地下水流数值模拟技术要求.pdf

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1、GWI-D1地下水流数值模拟技术要求中国地质调查局2004年11月1主题内容与适用范围1.1本技术要求为中国地质调查局地质调查项目《全国地下水资源及其环境问题调查评价》（以下简称“项目”）专门制定。1.2本技术要求主要针对工程控制程度较高的平原和盆地区开展地下水数值模拟工作，建设区域性、大时间尺度地下水模型而制定。对局部和小时间尺度地下水模拟（如溶质传输、延迟释水、岩溶水快速流模拟）详细要求请参照相应技术标准，本技术要求不作深入规定。1.3本技术要求可供其它工程控制程度较高的大尺度地下水流数值模拟预测（如大、中型集中供水水源地和区域地下水勘查，

2、在详查、勘探和开采阶段的开采量评价和固体矿产勘探中的矿坑涌水量计算等）工作参考。2引用标准及规范水文地质术语GB/T14157-93地下水资源管理模型工作要求GB14497-93地下水资源数值法计算技术要求DZ/T0201-20023术语与基本概念3.1地下水数学模型Mathematicalmodelofgroundwater以水文地质概念模型为基础所建立起来的、能刻画和再现实际地下水系统结构、运动特征和各种渗透要素的一组数学关系式，统称为地下水数学模型。3.2随机模型Stochasticmodel在数学关系式中含有一个或多个随机变量的地下水数

3、学模型。3.3确定性模型Deterministicmodel变量之间具有严格确定函数关系的地下水数学模型。3.4数学模型识别Calibrationofmathematicalmodel在已知数学模型初始、边界条件下，通过对地下水系统模型的输入和输出计算结果的分析，以达到选择正确参数（即参数识别）、校正已建立数学模型和边界条件的计算过程。3.5数学模型检验Verificationofmathematicalmodel根据模型识别后的参数和已知初始、边界条件，选用更长计算时段，通过对地下水系统模型的输入和输出计算，使计算所得数据与实际观测数据有最好

4、的拟合，以进一步提高数学模型正确性。3.6有限差分法Finite-differencemethod通过差分方程求微分方程的数值解的方法。3.7有限单元法Finiteelementmethod以变分原理和剖分插值为基础的求微分方程式数值解的一种方法。包括里茨有限单元法和伽辽金有限单元法。14总则4.1目的与任务（1）建立平原或盆地规模的区域地下水流数值模拟模型，进行地下水均衡分析，评价地下水开采资源，开展中、长期地下水数值预测；（2）在设立数值模拟工作专项任务的地区，开展开采区地面沉降和开采层上部咸水下移问题的数值模拟工作。4.2原则要求（1）数

5、值模拟方法主要运用有限差分法、有限单元法等；（2）数学模型要在完成计算区概化的基础上，根据含水层达西定律、压缩释水理论、水均衡和水流连续性原理建立。数学模型表达要确切完整，如微分方程、定解条件、多含水层模型的连接条件、甚至变量的值域都应一一表示清楚；（3）模拟软件主要应用VisualMODFLOW、GMS、FEFLOW等国际上流行的软件。在满足计算要求的地区，应优先考虑使用这些商业软件；对于水文地质条件复杂、商业软件不能满足计算需要的地区，应编制专用计算软件进行数值模拟计算。5建模步骤5.1确定模拟范围，收集有关资料5.2建立地下水系统的概念模

6、型在仔细分析水文地质条件的基础上，通过合理概化来描述地下水系统。5.3建立地下水系统的数学模型在地下水系统概化基础上，用一组数学关系式来刻画系统的数量关系和空间形式，把概念模型转变为数学模型。5.4建立数值模拟模型5.5模型的识别和调参通过模型的识别和调参，使建立的模型能再现实际水位、流量的动态。5.6预报用已建好的模型预报不同条件下地下水系统的状态和行为。6资料准备6.1所需资料及获取途径（1）应在查明或基本查明评价区水文地质条件的基础上，掌握主要含水层的空间分布、岩性结构特征、含水层（隔水层）的顶、底板标高（厚度）、地下水类型、导水性、储水

7、性、边界条件、与相邻含水层的水力联系、地下水现状开采量和地下水的补给、径流、排泄条件；（2）对计算评价区内地下水水位（水头）或水质的空间分布和动态变化应有足够的控2制资料，关键部位应有地下水动态观测孔。地下水动态观测孔的分布配置，应保证对各参数分区和主要补给、排泄边界的控制；（3）应掌握计算区内地下水开采量、降水量、泉水流量和其它源汇项的时、空分布和变化规律。地下水开采量应以实测资料为主，推测资料的依据必须予以论证。对计算区内的河流应掌握历年地表水水文资料，并对其进行必要的分析；（4）水文地质条件变化较大的区段的各种水文地质参数和数据获取，应安

8、排一定数量的单井非稳定流抽水试验、孔组非稳定流抽水试验、河渠渗漏试验、井灌回归试验、示踪试验等水文地质试验获取渗透系数、导水系数、给水度、弹性释水系数