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地下水模拟软件GMS中文使用手册地下水模拟是一种基于数学模型的水文学研究方法，通过模拟不同地下水流动情况，可以更好地了解地下水资源分布和变化规律，为工程建设和保护提供科学依据。
而在地下水模拟中，GMS是一个常用的软件工具，它可以用来建立和分析多种类型的地下水流动模型。
本篇文章将详细介绍GMS软件的基本操作和常用功能，以及地下水模拟的一些注意事项。
一、GMS软件介绍GMS即Groundwater Modeling System，是一款专业的地下水模拟软件，拥有强大的建模分析能力。
GMS可以创建多种类型的地下水模型，包括层状模型、地下水盆地模型、地下水河道模型等。
同时，GMS还拥有强大的数据处理和可视化功能，可以方便地将地下水模型的结果呈现出来。
二、GMS基本操作1、软件安装和启动下载GMS软件后，按照提示进行安装即可。
启动软件后，可以选择新建、打开或最近使用的工程文件。
2、新建工程在GMS中，地下水模型被称为“工程”，因此需要新建一个工程来开始建模。
点击菜单栏的“文件”>“新建工程”，然后设置工程名称、模型类型等参数即可。
3、添加模型在新建工程后，需要添加一个地下水模型。
点击“地下水模型”>“新建”来创建模型，选择模型类型和分析区域范围，然后导入数据（如DEM图像、土壤信息等）。
4、设置材料属性在添加地下水模型后，需要为各个材料设置属性（如渗透系数、孔隙度等），以方便地进行模拟分析。
点击“属性”>“材料属性”来设置材料属性。
5、添加边界条件和压头在进行地下水模拟时，需要将分析范围分为不同的区域，并分别设置边界条件和压头。
点击“水头”>“边界条件”和“水头”>“压头”，在地图上分别添加边界条件和压头所在的点。
6、生成计算网格在设置好材料属性、边界条件和压头后，需要生成计算网格来进行模拟分析。
点击“计算网格”>“自动生成”来生成计算网格，并根据需要进行调整。
7、设置时间步长在进行地下水模拟时，需要设置时间步长和时间范围，以控制分析精度和时间范围。
![GMS地下水模拟软件软件介绍[优质ppt]](https://img.taocdn.com/s1/m/ec03fdd36529647d27285264.png)
地下水模拟系统软件介绍
一、GMS数值模拟技术
GMS（Groundwater Modeling System，地下水模拟系统）是一款面向工程师、科学家和行政管理部门的全功能的地下水管理软件。
它能够解决各类地下水模拟问题，提供多样化的模型输入，能够处理任意空间配置的地下水模型并快速进行数值模拟，从而使模拟过程更加高效。
GMS模拟技术源自威斯康星（Wisconsin）大学里克·拉米尔（Rick Lamer）和史蒂文·夏皮罗（Steven Shapiro）在1991年开发的
“U.S.G.S. Groundwater Modeling System”（U.S.G.S.地下水模拟系统），后来在2002年，U.S.G.S.将其开发模型持续完善，形成了GMS数值模拟技术。
二、GMS软件功能
GMS软件主要用于处理非定向地下水模型的数值模拟，它的主要功能是：
（1）地下水模型可视化：GMS软件支持非定向地下水模型，用户可以使用GMS来可视化地下水模型，查看和修改模型的网格参数以及边界条件。
还可以根据地形数据生成三维地形模型，以帮助用户可视化模型并做出正确的抽水控制规划。
（2）数值模拟：GMS支持多种地下水模型数值模拟，其中包括基于时间步长运算、拉格朗日插值方法和拉格朗日格式等多种数学模型。
总741期第七期2021年3月河南科技Journal of Henan Science and Technology地下水模拟软件GMS在场地环境调查中的应用宋亚丹1吴丛杨慧1林雪峰2刘仁华1方成1（1苏州市宏宇环境科技股份有限公司，江苏苏州215011；2苏州科技大学环境科学与工程学院，江苏苏州215000）摘要：三维地质模型和地下水数值模型可以直观地模拟区域或小范围场地的水文地质情况，在场地环境调查中可以使地下水动态尤其是地下水流向得到更为准确的展示，可以为场地环境调查中地下水采样点位布设提供参考。
本文介绍了地下水模拟软件GMS（Groundwater Modeling System）的相关功能以及进行地下水数值模拟的基本步骤，并以某场地为例，根据场地环境调查获取的地层数据、钻孔数据、水文数据，通过使用GMS软件中的工具模块和计算模块对数据进行处理，构建三维地质构造模型和地下水数值模型。
