地下水动力学实验报告

1、地下水动力学实验实验报告学院： 水利电力学院专业： 水文与水资源工程指导老师： 学号： 2013姓名： 实验成绩： 100MODFLOW -概念模型建立MODFLOW 模型有两种方法： 网格方法或概念模型方法。 网格方法是直接利用 3D网格，应用 surces/sinks 和其它模型参数，基于单元的形式建立模型。概念模型方法利用 Map模块的 GIS 工具来建立概念模型。在概念模型里，sources/sinks，含水层参数，模型边界等都可以在概念模型里设定。当模型建立完成后，将生成网格并把概念模型转化为网格模型，所有的单元属性都自动设定。一、实验任务：1. 导入背景图片2. 创建和定义图层3.

2、 将图层转化为三维网格4. 导入离散点并将坐标差值5. 将概念模型转入 MODFLOW6. 检查并运行 MODFLOW7. 查看结果二、实验问题描述：模拟垃圾堆放区的溶质运移问题。我们将模拟山前河谷堆积中地下水情况。其中，模型北部为山区露头，南部有两条河流汇聚。南北向剖面图见图 2-l b模型的底部为北部山区的灰岩露头。主要有两层含水层，上部为潜水下部为承压含水层。边界条件设置如下，北部为隔水边界，南部为定水头边界根据河流的水位赋值。仅靠降雨补给。区域内有几条小溪，有时溪水干涸，有时会受地下水的补给形成溪流。我们将用 drains 来处理这些溪水。此外，区域内还有两口生产井。三、实验步骤：1、

3、开始启动GMS如果己经启动，选择 File/New 命令。2、导入背景图片（1）. 选择打开键（2）. 选择安装目录下的途径 tutfilesMODFLOWmodfmap（3）. 打开 start.gpr3、保存（1）. 选择 File/Save（2）. 将文件另存为 eastex4、定义单位（1）选择 Edit/Units（2）选择m作为长度单位；选择d作为时间单位（3）点击OK5、 定义边界首先定义模型的外部边界，我们将沿着厂区建立一个闭合的弧线段。5.1 建立图层（1）在Project Explorer 区域空白处右键，选择 New/Conceptual Model（2）键入East T

4、exas作为名称，选择MODFLOW作为Model（3）OK（4）在概念模型 East Texas右键选择 New Coverage 命令（5）将新图层命名为 Boundary将默认坐标改为213，将 Default layer range改为 1-2（6） OK5.2 创建 Arc (弧线)（1）选择 Creat arc 工具（2）如图 7-1 中显示，于模型的左边开始弧线（3）沿模型的边界点一系列的点，不用担心点的个数和空间距离以及点的具体坐标，尽量使用足够的点去描述边界。南部的弧线要区分出两条不同的河流（4）点击开始的点以结束弧线。PS: 如果选择错了点，可以按 Backspace键，往

5、回一到两个点； 如果想提前结束重新开始，选择 ESC。6. 建立区域源汇图层接下来我们要定义区域的边界条件，包括区域的源汇项，井，河流，排水沟(drains) 和定水头边界等。我们的研究对象可以通过图层直接赋值，首先，我们得创建图层。（1）在 Boundary图层上右键选择复制且重新命名为Sources&Sink（2）右键Sources&Sink图, 选择图层设置（3）在 Sources/sinks/BCs， 选择以下选项 Layer range Wells Refine points Specified Head Drain（4）确保本图层区域处于激活状态（5）选择 OK6.

6、1 定义定水位水头弧线下一步我们将定义东部和南部的定水位水头，在此之前我们要先将边界弧线分为三段，一段为顶部的隔水边界, 另外两段为河流。弧线的分段将通过把一个或者多个的顶点转化为节点实现（1）选择，选择顶点工具（2）如图 8-1 显示中，选择两个位置的顶点， Vertex #1 位于两条河流的交界处， Vertex #2 位于河流东部的顶点处。为了一次性选择两个顶点，按住Shift键（3）右键任何一个顶点选择 Vertex->Node 命令现在我们有了三条弧线，我们下一步将定义两条河流为定水头边界:（4）选择 选择弧线工具 Select Arcs（5）选择东部和南部的两条弧线，选择的时

