MODFLOWVisualmodflow实例Word文档格式.docx
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10-4µ
g/s/m2,含水层纵向弥散和橫向弥散系数分别为10m和1m,延迟系数为2,初始浓度、分子扩散系数及衰减速率均为0。
我们将计算三年之后污染浓度分布情况,显示在两个含水层中点[x,y]=[290,310],[390,310]的浓度-时间突变曲线。
稳定流模拟
稳定流模拟中的六个主要步骤:
1.建立模拟模型
2.模型赋值
3.执行水流模拟
4.模拟结果检验
5.子区水均衡计算
6.输出结果。
步骤一:
建立模型
1、打开File菜单,选择New Model。
New Model对话框弹出。
选择一个保存模型数据的文件夹,如:
C:
\PM5DATA\SAMPLE,键入文件名:
SAMPLE作为示例模型。
模型的文件扩展名必须是“.PM5”。
在Window95/98/NT下,文件名的有效使用字符数为120。
最好在一个单独的文件夹中保存每一个模型及输出数据。
可以同时运行多个模型(多任务处理)。
2、点击OK。
PMWIN只需几秒钟即可建立一个新模型,模型的文件名显示在标题栏中。
步骤二:
模型赋值
包括:
创建模型网格、定义边界条件、模型单元赋值。
在整个模型中,PMWIN要求单位使用统一。
例如,若以m表示长度单位,s作为时间单位,水力传导系数必须以m/s表示,抽水量必须以m3/s表示,弥散系数必须以m表示。
在MODFLOW中,一个含水系统可以由一个包含一系列节点的离散区域或一些关联的有限差分块取代。
图8-2,显示了一个包含网格和节点的含水系统的空间离散化情况,在每一节点均可计算出水头值。
节点网格形成了数值模型的框架。
一个地质单元可由一个或多个模型层表示。
每一计算单元格的厚度、长度、宽度均可改变。
计算单元所处的位置可以用列、行、层来表示,PMWIN使用索引符号[J,I,K]来指定计算单元的位置。
如:
位于第2列、第6行、第1层的计算单元记为[2,6,1]。
Fig.8-2Spatialdisretizationofanaquifersystemandthecellindices
一、创建模型网格
1、打开Grid菜单,选择MeshSize。
ModelDimension对话框弹出。
2、输入含水层的层数3,行数30、列数30,行高、列宽20。
第一含水层和第二含水层分别由一个模型层和两个模型层来代替。
3、点击OK。
PMWIN的界面发生变化,此时显示了模型的整体网格。
PMWIN允许用户改变和旋转模型网格。
用户可以随意改变模型网格行、列宽度,也可以增加/删除行和列。
在该实例中,不需更改模型的网格。
4、从File菜单中选择LeaveEditor或点击LeaveEditor按钮退出。
二、定义含水层类型
1、打开Grid菜单,选择LayerType。
LayerOptions对话框弹出。
2、点击标签为Type列中的某一单元格,单元格中将出现一个带下箭头的按钮,点击该按钮,出现一个可供选择含水层类型的列表。
3、为第一层含水层选取1:
Unconfined,其它含水层选取0:
Confined,然后点击OK,关闭对话框。
三、定义边界条件
在模型中,边界上的各个计算单元均用不同的指定代码表示不同的边界类型:
(1)“1”表示变水头边界,
(2)“-1”表示定水头边界,(3)“0”表示无流量边界。
1、从Grid菜单中选择BoundryCondition→IBOUND(Modflow)。
PMWIN的DataEditor界面弹出,界面显示一个模型网格平面图,单元格指针位于[1,1,1],即第一层的左上角。
当前格的数值显示在状态栏底部。
IBOUND默认值为1。
单元格指针可以使用键盘的箭头键移动或使用鼠标点击你所需要的位置。
使用PgUp、PgDn,或在工具栏的编辑框中输入含水层的层号后按Enter键,可以从一层移到另一层。
2、击鼠标右键,PMWIN显示一个CellValue对话框。
3、在对话框中输入-1,点击OK。
计算单元[1,1,1]被定义为定水头计算单元。
4、点击Duplication按钮,打开复制开关。
如果Duplication键下陷,表示复制开关处于开启状态。
移动网格指针,可将当前计算单元的数值复制到单元格指针经过的所有计算单元,再次点击Duplication键,关闭复制开关。
5、从左上角[1,1,1]移动单元格指针至左下角[1,30,1],-1值被复制到模型西部边界的所有计算单元中。
6、移动单元格指针到右上角[30,1,1]。
7、再将单元格指针从右上角[30,1,1]移至右下角[30,30,1],-1值被复制到模型东部边界的所有计算单元中。
8、点击LayerCopy按钮,打开层复制开关。
该按钮下陷,表示层复制开关处于开启状态。
此时,从一层移至另一层,当前层的所有值将被复制到另一层中。
再次点击该按钮,将关闭层复制开关。
9、按PgDn键,从第一层移至第二层、第三层。
第一层的值被复制到第二层、第三层。
10、点击LeaveEditor按钮或从File菜单中选择LeaveEditor退出定义边界条件界面。
