地下水?dāng)?shù)值模擬任務(wù)、步驟及常用軟件.doc

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1 地下水模擬任務(wù) 大多數(shù)地下水模擬主要用于預(yù)測，其模擬任務(wù)主要有4種： 1)水流模擬 主要模擬地下水的流向及地下水水頭與時(shí)間的關(guān)系。 2)地下水運(yùn)移模擬 主要模擬地下水、熱和溶質(zhì)組分的運(yùn)移速率。這種模擬要特別考慮到“優(yōu)先流”。所謂“優(yōu)先流”就是局部具有高和連通性的滲透性，使得水、熱、溶質(zhì)組分在該處的運(yùn)移速率快于周圍地區(qū)，即水、熱、溶質(zhì)組分優(yōu)先在該處流動(dòng)。 3)反應(yīng)模擬 模擬水中、氣-水界面、水-巖界面所發(fā)生的物理、化學(xué)、生物反應(yīng)。 4)反應(yīng)運(yùn)移模擬 模擬地下水運(yùn)移過程中所發(fā)生的各種反應(yīng)，如溶解與沉淀、吸附與解吸、氧化與還原、配合、中和、生物降解等。這種模擬將地球化學(xué)模擬(包括動(dòng)力學(xué)模擬)和溶質(zhì)運(yùn)移模擬(包括非飽和介質(zhì)二維、三維流)有機(jī)結(jié)合，是地下水模擬的發(fā)展趨勢。要成功地進(jìn)行這種模擬，還需要研究許多水-巖相互作用的化學(xué)機(jī)制和動(dòng)力學(xué)模型。 2 模擬步驟 對(duì)于某一模擬目標(biāo)而言，模擬一般分為以下步驟： 1)建立概念模型 根據(jù)詳細(xì)的地形地貌、地質(zhì)、水文地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)、水文地球化學(xué)、巖石礦物、水文、氣象、工農(nóng)業(yè)利用情況等，確定所模擬的區(qū)域大小，含水層層數(shù)，維數(shù)(一維、二維、三維)，水流狀態(tài)(穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流、飽和流和非飽和流)，介質(zhì)狀況(均質(zhì)和非均質(zhì)、各向同性和各向異性、孔隙、裂隙和雙重介質(zhì)、流體的密度差)，邊界條件和初始條件等。必要時(shí)需進(jìn)行一系列的室內(nèi)試驗(yàn)與野外試驗(yàn)，以獲取有關(guān)參數(shù)，如滲透系數(shù)、彌散系數(shù)、分配系數(shù)、反應(yīng)速率常數(shù)等。 2)選擇數(shù)學(xué)模型 根據(jù)概念模型進(jìn)行選擇。如一維、二維、三維數(shù)學(xué)模型，水流模型，溶質(zhì)運(yùn)移模型，反應(yīng)模型，水動(dòng)力-水質(zhì)耦合模型，水動(dòng)力-反應(yīng)耦合模型，水動(dòng)力-彌散-反應(yīng)耦合模型。 3)將數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值化 絕大部分?jǐn)?shù)學(xué)模型是無法用解析法求解的。數(shù)值化就是將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為可解的數(shù)值模型。常用數(shù)值化有有限單元法和有限差分法。 4)模型校正 將模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果比較，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，使模擬結(jié)果在給定的誤差范圍內(nèi)與實(shí)測結(jié)果吻合。調(diào)參過程是一個(gè)復(fù)雜而辛苦的工作，所調(diào)整的參數(shù)必須符合模擬區(qū)的具體情況。所幸的是，最近國外已花費(fèi)巨力開發(fā)研究了自動(dòng)調(diào)參程序(如PEST)，大大提高了模擬者的工作效率。 5)校正靈敏度分析 校正后的模型受參數(shù)值的時(shí)空分布、邊界條件、水流狀態(tài)等不確定度的影響。