关键词：三维地质模型；地下水数值模拟；GMS软件中图分类号：P641.4文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）07-0018-04 Application of Groundwater Simulation Software GMS in SiteEnvironmental InvestigationSONG Yadan1WU Congyanghui1LIN Xuefeng2LIU Renhua1FANG Cheng1（1.Suzhou Hongyu Environmental Technology Co.,Ltd.，Suzhou Jiangsu215011；2.School of Environmental Science and Engineering,Suzhou University of Science and Technology，Suzhou Jiangsu215000）Abstract:The three-dimensional geological model and the groundwater numerical model can intuitively display the groundwater hydrogeological conditions of a region or a small range of sites,in the site environmental survey,the groundwater geological conditions,especially the groundwater flow direction can be more accurately displayed,which can provide a reference for the layout of groundwater sampling points in site environmental survey.This paper intro⁃duced the related functions of the groundwater simulation software GMS(Groundwater Modeling System)and the ba⁃sic steps for groundwater numerical simulation,taking a site as an example,based on the stratum data,borehole data, and hydrological data obtained from the site environment survey,the data was processed by using the tool modules and calculation modules in the GMS software to construct a three-dimensional geological structure model and a groundwater numerical model.Keywords:3D geological model；groundwater numerical simulation；GMS software在构建三维地质模型和地下水数值模型时，需要先建立场地概念模型。
Aquaveo（GMS、WMS、SMS）系列水模拟软件1 GMS简介GMS是目前最综合的地下水建模软件。
美国政府部门、私企和国际上超过90个国家的用户都在使用GMS软件，GMS已经被证明是最有效的建模系统。
GMS为地下水模拟的每一阶段提供灵活的模拟工具，包括地点描述、模型开发、校准、后处理和模型显示。
GMS 支持二维和三维的有限元和有限差模型，包括MODFLOW 2000, MODPATH, MT3DMS/RT3D, SEAM3D, ART3D, UTCHEM, FEMWATER, PEST, UCODE, MODAEM 和SEEP2D. 无论你需要什么模型，GMS都会提供相应工具！2 SMS简介表面水建模系统（SMS）是一维，二维和三维水文建模的综合环境，是一个表面水建模和设计的预处理和后处理平台。
SMS包括二维有限元，二维有限差别，三维有限元和一维死水建模工具，SMS支持的模型包括TSACE–ERDC，支持TABS-MD,ADCIRC,CGWAVE,STWAVE,M2D, HIVEL2D和HEC-RAS模型。
