年代以来，地下水数值模拟技术随着计算机技术的飞速发展应运而生，自此在地下水　

资源的定量研究中发挥了不可替代的作用。我国地下水数值模拟的研究开始于２Ｏ世纪７０年代，经过　

３Ｏ多年来的努力，取得了快速进步和发展，但至今国内仍然没有具有知识产权的通用地下水模拟软件。　

最早国际上较为通用的数值模型为ＭＯＤＦＬＯＷ模型，在人机交互、计算机图形学和科学可视化技术的推　

动下，具有可视化功能的地下水模拟软件迅速发展起来…，较有影响的包括基于ＭＯＤＦＬＯＷ开发的　

Ｖｉｓｕａｌ　ＭＯＤＦＬＯＷ、ＧＭＳ，以及基于有限元法的ＦＥＦＬＯＷ软件等。这些通用的地下水模拟软件在我国水资　

源定量评价及相关领域研究中发挥了重要作用。以下简要介绍这几种通用软件的特点以及在我国的应　

例析地下水资源数值模拟

水资源的紧缺已经成为全世界关注的热点。哈密盆地水资源严重缺乏，主要表现为降水少，蒸发量大，这样不仅限制了该地经济的发展，而且对人们的生产、生活也造成了不利的影响。为了保证国家的各项经济战略政策，有必要对该地的水资源情况进行探讨。

一、哈密盆地绿洲地下水数值模型

1、建立数值模型

水文地质模型的建立要参考多种因素，其中包括含水层的结构特征、源汇项的参数，以及地下水流、边界条件的概化等。首先，根据相关的水位图可以看出，将哈密北边地区界定为流入边界，东南地区界定为零流量边界，西北方向则为流出边界。其次，在分析资料的基础上，将模拟层分为第四、第三含水岩组。下边界处于模型的最底层，相当于隔水边界。再次，对地下水流场以及流动的特点进行分析。经鉴定，该模拟区的概化为非均质，并在水平方向，垂直方向上存在一定的差异性，地下水流不稳定，在结构上具有三维空间的特点。再次，判定模拟区的几何框架。根据大量的数据信息，水文地质结构图，得出模拟区的类别主要包括离散化、模拟层、模型边界，以及模渗透系数等。最后，计算出源汇项值。主要包括洪水爆发、降水、田间灌溉、河道、河谷渗入，水库渗漏，以及地下水蒸发等。

2、模型的识别与校正

实施模型的识别与校正要在一定的原则基础上。比如：保持地下水流场与实际水流场的统一性，模拟地下水动态不能与实际水动态差别太大，按照均衡性的要求，识别出水位地质的参数，保证与水文地质条件相符。在识别的过程中，要完成多方面的工作，通过调整水位拟合、模型参数的方法，达到水量的均衡。其中，模型的参数受到地势特点、水流供给以及人类活动的影响。哈密中部地区人口多，活动频繁，地下水开采量大，因此受到的影响比较大。

二、哈密盆地绿洲地下水资源评价

1、巴里坤山，喀尔里克山平原水资源总量 哈密盆地绿洲地带的水资源类型主要包括两个部分。分别是巴里坤山平原区，喀尔里克山平原区。除了这两个地区之外，也涉及到西部小河、沙尔湖的地下水资源。由于哈密绿洲地下水资源主要分布在前两个平原地区，因此作为本文的主要研究对象。其中，巴里坤山平原区地下水资源主要采用河流补给的形式，多年平均径流量为2.6×108m3/a。喀尔里克山平原区的以河水、井灌为主要补给方式，多年平均径流量为1.75×108m3/a。

地下水动态数值模拟中随机方法研究进展

李　森1,2　陈家军1　叶慧海2

(1.北京师范大学环境学院　北京市　100875　2.交通部公路科学研究所　北京市　100088)

提要　地下水水流运动有很大的随机性,随机理论方法把地下水系统中的参数看成具有空间分布的随机场,可以对水流的不确定性和空间变异性进行模拟。该文介绍了地下水动态数值模拟中随机方法的原理、适用条件及存在的问题,重点讨论了国内外地下水动态随机模型的研究应用以及各种随机估参方法。文章还提出了此领域今后的发展方向,具有一定的借鉴意义。关键词　地下水动态　地下水水位　随机模型　随机场

AdvanceinStochasticMethodinNumericalSimulationofGroundwaterRegime

LiSen1,2　ChenJiajun1　YeHuihai2

(1.SchoolofEnvironmentalSciences,BeijingNormalUniversity

2.ResearchInstituteofHighway,theMinistryofCommunications)

Abstract　Groundwaterflowisgreatlystochastic.Stochastictheorymethodcansimulateuncertaintyandspa2

tialvariabilityofwaterflow,consideringtheparametersofgroundwaterregimeasrandomfieldwithspatialcon2

tribution.Thispaperhasreviewedthebasicprinciple,applicableconditionsandunsolvedproblemsofstochas2

ticallynumericalsimulationofgroundwaterregime.Especially,ithasgeneralizedthestudyonstochasticmod2

地表水水质模型研究进展综述

摘要：水质模型是污染物在水环境中变化规律及其影响因素之间相互关系的数学描述,它既是水环境科学研究的内容之一,又是水环境研究的重要工具。本文从地表水（包括河流、海洋、湖泊与水库）水质模型的发展概况谈起，较详细的综合评述了近年来国内外水质模型的研究进展。

关键词：地表水水质模型 研究进展

Abstract: water quality model is contaminants in the water environment of

change law and influence factors of the relationship between mathematics description,

it is not only the water environment of the contents of scientific research, and the

water environment of the important research tools. This paper, from the surface water

(including rivers, oceans, lakes and reservoirs) the development situation of water

quality model, a detailed comprehensive reviews in recent years and the research

progress of water quality model.

Keywords: surface water quality model research progress

1、地表水质模型的发展概况

为了描述和预测污染物在环境介质中的运动和变化规律，各种数学模型及其相应计算机软件应用而生，水质模型是天然水体水质变化规律的数学描述,[1]需要水文学、水力学、水化学、水生物学、湖沼学和沉积学等到专门的学科知识，以及数学计算机程序设计等必要的手段。