靈敏度分析就是為了確定不確定度對(duì)校正模型的影響程度。 6)模型驗(yàn)證 模型驗(yàn)證是在模型校正的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步調(diào)整參數(shù)，使模擬結(jié)果與第二次實(shí)測結(jié)果吻合，以進(jìn)一步提高模型的置信度。 7)預(yù)測 用校正的參數(shù)值進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測時(shí)需估算未來的水流狀態(tài)。 8)預(yù)測靈敏度分析 預(yù)測結(jié)果受參數(shù)和未來水流狀態(tài)的不確定度的影響。靈敏度分析就是定量給出這些不確定度對(duì)預(yù)測的影響。 9)給出模擬設(shè)計(jì)與結(jié)果。 10)后續(xù)檢查 后續(xù)檢查在模擬研究結(jié)束數(shù)年后進(jìn)行。收集新的野外數(shù)據(jù)以確定預(yù)測結(jié)果是否正確。如果模擬結(jié)果精確，則該模型對(duì)該模擬區(qū)來說是有效的。由于場址的唯一性，故模型只對(duì)該模擬區(qū)有效。后續(xù)檢查應(yīng)在預(yù)測結(jié)束足夠長的時(shí)間后進(jìn)行，以便有足夠的時(shí)間發(fā)生明顯的變化。 11)模型的再設(shè)計(jì) 一般來說，后續(xù)檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性能的變化，從而導(dǎo)致概念模型和模型參數(shù)的修改。一般來說，所有模擬研究都應(yīng)該進(jìn)行到第五步，即校正靈敏度分析。 3 常用模擬軟件簡介 3.1 GMS 地下水模擬系統(tǒng)(Groundwater Modeling System)，簡稱GMS，是美國Brigham Young University的環(huán)境模型研究實(shí)驗(yàn)室和美國軍隊(duì)排水工程試驗(yàn)工作站在綜合已有地下水模型MODFLOW、MODPATH、MT3D、FEMWATER、RT3D、SEEP2D、SEAM3D、UTCHEM、PEST、UCODE、NUFT等地下水模型而開發(fā)的可視化三維地下水模擬軟件包?？蛇M(jìn)行水流模擬、溶質(zhì)運(yùn)移模擬、反應(yīng)運(yùn)移模擬；建立三維地層實(shí)體，進(jìn)行鉆孔數(shù)據(jù)管理、二維(三維)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)；可視化和打印二維(三維)模擬結(jié)果。其圖形界面用起來非常便捷。由于GMS軟件具有良好的使用界面，強(qiáng)大的前、后處理功能及優(yōu)良的三維可視化效果，目前已成為國際上最受歡迎的地下水模擬軟件。 1 GMS各模塊功能簡介 GMS由MODFLOW、MODPATH、MT3D、FEMWATER、SEEP2D、SEAM3D、RT3D、 UTCHEM、PEST、UCODE、MAP、SUBSUR-FACECHARACTERIZATION、BoreholeData、 TINs(Triangulated Irregular Nets)、Solid、GEO-STATISTICS等模塊組成。各模塊的功能如下： MODFLOW是世界上使用最廣泛的三維地下水水流模型。專門用于孔隙介質(zhì)中地下水流動(dòng)的三維有限差分?jǐn)?shù)值模擬，由于其程序結(jié)構(gòu)的模塊化、離散方法的簡單化及求解方法的多樣化等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用來模擬井流、溪流、河流、排泄、蒸發(fā)和補(bǔ)給對(duì)非均質(zhì)和復(fù)雜邊界條件的水流系統(tǒng)的影響。 MODPATH是確定給定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定或非穩(wěn)定流中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)移路徑的三維質(zhì)點(diǎn)示蹤模型。