文档介绍：地下水系统数值模拟研究现状与发展趋势郝治福,康绍忠(中国农业大学中国农业水问题研究中心)目前地下水系统数值模拟方法主要有有限差分法(FDM)、有限单元法(FEM)、边界元法(BEM)与有限剖析法(FAM)等。20世纪60年代中期以来,随着快速大容量电子计算机出现与广泛应用,数值计算方法在地下水资源剖析评价中得到逐步推广,具有明显通用性与广泛适用性。尤其近十几年,地下水系统数值模拟取得了长足进步。一、国外地下水系统数值模拟研究现状目前,国外该领域研究主要针对数值模拟法薄弱环节,提出新思维方法,采用新数学工具,剖析不同尺度下变化情况,合理地描述地下水系统中大量不确定性与模糊因素。1、该领域科学家在地下水系统数值模拟工作程序、步骤方面达成了一致,强调对水文地质条件合理概化重要性,并深入剖析尺度转换问题与量化不确定因素问题。根据Anderson等提出工作程序,要建立一个正确且有意义地下水系统数值模型,应进行以下工作:确定模型目标,建立水文地质概念模型,建立数学模型,模型设计及模型求解,模型校正,校正灵敏度剖析,模型验证与预报,预报灵敏度剖析,模型设计与模型结果给出,模型后续检查以及模型再设计。Ewing提出地下水污染流模拟与建模需要强调3个方面问题:①有效地模拟复杂流体之间以及流体与岩石之间相互作用;②必须发展准确离散技术,保留模型重要物理特性;③发挥计算机技术体系潜力,提供有效数值求解算法。针对Newman等推测,Wood提出了二维地下水运动有限元计算时间步长条件。Kim等对抽取地下水造成noordbergumeffect(reversewaterlevelfluctuation)现象进行数值模拟,阐述了其机理性原因。Scheibe等剖析了在不同尺度下地下水流及其运移行为。Ghassemi指出三维模型可以详细说明含水层系统三维边界条件以及抽水应力情况,而二维模型就不能恰当处理。Porter等指出DFM(datafusionmodeling)可以量化各种各样水文学、地质学与地球物理学数据及模型不确定性,可以用于地下水系统数值模拟数据整合与模型校准。Mazzia等提出特别数值方法用于求解重盐地下水运移模拟二维非线性动力学控制方程,效果很好。LiShu-guang等指出数值模型还不能解决预报不确定性因素问题,并开创性地提出一种随机地下水模型,可以解决均值分布与小尺度过程不同尺度问题。Mehl等提出二维局部网格细分法有限差分地下水模型,提供了新插值与错误剖析方法。模拟结果可靠性得到了提高。2、国外开发了许多功能多样地下水系统数值模拟软件,以其模块化、可视化、交互性、求解方法多样化等特点得到广泛使用,尤其MODFLOW,据美国地质调查局统计,MODFLOW几乎占地下水系统数值模拟软件总应用次数一半,这些年其功能更是不断完善。地理信息系统(GIS)与地下水模型整合强化了数据输入、传递、方案调整与空间剖析等。遥感(RS)提供了判断地质边界、地貌单元与估算地表蒸发等工具。地下水系统数值模拟模型与相关领域模型耦合更扩展了其发展空间,可以解决更多实际问题。Juan等运用ARC/INFO与MODFLOW模拟了美国JacksonHole地区冲积含水层,并通过补给、排泄与水均衡评估对模型进行了合理校准。Winston专门介绍了许多MODFLOW相关免费与共享网络资源,为人们学习与应