四、模型几何参数赋值
(一)模型层的顶板高度赋值
1、打开Grid菜单,选择TopofLayer(Top)。
PMWIN显示模型网格。
2、打开Value菜单选择ResetMatrix或按Ctrl+R键。
ResetMatrix对话框出现。
3、在对话框中输入10,点击OK。
第一层的顶板高度定义为10。
4、按PgDn键移至第二层。
5、重复步骤2、3,输入第二层、第三层顶板高度6、3。
6、从File菜单中选择LeaveEditor或点击LeaveEditor按钮退出。
(二)模型层的底板高度赋值
1、从Grid菜单中选择BottomofLayer(BOT)。
2、重复上述步骤,输入第一层、第二层、第三层的底板标高值6、3、0。
3、点击LeaveEditor按钮退出。
五、时间及空间参数赋值
在本实例中,时间参数包括时间单位、应力期数、时段、水质运移时段。
空间参数包括初始水头、水平及垂直方向的水力传导系数、有效孔隙率。
(一)时间参数赋值
1、打开Parameters菜单,选择Time…。
TimeParameters对话框出现。
在MODFLOW中,模拟时间被划分为几个应力期,也就是说,在外部应力作用下,时间间隔为常数,应力期又划分为时段。
在大多数水质运移模型中,每一水量模型的时段又被分成为更小的运移时段,时段的长度并不与稳定流模型对应。
然而,当我们使用MT3D和MOC3D来运行污染运移模拟模型时,实际的时段长度需在表中给定。
2、输入第一应力期的长度9.46728E+07(秒)。
3、点击OK接受其它默认值。
(二)初始水头赋值
1、打开Parameters菜单,选择InitialHydrolicHead。
2、从Value菜单中选择ResetMatrix(或按Ctrl+R键),在对话框中输入8,点击OK。
3、将网格指针移至左上角[1,1,1]。
4、点鼠标右键,在对话框CellValue中输入9。
5、点击Duplication按钮,打开复制开关。
6、从左上角向下拖动鼠标,当前计算单元中的值9将被复制到鼠标所经过的所有计算单元中。
7、点击LayerCopy按钮,打开层复制开关。
8、按PgDn键,移至第二层、第三层。
9、点击LeaveEditor按钮,退出。
(三)导水系数赋值
1、从Parameters菜单中选择VerticalHydraulicConductivity。
2、打开Value菜单,选择ResetMatrix(或按Ctrl+R),在对话框中输入0.00001,点击OK。
3、按PgDn键,移至第二层。
4、重复步骤2、3,分别在第二层、第三层中输入0.00005。
5、点LeaveEditor按钮退出。
(四)有效孔隙率赋值
1、从Parameters菜单中选EffectivePorocity。
输入有效孔隙率值,并保存。
模型的默认值为0.25。
2、退出。
(五)面状补给量的赋值
1、打开Models菜单,选择MODFLOW→Recharge。
2、从Value菜单中选择ResetMatrix…,在对话框的RechargeFlux[L/T]编辑栏中输入8E-9。
3、退出。
(六)定义抽水井位置及抽水量赋值
在MODFLOW中,一个注水井或抽水井由一个节点(或计算单元)取代,用户可用一个节点定义一个注水井或一个抽水井,并且假设井穿透整个含水层。
MODFLOW可以模拟穿透多个含水层的抽水井、或抽水井在每一层中有不同的抽水量。
多层井的总抽水量等于各单层抽水量之和。
每一层的抽水量可以根据下式计算:
Tk:
含水层的导水系数;
∑T:
被井穿透所有含水层的导水系数之和。
但是,当第一层含水层为非承压时,如果不假设一个饱水厚度,我们无法确切知道井所在位置含水层的饱水厚度和导水系数,上述公式无法应用。
模拟一个多层井的另一种可能是:
对井所在的每一个计算单元设一个很大的垂向导水系数(或垂向渗漏),如1m/s,总抽水量赋予井的最底部计算单元。
为了演示,在井中的其它计算单元中赋一个非常小的抽水量(1×
10-10m3/s),这样,来自每个被穿透含水层的水量将被MODFLOW计算出,并且该值可通过WaterBudgetCalculator来获得。
由于我们不能确定截获所有污染物所需的抽水量,我们假设一抽水量0.0012m3/s来进行调试。
1.打开Models菜单,选择MODFLOW→Well。
2.将网格指针移到[25,15,1]。
3.点鼠标右键,输入-1E-10,点击OK。
负值表示抽水井。
4.按PgDn键,移到第二层。
5.点鼠标右键,输入-1E-10,点击OK。
6.按PgDn键,移到第三层。
7.点鼠标右键,输入-0.0012,点击OK。
8.退出。
步骤三:
执行水流模拟
1、打开Models菜单,选择MODFLOW→Run.。
RunModflow对话框弹出。
2、点击OK,开始水流模拟。
在运行MODFLOW之前,PMWIN将利用用户自定义的数据为MODFLOW(及可选MODPATH)产生一个输入文件,该文件列在RunModflow对话框的列表中。
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