在指定各質(zhì)點(diǎn)的位置后，MODPATH可進(jìn)行正向示蹤和反向示蹤，根據(jù)MODFLOW計(jì)算出來的流場，MODPATH可以追蹤一系列虛擬的粒子來模擬從用戶指定地點(diǎn)溢出污染物的運(yùn)動(dòng)。這種追溯跟蹤方法可以用來描述給定時(shí)間內(nèi)井的截獲區(qū)。 MT3D是模擬地下水中單項(xiàng)溶解組分對(duì)流、彌散和化學(xué)反應(yīng)的三維溶質(zhì)運(yùn)移模型。MT3D所模擬的化學(xué)反應(yīng)包括平衡控制的線性和非線性吸附、一級(jí)不可逆衰變及生物降解。模擬計(jì)算時(shí)，MT3D需和MODFLOW一起使用。 FEMWATER是用來模擬飽和流與非飽和流環(huán)境下的水流和溶質(zhì)運(yùn)移的三維有限元耦合模型，還可用于模擬咸水入侵等密度變化的水流和運(yùn)移問題。 RT3D是模擬地下水中多組分反應(yīng)的三維運(yùn)移模型，適合于模擬自然衰減和生物恢復(fù)。例如自然降解、重金屬、炸藥、石油碳?xì)浠衔?、氯化組分等污染物治理的模擬。 SEEP2D是用來計(jì)算壩堤剖面滲漏的二維有限元穩(wěn)定流模型。它可以用于模擬承壓和無壓流問題，也可以模擬飽和與非飽和帶的水流，對(duì)無壓流問題，模型可以只局限于飽和帶。根據(jù)SEEP2D的結(jié)果可以作出完整的流網(wǎng)。 SEAM3D是在MT3D模型基礎(chǔ)上開發(fā)的碳?xì)浠衔锝到饽Ｐ停赡M多達(dá)27種物質(zhì)的運(yùn)移和相互作用。它包含有NAPL(nonaqueous phase liquid，非水相)溶解包和多種生物降解包，NAPL溶解包用于準(zhǔn)確地模擬作為污染源的飄浮狀NAPL，生物降解包用于模擬包含碳?xì)浠衔锩傅膹?fù)雜降解反應(yīng)。UTCHEM是模擬多相流和運(yùn)移的模型，它對(duì)抽水和恢復(fù)的模擬很理想，特別適合于表面活化劑增加的含水層治理(SEAR)的模擬，是一個(gè)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用的成熟模型。 PEST和UCODE是用于自動(dòng)調(diào)參的兩個(gè)模塊。可在給定的觀察數(shù)據(jù)及參數(shù)區(qū)內(nèi)，自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，如滲透系數(shù)、垂直滲漏系數(shù)、給水系數(shù)、儲(chǔ)水系數(shù)、抽水率、傳導(dǎo)力、補(bǔ)給系數(shù)、蒸發(fā)率等，進(jìn)行模型校正。自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)時(shí)，交替運(yùn)用PEST或UCODE來調(diào)整選定的參數(shù)，并且重復(fù)用于MODFLOW，F(xiàn)EMWATER等的計(jì)算，直到計(jì)算結(jié)果和野外觀測值相吻合。 NUFT是三維多相不等溫水流和運(yùn)移模型，它非常適合用來解決包氣帶中的一些問題。 MAP可使用戶快速地建立概念模型。在MAP模塊下，以TIFF、JEPG、DXF等圖文件為底圖，在圖上確定表示源匯項(xiàng)、邊界、含水層不同參數(shù)區(qū)域的點(diǎn)、曲線、多邊形的空間位置，點(diǎn)位置可以確定井的抽水?dāng)?shù)據(jù)或污染物點(diǎn)源，折線可以確定河流、排泄等模型邊界，多邊形可以確定面數(shù)據(jù)，如湖、不同補(bǔ)給區(qū)或水力傳導(dǎo)系數(shù)區(qū)，快速建立起概念模型。一旦確定了概念模型，GMS就自動(dòng)建立網(wǎng)格，將參數(shù)分配到相應(yīng)的網(wǎng)格并可對(duì)概念模型進(jìn)行編輯。 SUB SURFACE CHARACTERIZATION(地質(zhì)特征)被用來建立三角形不規(guī)則網(wǎng)(TINs)和實(shí)體(Solid)模型，顯示鉆孔數(shù)據(jù)。 鉆孔數(shù)據(jù)(Borehole Data)用來管理樣品和地層這兩種格式的鉆孔數(shù)據(jù)。