基于GMS在地下水资源评价与管理中的应用综述

地下水数值模拟软件在地下水资源评价中发挥了重要的作用,而GMS是目前国际上最先进的综合性图形界面软件,可进行水流模拟、溶质运移模拟、反应运移模拟等。简述了地下水模拟模型的发展历程、GMS模拟软件各模块的功能,并综述了GMS软件在地下水资源评价方面的应用现状,最后提出了存在的问题及对地下水数值模拟的发展进行了展望。     

Visual Modflow在郑州沿黄水源地地下水资源评价中的应用

通过在河南省郑州沿黄水源地使用国际通用的可视化标准软件Visual Modflow进行地下水资源的模拟与预报,建立了三维非稳定流数值模型,使用PCG2迭代方法求解,并按照设计开采量对地下水水位进行预报,根据模型预报结果,水源地设计开采量是可行的.MODFLOW 在郑州沿黄水源地地下水资源评价的成功运用,为研究区地下水资源的合理开发利用提供了科学依据,具有很好的应用和推广前景.     

地下水数值模拟和电模拟中存在的问题

本文指出了在地下水数值模拟和电模拟中，国内普遍存在的５个问题，并进行了讨论。     

Visual MODFLOW在大庆龙西地区地下水数值模拟中的应用

Visual MODFLOW是综合MODFLOW、MODPATH、MT3D、RT3D和WinPEST等地下水模型而开发的可视化地下水模拟软件，具有水的质点向前、向后示踪流线模拟、任意区域的水均衡、简化数值模拟数据前处理和后处理，将模拟的复杂性降到最小等特点。龙西地区是大庆油田新增水源地，使用Visual MODFLOW在该地区进行了地下水资源的模拟与预报，建立准三维模型，发现PCG2求解方法精确度最高。另外，把随机模型和MODFLOW模型相结合，解决了边界水位在计算中不断变化的问题。按照设计开采量对地下水水位进行预报，根据模型预报结果，水：原地设计开采量是可行的。Visual MODFLOW成功地运用于大庆龙西地区地下水资源的评价，操作简便，预报准确、可靠，说明具有很好的应用和推广前景。     

GMS在我国地下水资源评价与管理中的应用

地下水是水资源的重要组成部分,地下水超采会引发一系列环境问题,因此地下水资源的合理开发与利用至关重要.而就目前的研究现状,地下水数值模拟技术在地下水资源评价和管理中发挥着重要的作用.简介地下水模拟系统(GMS),从6个方面综述了GMS在我国地下水资源评价和管理中的应用现状.     

地下水模拟中拟合的内涵

在进行地下水资源评价和地下水资源管理过程中,必须首先对建立的数学模型进行校核,使数学模型真正的刻画出水文地质实体的内部结构、功能以及受外部环境的影响。模型的校核通常釆用拟合的方法,拟合就是数学模型计算的地下水位值与实际观测     

基于模拟-优化模型的山东羊庄盆地地下水可开采量研究

为了准确量化与优化地下水水源地开采量,在分析山东羊庄盆地水资源分布特点、开发利用现状及存在问题的基础上,以区域经济发展和水资源可持续利用为前提,通过地质、水文地质资料的整理分析,建立起整个盆地地下水流概念模型;采用Visual Modflow模拟软件,并与优化模型软件Ground-Water Management Process(GWM)相耦合,以水源地开采量最大为目标,以水位不低于限定的控制水位为约束条件,评价出盆地最大可开采量为5 730万m^3/a;进而确定出宋屯、后石湾、南庄、魏庄、西石楼、许坡、龙山头、羊庄、东于、段庄以及王杭水源地的优化开采量分别为0.18万、1.40万、2.56万、1.86万、3.80万、1.70万、0.40万、0.40万、0.50万、1.40万和1.50万m^3/d。     

时间序列模型和有限元模型在地下水资源评价和开发中的应用——以徐州市裂隙岩溶水为例

针对徐州市地下水长期无节制开采和管理不善而引起的多种环境地质问题,建立了与研究区裂隙岩溶含水层相适应的地下水流模型,并运用有限元方法进行求解。考虑到大气降水的多寡及其分配状况是影响地下水资源的最终决定因素,同时建立了研究区大气降水的时间序列模型,并应用于评价该区地下水资源,从而在宏观上为徐州市合理开采裂隙岩溶水资源提供科学依据。其结果对我国其它类似地区地下水资源的合理开采具有指导意义。     

江苏姜堰孔隙承压地下水资源评价三维数值模拟

通过建立符合该地区承压地下水赋存条件和渗流特征的地下水三维数值模型,并在模型识别、验证的基础上,根据各承压含水层的水位控制要求,调整现有地下水的开采布局,以乡镇为单位,确定出各含水层的地下水可开采资源量及最优开采布局,并预测2011—2020年底逐年地下水水位动态变化情况。     

新疆渭干河流域地下水三维流数值模拟

采用任意多边形网格有限差分法求解模型,根据地下水水头长观资料识别模型的水文地质参数,建立了含混合井孔的6层模拟系统的地下水三维不稳定流模型来刻画渭干河流域地下水流动的基本规律.运用识别后的模型进行了地下水资源评价,预测了未来10 a不同开采条件下的地下水动态变化,探讨了地下水资源的合理开发模式,提出在以蒸发排泄为主的条件下,应在保证生态用水的前提下最大限度地夺取无效蒸发.     

