GMS6.0(MODFLOW模块)

CHAPTER2MODFLOW-GridApproach在GMS中，有两种应用方式可以构建modflow模拟：栅格和概念模型。栅格方式包括直接在3D栅格的逐个单元（cell-by-cell）添加源/汇项和其他模型参数。概念模型应用方式包括在map模块中使用gis工具开发一个被模拟区域的概念模型。概念模型中的数据将会被复制到栅格中。本tutorial中栅格应用于modflow的预处理过程。大部分而言，概念模型的应用比栅格方式更为有效。尽管如此，栅格方式在解决简单问题或者需要逐个单元编辑的学术练习中也是非常有用的。在开始MODFLOW-ConceptualModelApproachtutorial.时不需要完成此tutorial。2.1.1OutlineThisiswhatyouwilldo:1.Createa3Dgrid.2.SetupaMODFLOWsimulation.3.CheckthesimulationandrunMODFLOW.4.Assignzonebudgetsandviewthereport.2.1.2RequiredModules/InterfacesYouwillneedthefollowingcomponentsenabledtocompletethistutorial:•Grid•MODFLOWYoucanseeifthesecomponentsareenabledbyselectingtheFile|Registercommand.2.2DescriptionofProblem问题的描述此指南中需要解决的问题在图2.1中描述。此问题是MODFLOWReferenceManual.结尾描述的简单问题的改进。在计算网格中使用三层假设成为三个含水层。栅格覆盖区域为一75000ft×75000ft的正方形区域。栅格由15行和15列组成，计划每个单元的计量为5000ft×5000ft。顶部和底部高程将简化成为水平面。图上显示为水平方向的水力传导系数，垂直方向的水力传导系数使用部分水平方向的水力传导系数。由于大气降水入渗补给系统的输入将会被定义为回灌。由于排水管道、排水井（图中没有标示）排出系统，左边的湖被定义为定水头边界。初始水头定为0，稳定态将会进行计算。2.3GettingStarted开始打开一个新的GMS窗口2.4Units单元定义模型中的单元（单位）。选择的单位将被应用于编辑GMS界面区域，使每一个参数具有固定的单位。1.选择Edit|Units命令。2.Length长度选择m为单位（米），Time时间为d（天），其他参数采用默认。3.点击ok。2.5CreatingtheGrid创建栅格解决此问题的第一步是创建一个3D有限差分单元格。1.在ProjectExplorer中，右键点击空白出，在下拉菜单中选择New|3DGrid命令2.在X坐标（X-dimension）区域，输入22860作为长度值，单元格数Numbercells为15。3.在Y坐标（Y-dimension）区域，输入22860作为长度值，单元格数Numbercells为15。4.在Z坐标（Z-dimension）区域，输入单元格数Numbercells为3。稍后再输入每一层栅格的顶部和底部高程值。因为，输入的Z方向的单元格厚度对于MODFLOW的计算不起作用。5.选择ok按钮。在你的显示屏上会出现平面显示的栅格。一个单一化的表示也会出现在小图标Mini-GridPlot.中。2.6CreatingtheMODFLOWSimulation创建modflow模拟下一步是建立modflow模拟的初始化。1.在ProjectExplorer中，右键点击3DGridData，在下拉菜单中选择NewMODFLOW命令2.6.1TheGlobalPackage统一赋值这个输入是为了细分modflow为块。一些块是备用的，一些是必需的。必需的是统一赋值模块。Packages块首先，选择块。1.选择Packages按钮。这个块对话框用于指定建立模型所需要的块。基础的块是必需的，不能被关闭。下面选择其他的块。2.在Pointsources/sinks部分，打开Drain(DRN1)和Well(WEL1)选项。3.在Arealsources/sinks部分，打开Recharge(RCH1)选项。4.在Solver部分，选择StonglyImpl.Procedure(SIP1)块。5.选择ok推出对话框。TheIBOUNDArrayIBOUND数列下一步是建立IBOUND数列。IBOUND数列用于指定单元格的活动性，IBOUND0为活动，IBOUND＝0为不活动，IBOUND0为常数。在我们的问题中，除了上面两层最左边一列外所有的单位都为活动，这一列将被定义为定水头。1.选择IBOUND按钮。IBOUND对话框在一个电子表格中显示IBOUND数列的值，每次显示一层。左上角的编辑区域可以改变当前层，除上面两侧左侧一列的数据小于0外，我们需要其他所有的数列值都大于0。默认状态下，数列中的值都大于0。因此，我们只需要改变定水头单元格。这可以在30个定水头单元格中输入-1即可。尽管如此，还有另外更简单的方法修改IBOUND数列值。这将会在后续的tutorial中进行描述。现在让所有的单元格处于激活状态。2.选择ok退出对话框。StartingHeads开始水头下一步建立开始水头数列。1.选择StartingHeads按钮。初始水头数列用于建立短暂模拟的初始水头值。当计算出一个稳定态的模拟，在最后的解中每一个单元的初始值不应该有差别。初始水头值与最终水头值越接近，modflow越快计算出结果值。性质确定的地层，如果初始水头太低，modflow将认为此单元被疏干。在我们的问题中，初始值为0既能满足要求。初始水头数列也用于建立定水头单元的水头值。在此问题中，定水头值为0。所有的初始水头值默认为0，不需要修改。2.选择ok退出对话框。