为了方便使用FHWA的综合分析包FESWMS和Bri-Stars，SMS开发了一个综合的应用界面，同时SMS 包括通用模型界面，这一界面可以用来支持那些没有正式并入系统中的模型。
3 WMS 简介分水岭模型系统（WMS）是一个易理解的图形建模环境，它适用分水岭在水文水力方面的各种情况。
WMS包括用于自动模型建立的强大工具，例如自动盆地描绘，几何参数计算，地理信息系统图层计算（CN，降雨量，粗糙系数等），从地形数据中提取横斜面等等。
随着WMS7版本发布，软件现在通过HEC-1,TR-20,TR-55,Rational方法,NFF,MODRAT,HSPF 支持水文学模型HEC-RAS,SMPDBK,CE QUAL W2,2维水文综合（包括渠道水力，地下水交互）支持现在可以GAHA模拟的水力模型。
GMS地下水模拟软件软件介绍GMS（Groundwater Modeling System）地下水模拟软件是一个专业的地下水模拟工具，用于建模地下水系统，并模拟地下水流动、传输和污染传输。
GMS软件提供了一系列先进的功能和工具，使用户能够创建复杂的地下水模型，进行多种类型的模拟和分析，并生成详细的可视化结果。
本文将介绍GMS软件的主要功能和优势。
##主要功能1.地下水建模：GMS软件提供了直观的界面和工具，帮助用户创建地下水模型。
用户可以轻松地导入和处理地形地貌数据、地下水位数据、水文地质数据等各种数据，以便构建真实的地下水模型。
2.模拟工具：GMS软件支持多种地下水模拟方法，包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
用户可以根据需要选择合适的模拟方法，并进行多种不同类型的地下水模拟，如地下水流动、地下水污染传输等。
3.数据处理：GMS软件内置了丰富的数据处理工具，帮助用户对输入数据进行处理和分析。
用户可以进行数据插值、网格划分、数据匹配等操作，以优化地下水模型的建立和模拟效果。
4.地下水管理：GMS软件提供了强大的地下水管理功能，帮助用户对地下水系统进行监测和管理。
用户可以设置不同的监测点和监测参数，实时监测地下水系统的运行状况，以及对地下水资源进行合理管理和保护。
5.结果展示：GMS软件支持多种结果展示方式，包括二维和三维可视化模型、地下水流线图、浓度分布图等。
用户可以通过这些可视化结果直观地了解地下水系统的运行情况，并对地下水模型进行效果评估和优化。
##优势1.全面的功能：GMS软件拥有丰富的功能和工具，可以满足用户在地下水模拟和分析方面的各种需求。
无论是建模、模拟、数据处理还是结果展示，GMS软件都提供了一系列强大的功能，使用户能够轻松地完成地下水模拟工作。
2.用户友好的界面：GMS软件拥有直观简洁的界面设计，用户可以通过简单易懂的操作步骤完成地下水模拟工作。
软件提供了详细的帮助文档和教程，帮助用户快速上手并熟练使用各种功能和工具。
地下水模拟系统(G MS )软件祝晓彬(南京大学地球科学系,南京 210093)摘要:国外在应用通用标准软件进行地下水数值模拟时,G MS 软件以其友好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及其优良的三维可视效果正受到人们越来越广泛的应用。
本文在对G MS 软件各模块进行简单介绍的基础上,对其优缺点进行了分析。
并结合实际应用经验,列举了该软件在使用过程中常遇到的一些典型问题,以供使用G MS 软件的工作人员借鉴。
关键词:G MS 软件;地下水;数值模拟中图分类号:P64112 文献标识码:A 文章编号:100023665(2003)0520053203收稿日期:2003204209;修订日期:2003205230作者简介:祝晓彬(19802),男,博士研究生,研究方向为地下水数值模拟。
E 2mail :jcwu @ 地下水模拟系统(G roundwater M odeling System ),简称G MS ,是美国Brigham Y oung University 的环境模型研究实验室和美国军队排水工程试验工作站在综合M ODF LOW 、FE MW ATER 、MT3DMS 、RT3D 、SE AM3D 、M ODPATH 、SEEP2D 、NUFT 、UTCHE M 等已有地下水模型的基础上开发的一个综合性的、用于地下水模拟的图形界面软件。
其图形界面由下拉菜单、编辑条、常用模块、工具栏、快捷键和帮助条6部分组成,使用起来非常便捷。