大区域地下水流数值模拟研究现状及存在问题

在分析大区域地下水流数值模型构建缘起的前提下,系统论述了近年来地下水流数值模拟在大区域地下水资源评价、水文地质参数确定、地面沉降、溶质运移、海水入侵、盐渍化、风险评估、地下水管理及地表水与地下水的联合开发利用等方面的国内外研究应用现状;归纳、总结了目前大区域地下水流数值模型在灵敏度分析、裂隙和岩溶介质中模型建立、基于地下水流数值模拟的溶质运移模型建立、地下水流数值模型构建所需工作量等理论和方法研究及实际建模过程中存在的一些问题;展望了今后大区域地下水流数值拟在研究范围、模拟技术与方法以及与其它模型耦合等方面的发展趋势。     

傍河水源地地下水水流数值模拟的不确定性

按客观随机性与主观不确定性,对傍河水源地地下水水流数值模拟中的不确定性影响因素进行了详细分析,在此基础上,提出了处理地下水系统中随机不确定性的方法改进一次二阶矩法,并将其应用于傍河水源地地下水可开采量的可靠性分析中.评价结果得出:考虑参数的随机不确定性因素后,水源地以4.7×104 m3/d进行开采时发生地下水超采的风险率为19.31%.     

"防止模拟失真,提高仿真性"是数值模拟的核心

提出地下水资源调查与评价的目标、基础、主线、手段和核心5个方面的基本关系;水文地质调查设计书应提出拟建的概念模型;指明当前数值模拟的核心是"防止模拟失真,提高仿真性";强调对水文地质条件的正确分析和建立模型论证的重要性。要避免对水文地质条件、地下水流动基本特征未加精细分析就提出数学模型。水文地质模拟者不应单纯地追求"拟合",只有在合理概化水文地质模型和采用正确的仿真技术的基础上才有真正意义上的拟合。模型识别是对水文地质条件的再认识。指出沿井孔滤管的进水流量和水头如何分布及用什么方法预测是当前井孔 含水系统数值模拟最基本的问题之一。列举了其中常见的、容易导致模拟失真的若干模拟要素。     

北京西郊地区大口井人工回灌的模拟研究

在深入分析北京城近郊区地下含水层及其岩性的基础上建立水文地质概念模型,建立了研究区三维地下水流数值模拟模型,对模型进行了识别和检验。重点进行了西郊地区大口井回灌的模拟研究。结果表明,回灌3个月可以导致地下水位上升7m,水位影响范围达7～11km,北京西郊地区是建设地下水库的良好场所。     

渗流-水平井流耦合数学模型和数值模拟

在有侧向流入(流出)的水平井流运动和连续性方程的基础上,建立了渗流与水平井流耦合数学模型,主要针对混合水头损失问题,进行了渗流与水平井流耦合数值计算,分析了常用的摩擦系数修正方法对计算结果的影响。数值模拟计算表明:层流或者光滑紊流流态时,不同的摩擦系数修正方法对结果影响较小;粗糙紊流流态时,不同的摩擦系数修正方法对结果影响较大。当水平井流是层流-光滑紊流流态时,使用了一种新的流态分界点识别方法对水平井流态进行判断,计算结果证实了方法的可靠性、合理性。     

用改进的时间差分有限分析法模拟地下水非稳定井流方程

提出了一种改进的时间差分有限分析算法,它能够避免在求解水头剧烈变化时用一般有限分析法计算精度较差的缺陷.算法的稳定性好.     

“水文地质与水资源调查计划”进展

为服务生态文明建设和自然资源管理,促进山水林田湖草沙生命共同体健康协调,中国地质调查局组织开展以流域为单元的全国水文地质与水资源调查,重点部署了国家地下水监测工程运行维护、全国地下水位统测、全国地下水资源评价、重点地区水平衡研究、水文地质与水资源智慧服务系统建设、服务脱贫攻坚与乡村振兴等工作任务。2019年以来主要取得七方面进展,包括研究编制了基于生态优先理念涵盖大气水、地表水、地下水、海洋水的《地质调查支撑服务水资源管理总体设计》,引领了地质调查转型发展;高效运行国家地下水监测工程,数据对外实现全面共享服务,有力支撑了自然资源、水利、生态环境和科研等领域地下水管理与研究研究;建立了较完善的全国地下水位统测网络,统测点达5.6万个,准确掌握区域地下水流场年度变化;建立了全国地下水年度调查监测评价工作机制,实现地下水资源量、储存量及变化量年度出数;探索开展海河流域等重点地区水平衡研究,掌握了区域水平衡状况、人类活动影响下的水资源变化过程及其互馈机制;搭建全国水文地质与水资源智慧服务平台,初步建立多要素的全国水文地质与水资源数据库,研发了地下水资源在线评价系统;高质量完成扶贫找水任务,有力支撑服务了脱贫攻坚与乡村振兴。     

苏州-无锡-常州地区浅层地下水系统可采资源量评价

苏州-无锡-常州地区超量开采深层地下水已引起严重的地质灾害,因此对该地区浅层地下水资源进行科学评价,查明其可开采资源量十分重要.通过对苏州-无锡-常州地区浅层地下水水文地质条件和沉积特征的研究,将浅层地下水划分为4个子区,分析了各子区的特征及补给、径流、排泄条件,并运用GMS软件对全区浅层地下水进行了数值模拟,在给定的水位约束条件下,得出该区可持续开采水资源量为10.57×108 m3/a.