樣品數(shù)據(jù)用來做等值面和等值線，推出地層。地層數(shù)據(jù)用來建立TIN、實(shí)體和三維有限元網(wǎng)格。TINs即三角不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)(Triangulated Irregular Net-works)，通常用來表示相鄰地層的界面，多個(gè)TINs就可以被用來建立實(shí)體(Solid)模型或三維網(wǎng)格。 TINs是表示相鄰地層單元界面的面，它是由鉆孔內(nèi)精選的地層界面組成的。一旦建立了一組TINs，TINs就可以用來建立實(shí)體模型。 Solid被用來建立三維地層模型，任意切割剖面，產(chǎn)生逼真的圖像。 GEOSTATISTICS(地質(zhì)統(tǒng)計(jì))模塊提供了多種插值法(包括線性法、Clough-Techer法、反距離加權(quán)法、自然鄰近法、克立格法和對(duì)數(shù)法等)，將已有的野外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可使用的數(shù)據(jù)類型，然后被作為輸入值分配給模型?？刹迦攵S、三維點(diǎn)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生等濃度面，從而圖示化給出污染暈。 實(shí)體(Solid)是在不規(guī)則的三角形網(wǎng)絡(luò)(TINs)建立完成后，通過一系列操作產(chǎn)生的實(shí)際地層的三維立體模型?？梢匀我馇懈钇拭?，產(chǎn)生逼真的圖像。 2 GMS軟件的優(yōu)點(diǎn) GMS軟件模塊多，功能全，幾乎可以用來模擬與地下水相關(guān)的所有水流和溶質(zhì)運(yùn)移問題。同其它類軟件相比，GMS軟件除模塊更多之外，各模塊的功能也更趨完善。主要優(yōu)點(diǎn)如下： 1)概念化方式建立水文地質(zhì)概念模型。進(jìn)行地下水?dāng)?shù)值模擬時(shí)，一般包括建立水文地質(zhì)概念模型、建立數(shù)學(xué)模型、求解數(shù)學(xué)模型、模型識(shí)別以及模型預(yù)報(bào)等幾個(gè)步驟。其中水文地質(zhì)概念模型的建立是至關(guān)重要的一步，它是建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)，是整個(gè)模擬的前提。使用GMS軟件建立概念模型時(shí)，除了常用的網(wǎng)格化方式外，多了一種概念化方式。概念化方式是先采用特征體(包括點(diǎn)、曲線和多邊形)來表示模型的邊界、不同的參數(shù)區(qū)域及源匯項(xiàng)等，然后生成網(wǎng)格，再通過模型轉(zhuǎn)換，就可以將特征體上的所有數(shù)據(jù)一次性轉(zhuǎn)換到網(wǎng)格相應(yīng)的單元和結(jié)點(diǎn)上。由于網(wǎng)格化方式要求對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行編輯，過程比較繁瑣，因此通常只適合于創(chuàng)建一些簡單的概念模型；而概念化方式是對(duì)實(shí)體直接編輯，且可以以文件形式來輸入、處理大部分?jǐn)?shù)據(jù)，而沒有必要逐個(gè)單元地編輯數(shù)據(jù)，因此對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中比較復(fù)雜的問題，采用概念化方式更簡便、快捷。用這種方式建立起來的水文地質(zhì)概念模型用不同的多邊形來表示不同的參數(shù)值區(qū)域。在隨后的參數(shù)擬合過程中，即可直接對(duì)這些相應(yīng)的多邊形進(jìn)行操作，而無需對(duì)此多邊形內(nèi)的每一個(gè)網(wǎng)格都重復(fù)進(jìn)行同一操作。 2)前、后處理功能更強(qiáng)。在前處理過程中，GMS軟件可以采用MODFLOW等模塊的輸入數(shù)據(jù)并自動(dòng)保存為一系列文件，以便在GMS菜單中使用這些模塊時(shí)可方便而直接地調(diào)用，且實(shí)現(xiàn)了可視化輸入。