由于G MS 软件具有良好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及优良的三维可视效果,目前已成为国际上最受欢迎的地下水模拟软件。
1 G MS 各模块简介功能十分齐全的G MS 除了包含上述M ODF LOW 、FE M W A TER 、MT 3D MS 、RT 3D 、SE A M3D 、M ODP A TH 、SEEP 2D 、NUFT 、UT CHE M 等主要计算模块外,还包含PEST 、UC ODE 、M AP 、B oreh ole Data 、TI Ns 、S olid 等辅助模块。
地下水模拟系统(G MS )软件祝晓彬(南京大学地球科学系,南京 210093)摘要:国外在应用通用标准软件进行地下水数值模拟时,G MS 软件以其友好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及其优良的三维可视效果正受到人们越来越广泛的应用。
本文在对G MS 软件各模块进行简单介绍的基础上,对其优缺点进行了分析。
并结合实际应用经验,列举了该软件在使用过程中常遇到的一些典型问题,以供使用G MS 软件的工作人员借鉴。
关键词:G MS 软件;地下水;数值模拟中图分类号:P64112 文献标识码:A 文章编号:100023665(2003)0520053203收稿日期:2003204209;修订日期:2003205230作者简介:祝晓彬(19802),男,博士研究生,研究方向为地下水数值模拟。
E 2mail :jcwu @ 地下水模拟系统(G roundwater M odeling System ),简称G MS ,是美国Brigham Y oung University 的环境模型研究实验室和美国军队排水工程试验工作站在综合M ODF LOW 、FE MW ATER 、MT3DMS 、RT3D 、SE AM3D 、M ODPATH 、SEEP2D 、NUFT 、UTCHE M 等已有地下水模型的基础上开发的一个综合性的、用于地下水模拟的图形界面软件。
其图形界面由下拉菜单、编辑条、常用模块、工具栏、快捷键和帮助条6部分组成,使用起来非常便捷。
由于G MS 软件具有良好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及优良的三维可视效果,目前已成为国际上最受欢迎的地下水模拟软件。
1 G MS 各模块简介功能十分齐全的G MS 除了包含上述M ODF LOW 、FE M W A TER 、MT 3D MS 、RT 3D 、SE A M3D 、M ODP A TH 、SEEP 2D 、NUFT 、UT CHE M 等主要计算模块外,还包含PEST 、UC ODE 、M AP 、B oreh ole Data 、TI Ns 、S olid 等辅助模块。
M ODF LOW 是美国地质调查局于80年代开发出的一套专门用于孔隙介质中地下水流动的三维有限差分数值模拟软件[1]。
M ODF LOW 自从问世以来,由于其程序结构的模块化、离散方法的简单化和求解方法的多样化等优点[2],已被广泛用来模拟井流、河流、排泄、蒸发和补给对非均质和复杂边界条件的水流系统的影响。
FE MW ATER 是用来模拟饱和流和非饱和流环境下的水流和溶质运移的三维有限元耦合模型,还可用于模拟咸水入侵等密度变化的水流和运移问题。
MT3DMS 是模拟地下水系统中对流、弥散和化学反应的三维溶质运移模型。
模拟计算时,MT3DMS 需和M ODF LOW 一起使用。
RT3D 是处理多组分反应的三维运移模型,适合于模拟自然衰减和生物恢复。
SE AM3D 是用于模拟复杂生物降解问题(包括多酶,多电子接收器)的模型。
它包含有NAP L 溶解包和多种生物降解包,NAP L 溶解包用于准确地模拟作为污染源的飘羽状NAP L ,生物降解包用于模拟包含碳氢化合物酶的复杂降解反应。
M ODPATH 是确定给定时间内稳定或非稳定流中质点运移路径的三维示踪模型。
它和M ODF LOW 一起使用,根据M ODF LOW 计算出来的流场,M ODPATH 可以追踪一系列虚拟的粒子来模拟从用户指定地点溢出污染物的运动。
这种追溯跟踪方法可以用来描述给定时间内井的截获区。
SEEP2D 是用来计算坝堤剖面渗漏的二维有限元稳定流模型。
它可以用于模拟承压和无压流问题,也可以模拟饱和和非饱和带的水流;对无压流问题,模型可以只局限于饱和带。
根据SEEP2D 的结果可以作出完整的流网。