7、候按住shift键。（6）右键任何一条弧线选择属性列表（7）在 All raw 的下拉菜单选择Type列，将其改为 Spec.head（8）选择 OK（9）在其他任何区域点选一下。注意到现在弧线的颜色已经改变。下一步我们将定义节点的水头值，定水头弧线上的水头值默认为沿着弧线线性的减小。（10）选择选择节点工具。（11）双击最西边的节点，在head.stage上输入值为212（12）选择OK（13）类似的，在河流交界处输入208, 在东部河流的顶点输入 214.6.2 定义排水沟弧线接下来我们将定义河床处的Drain（1）选择创建弧线工具（2）如图 8-2 所示，创建#1 弧线，单击开始，沿着河

8、床单击鼠标进行描点，双击鼠标结束。（注意，当我们开始的点位于己有弧线上时，GMS 将交点默认为节点）（3）类似的，创建#2 和#3 弧线（4）选择 选择弧线工具Select Arcs（5）按住shift键选择所有的drain弧线（6）右键任何一条弧线选择属性列表（7）在 All row 的下拉菜单选择Type列，选择drain选项（8）在 All row 项输入传导系数为 555, 这个表示单位长度下的传导系数值。（9）将每段弧线的 From layer and To Layer为 1，代表在网格中drain只存在于第一层（10）选择OK下面将赋值各节点的标高，节点间的标高被默认为线性变化（1

9、1）选择选择节点工具（12）双击 Node 2（13）如图 8-3, Node 2因为存在于两个弧线上，因此将有两个属性（14）在drain 的Bot.elev选项输入 212，不要改变 Spec.head属性的任何数值，点击OK（15）重复以上步骤，将各节点赋值，注意不要改变 Spec.head 属性任何数值6.3 创建多边形多边形最简单的创建方法是先利用弧线绘制出任意想要的多边形，然后点击Build Polygons,这样所有闭合的弧线将创建为polygons, 且多边形为无属性, 我们可以通过 Properties工具来定义其属性（1）选择Feature/build Polygons,

10、之后观察到多边形己经被填充，如果你想改变多边形属性，选择 display/display Options6.4 创建井（1）选择创建点工具（2）如图2-1，单击创建点 Well #1（3）在GMS窗口输入点的坐标 X 和 Y 为 (835,1425) 点 Tab 或者 Enter确定。（4）选择 特性键（5）将 Type 改为 Well（6）将 Flow rate 改为 -680（7）将每段弧线的 From layer and To Layer为 1，代表在网格中 drain只存在于第一层（8）点OK（9）类似的，创建另外一口井 ，坐标为(3220，1000)Flow rate 改为-2830

11、,将 From layer and To Layer为 2（10）选择 选择节点工具（11）按住 Shift键选择两个井（12）选择 特征键（13）找到 Refine列，在 All row, 勾选，这将对两个井加密（14）将Base Size改为 25，Bias改为 1.1，Max size改为150（15）点击OK7. 补给区特征描述下一步将对补给区域进行描述，我们假定除 landfill 区域外的部分为同一补给:7.1 复制边界（1）在Boundary图层上右键选择复制（2）且重新命名为Recharge（3）在Recharge右键选择图层设置（4）在Areal Properties列表，勾

12、选Recharge rate（5）点击OK7.2 创建垃圾填埋场 Landfill 边界（1）选择创建弧线工具（2）如图 9-1 所示，创建弧线，不用担心 landfill 的精确坐标， 我们将通过直接赋值于节点做到精确定位（3）选择，选择顶点工具（4）框选landfill，选择所有顶点（5）右键任何一个顶点选择 Vertex->Node 命令（6）选择选择节点工具（7）选择任一节点（8）在GMS窗口输入点的坐标 X 和 Y，点 Tab 或者 Enter 确定（9）重复完成四个节点的坐标输入7.3 创建多边形（1）选择 Feature/build Polygons7.4 补给参数赋值在创