同時(shí)MODFLOW等模塊的計(jì)算結(jié)果又可以直接導(dǎo)入到GMS中進(jìn)行后處理，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的可視化。GMS軟件除了可直接繪制水位等值線圖外，還可以瀏覽觀測孔的計(jì)算值與觀測值對(duì)比曲線以及動(dòng)態(tài)演示不同應(yīng)力期、不同時(shí)段水位等值線等效果視圖。 3)版本不斷更新，功能不斷完善。和眾多地下水?dāng)?shù)值模擬軟件不同的是，GMS軟件不是一經(jīng)開發(fā)后就變化不大，而是在快速動(dòng)態(tài)中不斷完善。該軟件通過版本的升級(jí)來不斷補(bǔ)充新的應(yīng)用程序、不斷完善各模塊的功能。短短兩年時(shí)間內(nèi)，其3.1版較3.0版添加了PEST.UCODE程序模塊，新增了可識(shí)別*.JPEG格式的圖形文件、批處理抽水井和觀測孔數(shù)據(jù)及對(duì)數(shù)插值等功能。而目前最新的4.0版更是將可用于模擬地下水含水層空間分布的轉(zhuǎn)移概率統(tǒng)計(jì)程序包TPROGS集成進(jìn)來，使GMS軟件的功能得到進(jìn)一步加強(qiáng)。 3.2 Visual MODFLOW Visual MODFLOW是綜合已有的MOD-FLOW、MODPATH、MT3D、RT3D和WinPEST 等地下水模型而開發(fā)的可視化地下水模擬軟件，可進(jìn)行三維水流模擬、溶質(zhì)運(yùn)移模擬和反應(yīng)運(yùn)移模擬。Visual MODFLOW最大的特點(diǎn)是易學(xué)易用。合理的菜單結(jié)構(gòu)、友好的界面和功能強(qiáng)大的可視化特征和極好的軟件支撐使之成為許多地下水模擬專業(yè)人員選擇的對(duì)象。 Visual MODFLOW分為輸入模塊、運(yùn)行模塊和輸出模塊。這些模塊之間緊密連接以建立或調(diào)整模型輸入?yún)?shù)、運(yùn)行模型、顯示結(jié)果(以平面和剖面形式)。 輸入模塊作為建模之用。地下水水流和(或)運(yùn)移模型的輸入數(shù)據(jù)文件的建立過程通常是最耗時(shí)、最繁瑣的工作。Visual MODFLOW的特別設(shè)計(jì)將模擬的復(fù)雜性降到最小，用戶的工作效率達(dá)到最高。輸入模塊包括網(wǎng)格設(shè)計(jì)、抽水井、參數(shù)、邊界條件、質(zhì)點(diǎn)、觀察井、區(qū)段預(yù)算等。 運(yùn)行模塊可使用戶選擇、調(diào)整MODFLOW、MODPATH、MT3D和RT3D的運(yùn)行時(shí)間，開始模型計(jì)算并進(jìn)行模型校正。模型校正既可用手工進(jìn)行，也可用WinPEST自動(dòng)進(jìn)行。WinPEST是PEST的WINDOWS版本。輸出模塊可自動(dòng)地閱讀每次模擬結(jié)果，可輸出等值線圖、流速矢量圖、水流路徑圖、區(qū)段預(yù)算和打印，并可借助Visual Groundwater軟件進(jìn)行三維顯示和輸出，如三維等值面和三維路徑。 3.3 Visual Groundwater Visual Groundwater[4]是由加拿大Waterloo水文地質(zhì)公司開發(fā)的地下數(shù)據(jù)和地下水模擬結(jié)果三維可視化與動(dòng)畫軟件。可顯示和打印地層、土壤污染、水頭、地下水物質(zhì)濃度和地下水模擬的三維結(jié)果，計(jì)算污染土壤和地下水的體積。 3.4 PHREEQC PHREEQC[5]是用C語言編寫的進(jìn)行低溫水文地球化學(xué)計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序，可進(jìn)行正向模擬和反向模擬，幾乎能解決水、氣、巖土相互作用系統(tǒng)中所有平衡熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)問題，包括水溶物配合、吸附-解吸、離子交換、表面配合、溶解-沉淀、氧化-還原。