NUFT 是三维多相不等温水流和运移模型,它非常适合用来解决包气带中的一些问题。
UTCHE M 是模拟多相流和运移的模型,它对抽水和恢复的模拟很理想,是一个已经被广泛运用的成熟模型。
PEST 和UC ODE 是用于自动调参的两个模块。
在自动进行参数估计时,交替运用PEST 或UC ODE 来调・35・ 2003年第5期水文地质工程地质 整选定的参数,并且重复用于M ODF LOW 、FE MW ATER 等的计算,直到计算结果和野外观测值相吻合。
M AP 可使用户快速地建立概念模型。
在M AP 模块下,以TIFF 、J EPG 等图件为底图,在图上确定表示源汇项、边界、含水层不同参数区域的点、曲线、多边形的空间位置,快速建立起概念模型。
钻孔数据(Borehole Data )用来管理样品和地层这两种格式的钻孔数据。
样品数据用来作等值面和等值线;地层数据用来建立TI N 、实体和三维有限元网格。
TI Ns 即三角不规则网络(Triangulated Irregular Net 2w orks ),通常用来表示相邻地层的界面,多个TI Ns 就可以被用来建立实体(S olid )模型或三维网格。
实体是在不规则的三角形网络(TI N )建立完成后,通过一系列操作产生的实际地层的三维立体模型。
2 G MS 软件优点分析G MS 软件模块多,功能全,几乎可以用来模拟与地下水相关的所有水流和溶质运移问题。
相比其它同类软件如M odI ME [3]、M ODF LOW [1]和Visual M od flow [4],G MS 软件除模块更多之外,各模块的功能也更趋完善。
本文以世界范围内广泛应用的M ODF LOW 为例,分析比较G MS 软件的诸多优点:(1)概念化方式建立水文地质概念模型。
进行地下水数值模拟时,一般包括建立水文地质概念模型、建立数学模型、求解数学模型、模型识别以及模型预报等几个步骤。
其中水文地质概念模型的建立是至关重要的一步,它是建立数学模型的基础,是整个模拟的前提。
优越于同类其它软件,使用G MS 软件建立概念模型时,除了常用的网格化方式外,多了一种概念化方式。
概念化方式是先采用特征体(包括点、曲线和多边形)来表示模型的边界、不同的参数区域及源汇项等,然后生成网格,再通过模型转换,就可以将特征体上的所有数据一次性转换到网格相应的单元和结点上。
由于网格化方式要求对每个单元进行编辑,过程比较烦琐,因此通常只适合于创建一些简单的概念模型;而概念化方式是对实体直接编辑,且可以以文件形式来输入、处理大部分数据,而没有必要逐个单元地编辑数据,因此对于实际应用中比较复杂的问题,采用概念化方式更简便、快捷。
用这种方式建立起来的水文地质概念模型用不同的多边形来表示不同的参数值区域。
在随后的参数拟合过程中,即可直接对这些相应的多边形进行操作,而无需对此多边形内的每一个网格都重复进行同一操作。
(2)前、后处理功能更强。
在前处理过程中,G MS软件可以采用M ODF LOW 等模块的输入数据并自动保存为一系列文件,以便在G MS 菜单中使用这些模块时可方便而直接地调用,且实现了可视化输入。
同时M ODF LOW 等模块的计算结果又可以直接导入到G MS中进行后处理,实现计算结果的可视化。
G MS 软件除了可直接绘制水位等值线图外,还可以浏览观测孔的计算值与观测值对比曲线以及动态演示不同应力期、不同时段水位等值线等效果视图。
(3)版本不断更新,功能不断完善。
和众多地下水数值模拟软件不同的是,G MS 软件不是一经开发后就变化不大,而是在快速动态完善着。
该软件通过版本的升级来不断补充新的应用程序、不断完善各模块的功能。
短短两年时间内,其311版较310版添加了PEST 、UC ODE 程序模块,新增了可识别3.J PEG 格式的图形文件、批处理抽水井和观测孔数据及对数插值等功能。
而目前最新的410版更是将可用于模拟地下水含水层空间分布的转移概率统计程序包T 2PROG S 集成进来,使G MS 软件的功能得到进一步加强。
3 应用G MS 软件应注意的问题 最近作者应用G MS 软件完成了长江三角洲(长江以南)地区的地下水资源评价工作,在工作过程中发现应用G MS 软件自身还有一些亟需解决的不足之处。
对初次应用G MS 软件进行地下水数值模拟时,用户应特别注意如下典型问题:(1)由于G MS 软件的版本一直在不断的更新,功能也在不断的加强,建议用户使用当前的最新版本。