TopandBottomElevations顶部和底部高程下一步是建立顶部和底部的高程值数列。1.选择TopElevation按钮。2.确定当前层为1（Layeris1.）3.选择Constant→Layer按钮。4.输入值为60并确定。5.选择ok退出TopElevations对话框。GMS强制认为层的上部也是同样位置层的底部。因为，只需要输入所有层的底部高程，顶部高程将会自动赋值。6.选择BottomElevation按钮。7.确认当前层为1。8.选择Constant→Layer按钮。9.输入-45并确认。10.改变当前层为2。11.选择Constant→Layer按钮。12.输入-120并确定。13.改变当前层为3。14.选择Constant→Layer按钮。15.输入-215并确认。16.选择ok退出BottomElevation对话框。17.选择ok退出MODFLOWGlobalPackage对话框。2.7AssigningIBOUNDValuesDirectlytoCells直接分配IBOUND值到每一个单元综上所述，IBOUND值可以通过IBOUND数列对话框进行输入。从某些情况下说，这比直接对每个单元进行输入更为容易。可以通过CellProperties命令来完成。在使用此命令前，必须选择上面两层最左边的一列单元格。2.7.1ViewingtheLeftColumn观察左侧列1.选择SideView按钮栅格非常薄。这可以通过调整Z方向上的放大率来进行调整。2.选择Display选项3.将Zmagnification修改为15。4.选择ok。2.7.2SelectingtheCells选择单元格1.选择SelectCells工具。2.在Mini-GridDisplay中将列改变为1，并按table键。注意现在观察的是第一列（最左边一列）3.在上面两层的栅格周围拉一个方框。2.7.3ChangingtheIBOUNDValue改变IBOUND值编辑IBOUND值1.在所选择的其中一个单元上右键点击。2.选择Properties工具。3.将IBOUND选项改变为Specifiedhead.。4.选择ok退出CellProperties对话框。5.选择PlanView按钮。注意符号已经显示在我们所编辑的单元上，指示这些单元是定水头单元。2.7.4CheckingtheValues检查赋值确保输入的IBOUND值的准确度。1.选择MODFLOW|GlobalOptions菜单命令。2.选择IBOUND按钮。3.在左上角的对话框中选择右侧的向上箭头，让图层循环显示。注意上面两层最左边一列单元的值均为-1。在GMS中使用电子表格方式或者是通过选择单元并直接输入（选择一个最为便利的输入方式）的MODFLOW数据均能够编辑。4.选择ok按钮退出IBOUNDArray对话框。5.选择ok按钮退出MODFLOWGlobalPackage对话框。2.8TheLPFPackageLPF模块下一步是建立模型并输入图层流动数据（LPF）。LPF数据块计算每个栅格单元之间的传导系数以及建立逐个单元流动的差分方程。1.选择MODFLOW|LPFPackage菜单命令。2.8.1LayerTypes图层类型在对话框中LayerData部分的选项，被用于定于图层类型以及每一个图层的水力传导系数。在我们的问题中，有三个图层。最上面的一层是无限制的，下面两层是有限制的（承压的）。GMS中默认的图层类型是“可逆的（可转变的）”，也就是说图层可以能够被转变为承压或无压。因此，不需要改变图层的类型。2.8.2LayerParameters图层参数在对话框中LayerData部分的按钮是为了输入计算逐个单元的传导率必需的参数。MODFLOW要求一组与图层类型相关联的图层参数。2.8.3TopLayer上面一层首先，输入最上面一层的数据。1.选择HorizontalHydraulicConductivity按钮。2.选择Constant→Layer按钮。3.输入值15。4.选择ok按钮。5.选择ok按钮退出HorizontalHydraulicConductivity对话框。6.重复这个步骤并在垂向各向异性上输入10。2.8.4MiddleLayer中间层1.在LayerData部分选择向上箭头转到正确的图层编辑区域，转到图层2。2.在图层2中输入一下数值：2.8.5BottomLayer底层1.转到图层3并输入以下数值：至此数据输入完成。2.选择ok退出MODFLOWLPFPackage对话框。2.9TheRechargePackage补给（回灌）模块接下来为补给模块输入数值。补给模块用于模拟降雨入渗以及地表入渗补给含水层。输入补给数据：1.选择MODFLOW|Source/SinkPackages|RechargePackage菜单命令。2.选择Constant→Array按钮。3.输入0.0009并点击ok。4.选择ok按钮退出RechargePackage对话框。2.10TheDrainPackage排水沟模块现在定义模型上层中的排水沟行。定义排水沟，首先要选择排水沟所在的单元格，再选择PointSources/Sinks菜单命令。2.10.1SelectingtheCells选择单元格排水沟定位于上层（图层1），这是当前层，我们不需要改变显示。需要选择第8行的2-10列单元格。选择单元格：1.选择SelectCells工具。2.注意当你在栅格上移动鼠标，鼠标下面单元格所属的ijk值（行，列，层）将在屏幕最下面的对话框中显示出来，如图2-3.3.选择i=8,j=2,k=1.的单元格4.按下shift键启用多选模式并选择同一行的3－10列单元格，如图2-4.2.10.2AssigningtheDrains为排水沟赋值1.在所选单元格的图形窗口中右键点击，在下拉菜单中选择Sources/Sinks菜单命令。2.选择Drain表。3.选择New按钮。这将会