正向模擬能根據(jù)給定的反應(yīng)機(jī)理來預(yù)測水的組分和質(zhì)量的轉(zhuǎn)移，可進(jìn)行下列計(jì)算： 1)配分和飽和指數(shù)計(jì)算； 2)一次投藥反應(yīng)和一維運(yùn)移計(jì)算，包括可逆和不可逆反應(yīng)，雙重介質(zhì)的對(duì)流、彌散(擴(kuò)散)和反應(yīng)耦合。其中，可逆反應(yīng)包括水溶物、礦物、氣體、固溶體、表面配合和離子交換平衡；不可逆反應(yīng)包括給定物質(zhì)的量的反應(yīng)物、動(dòng)力學(xué)控制的反應(yīng)、溶液混合、溫度變化。動(dòng)力學(xué)反應(yīng)既可以是程序中已給出的反應(yīng)表達(dá)式，也可以是用戶自定義反應(yīng)表達(dá)式。 反向模擬根據(jù)觀測的化學(xué)和同位素資料來確定水-巖反應(yīng)機(jī)理，說明沿水流路徑演化時(shí)所發(fā)生的化學(xué)變化，即計(jì)算造成水流路徑上初始和最終水組分差異所必須溶解或析出的礦物和氣體物質(zhì)的量。 PHREEQC由輸入、運(yùn)行、輸出3個(gè)模塊組成。 輸入是由關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)塊組成的。每一數(shù)據(jù)塊都是從帶有關(guān)鍵詞(和其它可能附加數(shù)據(jù))的行開始的，以后各行都是與關(guān)鍵詞有關(guān)的數(shù)據(jù)。每一個(gè)數(shù)據(jù)塊都是按一定的句法組成的自由格式。在運(yùn)行開始時(shí)，PHREEQC從數(shù)據(jù)文件中閱讀關(guān)鍵詞及其相關(guān)數(shù)據(jù)，以確定元素、交換反應(yīng)、表面配合反應(yīng)、礦物相、氣體組分和速率表達(dá)式。從數(shù)據(jù)中所閱讀到的任何數(shù)據(jù)項(xiàng)都可以在輸入文件中用關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)塊重新確定。閱讀了數(shù)據(jù)文件后，就從輸入文件中閱讀數(shù)據(jù)直至遇到第一個(gè)END關(guān)鍵詞，然后進(jìn)行運(yùn)算；之后，又閱讀數(shù)據(jù)文件，直至第二個(gè)END關(guān)鍵詞，進(jìn)行運(yùn)算，如此繼續(xù)到最后一個(gè)END關(guān)鍵詞。這種由END結(jié)尾的關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)塊確定的運(yùn)算稱之為模擬分析。運(yùn)行就是這一系列模擬分析。 PHREEQC有一個(gè)強(qiáng)大的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫供輸入和運(yùn)行使用。PHREEQC共有phreeqc.dat、wateq4f.dat、winteq.dat3個(gè)數(shù)據(jù)庫。每一數(shù)據(jù)庫均有水溶液主要組分，水溶液一般組分，相(氣體和礦物)、表面主要組分和表面一般組分?jǐn)?shù)據(jù)塊。phreeqc.dat和wateq4f.dat還有交換器主要組分、交換器一般組分和反應(yīng)速率數(shù)據(jù)塊。其中wa-teq4f.dat包括48種元素、400多種組分、300多種礦物。 PHREEQC中水溶組分的活度系數(shù)計(jì)算采用Davies和WATEQDebye-Hckel公式，分別適用的離子強(qiáng)度為小于0.5和1mol/L。 3.5 HST3D HST3D是一個(gè)三維熱及溶液運(yùn)移模型(3DHeat&Solute Transport Model)?？梢阅M三維空間地下水流及有關(guān)的熱、溶液運(yùn)移，進(jìn)行地質(zhì)廢物處置、填埋物浸出、鹽水入侵、淡水回灌與開采、放射性廢物處理、水中地?zé)嵯到y(tǒng)和能量儲(chǔ)藏等問題的分析。