13、建完多边形之后我们可以对其进行赋值（1）选择选择多边形工具（2）双击 landfill 多边形（3）将 Recharge rate 改为 0.00006（4）点击OK（5）双击剩余区域的多边形（6）将Recharge rate改为 0.00695（7）点击OK8. 水力传导系数赋值8.1 复制边界（1）在 Boundary图层上右键选择复制（2）且重新命名为Layer 1（3）在 Layer 1右键选择图层设置（4）在 Areal Properties列表，勾选以下： Horizontal K Vertical anis（5）将默认范围改为1到1.（6）点击OK（7）在Layer 1图层上右键

14、选择复制且重新命名为Layer 2（8）在 Layer 2右键选择图层设置（9）将默认范围Default Layer range改为2到2.（10）点击OK8.2 顶层（1）选择Layer1 图层（2）选择 Feature/build Polygons（3）选择多边形工具（4）将Horizonal K改为5.5（5）将Vertical anis改为4（6）点击OK8.3 底层（1）选择Layer 2（2）选择 Feature/build Polygons（3）选择多边形工具（4）将Horizonal K改为 10（5）将Vertical anis改为 4（6）点击OK在下一步创建网格之前，确保

15、sources/sinks图层处于激活状态。9. 导入网格边框在图层完成创建后，我们将创建网格。第一步是要确定网格的范围和方向，首先我们将利用Grid Frame勾画出网格的大致区域。（1）在左边的空白区域选择New/Grid Frame（2）右键 Grid Frame，选择Fit to Active Coverage（3）双击 Grid frame 打开特征属性（4）将 Origin z改为170，z改为60.（5）点击OK10. 创建网格（1）选择Feature Objects/Map->3D Grid命令（2）在Z-Dimension项将Num Cell改为 2（3）点击OK11.

16、 初始化MODFLOW数据现在网格已经创建，active/inactive区域已经标示下一步我们将概念模型转化为基于网格的数值模型，在此之前，我们将初始化MODFLOW数据（1）选择3D Grid Data Folder.（2）选择MODFLOW/New Simulation（3）点击OK12. 定义活动/非活动区域（1）选择 Map Data Folder（2）选择多边形工具（3）选择一个多边形（4）选择 特征键（5）确认层位是1到2, 然后点击OK（6）选择Feature Objects/Activate Cells in Coverage(s)13. 导入层坐标下面将要定义层坐标和初始水

17、头。因为我们的模型是两层， 所以我们要赋值第一层，第一层底部标高，第二层的底部标高。13.1 导入地表散点（1）打开纪terrain和elevs.（2）确定terrain散点处于激活状态，可以看到地图上显示一系列散点13.2 导入水头和坐标（1）右键 terrain 散点，选择Interpolation To/ MODFLOW Layers功能（2）在对话框中选择ground_elev和Starting Heads, 点击Map（3）接着选择ground_elev和Top Elevations Layer1， 点击Map（4）点击OK13.3 导入层坐标（1）选择elevs.散点，使之处于激活

18、（2）右键elevs散点选择Interpolation To/MODFLOW Layers，GMS将自动赋值Bottom Elevations Layer1和Bottom Elevations Layer 2（3）点击OK13.4 调整显示（1）取消scatter point（2）取消grid frame13.5 查看模型剖面（1）选择 3D Grid Data Folder（2）在模型中心处选择一个单元cell（3）选择侧视视角Side View（4）选择显示功能（5）把Z magnification系数改为5（6）点击OK（7）选择Frame13.6 修正坐标序列（1）选择MODFLOW/

19、Check Simulation（2）选择Run Check（3）选择Fix Layer Errors。发现layer two有错误，有几种方法可以选择用来处理错误，我们将使用Truncate to bedrock（4）选择Truncate to bedrock（5）选择Fix Affected Layers（6）点击OK退出Fix Layer Errors对话框（7）点击Done退出Model checker（8）接下来可以查看修正后的效果，选择俯视（9）在mini-grid中选择向下箭头观察第二层情况（10）在mini-grid中选择向上箭头观察上一层情况14. 转化概念模型现在我们可以将概念模型转化为基于网格的数值模型（1）在East Texas概念模型上右键，选择Map To/ MODFLOW/MODPATH（2）确认All applicable coverages被勾选，点击OK15. 模拟检查（1）选择3D Grid Data Folder（2）选择MODFLOW/ Check Simulation（3）选择Run check，确保没有错误（4）点击Done退出Model Checker16. 保存选择Sa