GMS软件入门及实例演示

GMS软件入门GroundwaterModelingSystemGMS软件模块简介Tins模块即三角不规则网络(TriangulatedIrregularNet-works)，通常用来表示相邻地层的界面，多个TINs就可以被用来建立实体(Solid)模型或三维网格。GMS软件模块简介Boreholes钻孔数据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TIN、实体和三维有限元网格。GMS软件模块简介Solids实体模型是在不规则的三角形网络(TIN)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。GMS软件模块简介2DScattererPoint二维散点模块，将地面及含水层顶底板控制点，水位控制点，溶质浓度控制点等导入模型，通过插值生成等值线，从而将每个活动单元格赋值。GMS软件模块简介3DScattererPoint三维散点模块，用于三维地质统计学，用垂向列、等距的数据，可以将其导入网格，以图形来表示污染羽。GMS软件模块简介2DMesh,包括SEEP2D模块，它是用来计算坝堤剖面渗漏的二维有限元稳定流模型。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。GMS软件模块简介3DMesh，包括FEMWATER模块，它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。GMS软件模块简介2DGrid模块，将控制点数据插值后分配到二维网格；3DGrid，包括MODFLOW模块，MODPATH模块，MT3D模块，UTCHEM模块，ART3D模块。其中：MODFLOW包括水井、补给、河流、沟渠、蒸发蒸腾和边界等子程序包，分别用来处理相关的水文地质条件，用来进行地下水流数值模拟；GMS软件模块简介MODPATH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MODFLOW一起使用，它利用由MODFLOW计算出的逐个单元的水头联合土壤的孔隙度来计算每个粒子通过水流区域的轨迹。MODPATH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。MODPATH可以使用正向追踪和反向追踪方法来模拟单井抽水的影响范围和描述给定时间内井的截获区。MT3D是三维地下水溶质运移程序，能够模拟地下水系统中的平流、扩散、衰减、溶质化学反应、线性与非线性吸附作用等现象；GMS软件模块简介UTCHEM是模拟多相流和运移的模型，主要应用于抽水和恢复。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、生物恢复、重金属、石油烃等在地下水中的迁移。软件具有较高的灵活性，用户可以自己指定反应动力学表达式或者从6个预先编好的程序包中选择一套。这些预先编好的程序包是：①烃和氧的反应；②使用多个电子接受体(如O2，NO3-，Fe2+，SO42-，CH4)模拟烃的生物降解；③使用多个电子接受体模拟惰性烃的生物降解；④限制速度的吸附反应；⑤模拟有细菌参加的，给电子体和电子接受体两者间反应的双重莫诺模型(MonodModel)；⑥PCE/TCE的好氧、厌氧生物降解。GMS软件模块简介Map模块，用来建立水文地质概念模型，在MAP模块下，以TIFF、JEPG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。GMS软件模块简介GIS模块，可以将shape文件导入模型，在mapping中通过shapestoFeatureObjects将文件导入map模块。GMS软件的建模方法栅格法（GridApproach）和概念模型法（ConceptualModelApproach）。栅格法是一种简单、基本的建模方法，但是栅格法建模是基于对网格的直接操作，因此参数分区的赋值、边界条件的指定和调参都非常繁琐，工作量巨大。因此，在实际应用中概念模型法应用更为广泛。概念模型法建模概念模型的建立在GMS软件界面上的Map模块里，该模块里可以定义模型的类别以及与类别对应的各种属性。在概念模型下需要建立图层（coverage），图层里包含点(node/vertices分别代表曲线的端点/结点)、弧(arc，代表线性实体，如河流、沟渠)和多边形(polygon，代表面状实体，如渗透系数分区，面状补给区，面状开采区等)，在应用中可以根据需要在点、弧、面上赋属性。概念模型法建模井（抽水井和注水井）可以赋值到点上，其量可以为常数或是随时间变化的数值；河流可以赋值水力传导系数、沿程上结点的水位和河床底板标高，GMS可以根据河流所经单元的长度把单位长度上的水力传导系数自动换算为相应单元的等效水力传导系数，同时GMS也可以把已知结点的水位和河床底板标高通过线性插值，得到河流沿程上每个网格结点的水位和底板标高；渗透系数、给水度等参数以及面状开采、面状补给可以赋到多边形上，其值同样可以为常数或随时间变化的值。概念模型法建模在图层中需要定义三个部分：①Source/Sink/BCType，定义地下水系统的范围、井、河流、沟渠以及边界（定水头边界，定流量边界，通量边界）的相关参数；②ArealProperties，定义含水层的渗透系数、给水度、储水率、孔隙度、补给强度、蒸发强度、蒸发极限埋深等；③Obs.Data，主要定义观测孔。概念模型法建模概念模型建模的思想就是把三维网格的属性用图层相应实体的属性表示，模型赋值和调参直接操作图层上的实体。实例演示——地下水流稳定流模型此模型主要研究某地垃圾填埋场对地下水的潜在污染，需要用到MODFLOW，MODPATH和MST3D。（a）所示为研究区的基本概况，其中北部边界为隔水边界，其它河流作为边界为给定水头边界，研究区的补给主要为降雨入渗补给，同时在区内有几条季节性河流，它的水的来源主要为地下水排泄，在模型里将其作为排水沟处理。区内还有两个生产井，一个垃圾填埋场。（b）是一个北——南向的剖面图，上面两层为沉积物，下面为基岩。我们将第一层沉积物作为潜水含水层，第二层作为承压含水层。研究区基本概况实例演示——地下水流稳定流模型实例演示——地下水流稳定流模型实例演示——质点追踪模拟GMS中的MODPATH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MODFLOW一起使用，根据MODFLOW计算出来的流场，MODPATH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的截获区、质点运移路径的长度和到达指定位置的时间。质点追踪包括正向追踪和反向追踪。质点正向追踪可以用来考察地下水流的方向、垃圾淋滤液的运动轨迹、到达指定位置的时间和影响的范围等。质点反向追踪可以用来计算水力捕获带范围，进一步可以做水源地保护区的划分。实例演示——质点追踪模拟实例演示——质点追踪模拟实例演示——质点追踪模拟实例演示——质点追踪模拟实例演示——质点追踪模拟实例演示——质点追踪模拟实例演示——溶质运移模拟实例演示——溶质运移模拟实例演示——溶质运移模拟实例演示——溶质运移模拟实例演示——溶质运移模拟实例演示——溶质运移模拟实例演示——溶质运移模拟