具體地說，可進(jìn)行以下工作： 1)評(píng)價(jià)井的性能，包括井孔類型； 2)分析密度和粘變可變的飽和區(qū)水力驅(qū)動(dòng)流、熱和溶液運(yùn)移； 3)進(jìn)行地下水水流、熱或溶質(zhì)運(yùn)移耦合模擬或單獨(dú)進(jìn)行地下水流模擬； 4)預(yù)測化學(xué)組分遷移，包括填埋場污染物運(yùn)移； 5)預(yù)測廢物向鹽水含水層的注入； 6)分析鹽水含水層中淡水及濱海含水層鹽水入侵； 7)分析含水層中液相地?zé)嵯到y(tǒng)和熱儲(chǔ)藏； 8)模擬原生水中海水處置及遷移； 9)模擬復(fù)雜的三維含水層中單組分污染物的遷移； 10)模擬水障、底墊和水質(zhì)保護(hù)系統(tǒng)。 3.6 TNTmips TNTmips為圖像處理系統(tǒng)，是用于地質(zhì)空間統(tǒng)計(jì)的最先進(jìn)的軟件，包括光柵、矢量、TIN、CAD、地域、數(shù)據(jù)庫和文本等目標(biāo)模塊。可以制作地貌、地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形、地質(zhì)構(gòu)造、衛(wèi)星遙感、土壤及農(nóng)業(yè)等圖，定量刻畫出模擬目標(biāo)的體積、面積、深度和形狀等。可用于： 1)礦產(chǎn)儲(chǔ)量測繪及其它地質(zhì)資源評(píng)估，如金屬礦物、水、砂與礫石、建筑石材、石油、天然氣、煤、地?zé)岬龋? 2)危害圖測繪，如邊坡失穩(wěn)、塌方、地震、火山爆發(fā)、洪水、濱海入侵、環(huán)境污染、全球變暖等； 3)工程選址，如廢物處置場(都市填埋場、核廢物處置井)、管道、公路與鐵路、壩、建筑設(shè)計(jì)等； 4)不同空間數(shù)據(jù)組環(huán)境關(guān)聯(lián)原因探討，如與廢石、土壤、水中地球化學(xué)有關(guān)的植物、動(dòng)物或人類疾病事件(疾病可能與空間環(huán)境因素的復(fù)雜組合有關(guān))； 5)地質(zhì)研究過程中數(shù)據(jù)組之間的內(nèi)在空間關(guān)系的探討，如Ⅰ類和S類花崗巖區(qū)域地球化學(xué)標(biāo)記和地球物理特征的探討，巖性和植被的衛(wèi)星圖像光譜特征的辨識(shí)。 4 結(jié)論 1)盡管世界上地下水及其相關(guān)模擬軟件多達(dá)數(shù)百個(gè)，但由于地下水系統(tǒng)的復(fù)雜性，到目前為止，還沒有任何一種地下水軟件能解決一切地下水問題。模擬者應(yīng)根據(jù)自己所從事的研究領(lǐng)域及模擬任務(wù)選擇合適的軟件。上述的GMS、Visual MODFLOW、Visual Groundwater、PHREEQC、HST3D和TNTmips都是比較流行的軟件。 2)模擬的關(guān)鍵是概念模型的建立和模型的校正與驗(yàn)證。概念模型的建立是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，即需要充分了解模擬區(qū)的地質(zhì)、構(gòu)造、水文地質(zhì)、水文地球化學(xué)、巖石礦物、氣象、水文、地形地貌、工農(nóng)業(yè)利用等一切與地下水的關(guān)系，并明確模擬的任務(wù)后，才能建立一個(gè)比較合理可靠的概念模型。任何用于預(yù)測的模型都必須經(jīng)過校正和驗(yàn)證，未經(jīng)校正和驗(yàn)證的模型觀測是不能被認(rèn)可的。 3)任何模型都是建立在一定基礎(chǔ)理論之上的，模型的發(fā)展與完善也依據(jù)于基礎(chǔ)理論的完善與發(fā)展。在進(jìn)行地下水模擬過程中不應(yīng)忽視基礎(chǔ)理論的研究和野外現(xiàn)象的觀察。 4)根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，新的模擬軟件的開發(fā)研究不僅時(shí)間長，而且費(fèi)用高。目前，國際上許多地下水模擬軟件能解決較復(fù)雜的模擬問題，并隨研究的深入作進(jìn)一步完善。為縮短我國地下水模擬與國外的差距并節(jié)省人力和財(cái)力，應(yīng)從國外引進(jìn)一些軟件。