在应用G MS3.1时,执行各步命令操作前应特别注意,因为该版本软件没有撤消命令操作这一功能,有些误操作可以执行,但其后果可能是导致用户退出系统,说明软件的稳定性能还有待进一步提高。
(2)在对源汇项进行处理、重新导入生产井的数据时,若井的抽水Π注水率是稳定的,则直接导入新的井数据就可以覆盖前面的原有数据,从而实现了数据替换。
而当抽水Π贮水率是非稳定的,若直接导入新的井数据,G MS 软件就会把这些数据根据时段自动添加到原有的数据组中,而不是覆盖原有数据。
此时需先将G MS 软件自动生成的3.map 文件中这些井的原有数据删除后再保存此3.map 文件,然后重新打开G MS 软件,才可以成功导入这些井的新数据。
(3)多层含水层系统中,若上覆含水层范围小于其下伏含水层范围的情况出现,当导入分散点文件(3.・45・ 水文地质工程地质2003年第5期 sp2)来定义含水层的标高时,如果该分散点文件包含所有层的顶底板标高值,则在利用专用插值工具对各层的标高进行插值后,还要进行一次人工校正。
这是由于当上覆含水层的范围小于其下伏含水层的范围时,下伏含水层没有被覆盖的那一部分区域因为没有含水层而导致不能插值出这一部分的底部标高值(相当于上覆含水层的底板标高),而这部分区域缺失的标高值恰恰正是其下覆含水层的顶板标高值,系统默认其值为0。
这显然是不合理的,所以需要根据实际资料对其进行人工插值校正。
4 结语与同类其他应用软件相比,G MS 软件具有较强优势。
它模块多,功能全,使用范围广,且可以采用概念化方式建立水文地质概念模型,使该过程更直观,操作更方便。
其中的M ODF LOW 模块用户界面较同类其他软件的用户界面更友好,更合理,其前、后处理功能也更强,故在地下水模拟领域值得推广使用该软件。
但在实际应用过程中,尤其是在建立概念模型、处理源汇项数据、对地层标高进行插值时需特别注意一些典型问题,以避免出现不合理乃至错误的模拟结果。
参考文献:[1] 周念清,朱蓉,朱学愚.M ODF LOW 在宿迁市地下水资源评价中的应用[J ].水文地质工程地质,2000,27(6):9-13.[2] 吴剑锋,朱学愚.由M ODF LOW 浅谈地下水流数值模拟软件的发展趋势[J ].工程勘察,2000,(2):13-15.[3] 吴剑锋,朱学愚,阎婷婷.运用M odI ME 模拟潜水含水层应注意的问题[J ].工程勘察,2002,(2):17-19.[4] 武强,董东林,等.水资源评价的可视化专业软件(Vi 2sual M od flow )与应用潜力[J ].水文地质工程地质,1999,26(5):21-23.G roundw ater Modeling System (G MS)softw areZH U X iao 2bin(Department o f Earth Sciences ,Nanjing Univer sity ,Nanjing 210093,China )Abstract :G MS s oftware was used m ore and m ore widely because of its friendly interface ,powerful pre 2and post 2processing capability and excellent 3D visual effect when usual standard s oftware were used to simulate groundwater in foreign countries.On base of sim ple introduction to m odules of G MS ,We analysed virtues and flaws of s oftware systematically.C ombining using experience ,it als o presents s ome comm on problems appearing in application ,s o that it could be used for reference by those use G MS s oftware.K ey w ords :G MS s oftware ;groundwater ;numerical simulation编辑:赵继昌・会讯・2003年7月17～18日在武汉召开《长江中游主要水患区环境地质调查》项目评审会 会议由中国地质调查局和宜昌地质矿产研究所组织召开,邀请了长江水利委员会、华中科技大学、湖南省水利厅、湖北省国土资源厅、宜昌矿产研究所等单位的专家组成评审委员会。
