可视化的地下水数值模拟

第24卷　第2期

　2004年6月西安科技学院学报Vol.24　No.2Jun.2004　JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

文章编号:1671-1912(2004)02-0184-03　　

可视化的地下水数值模拟

王晓明,代革联,巨天乙,唐亦川

(西安科技大学地质与环境工程系,陕西西安　710054)Ξ

摘　要:首先简述了DOS环境下,,GMS4.0为例,借助于面向对象编程的,数据准备到结果输出实现了图形化和可视化,应用。关键词:;图形用户环境;可视化

中图分类号:641.2　　　文献标识码:A

1　DOS环境下的地下水数值模拟的局限性

地下水数值模拟是各种数值方法在水文地质计算中的应用。就方法而言,地下水数值模拟包括有限差分法、有限单元法、边界元法等;就问题而言,有正演问题、反演问题[1]。自上个世纪60年代,人们开始把数值模拟应用到地下水计算中以来,地下水数值模拟的理论与方法得到了长足的发展。地下水数值模拟不仅可以解决地下水流问题,还能解决水质和污染物在地下水中的运移问题、淡-盐水分界面运移问题、地下水的最优管理问题[2]。地下水数值模拟已成为人们分析、模拟地下水必不可少的强有力工具。

数值方法固然有很多优点,在解决许多水文地质计算问题时,非它莫属。但数值方法的掌握与使用确非易事。问题出在2方面:一是程序的编写;二是数据的处理。

地下水数值模拟程序通常使用BASIC语言,或是FORTAN语言编写。程序少则几十句,多则上百句。要求编写人员除掌握这两种语言外,还要熟悉有限差分法、有限单元法、边界元法等数值方法的计算原理与计算过程。这使许多想学习与掌握数值模拟的人望而却步。另一个问题是数据的处理,包括前期模型所需数据的准备及计算结果的处理。先是剖分,编号,然后是准备关于节点坐标、水头、各单元含水层参数的数据文件。对于计算结果则往往需要另行处理。

2　可视化的地下水数值模拟

图形用户环境下的地下水数值模型以美国杨百翰大学环境模拟实验室开发的地下水模拟系统4.0版本(GMS4.0GroundwaterModelingSystem)最具代表性。

在Windows视窗操作系统之前,人们在DOS环境下已开发出一些功能相当完善的用于地下水模拟的应用程序,如MODFLOW,FEMWATER,MT3DMS等。MODFLOW是由美国国家地质调查所的McDonald&Har2baugh于1988年开发的三维饱和流有限差分法模型。FEMWATER是三维有限元模型。可以模拟饱和、非饱和流及溶质运移问题。最初由宾夕法尼亚州立大学的G.T.(George)Yeh于1992年编写的。

地下水模拟系统GMS的设计初衷是为这些DOS环境下编写的应用程序在Windows视窗环境下提供一个图形用户界面,以方便这些应用程序的前处理(数据准备)和后处理(结果输出)。GMS系统由一个图形用户界面及若干个数值模型构成。包含在GMS系统中的数值模型有MODFLOW,MT3DMS,RT3D,SEAM3D,

Ξ收稿日期:2003-01-16

作者简介:王晓明(1960-),男,江苏徐州人,副教授,硕士,主要从事水文地质工程与工程地质方面的教学与研究工作.

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