使用Visual MODFLOW 进行地下水建模
使用Visual MODFLOW Flex进行地下水建模简介
地下水模型是计算机模型，它提供了自然地下水环境中发生的过程的简化表示。
Visual MODFLOW 建模概述
地下水模型可以帮助您预测地下水流动系统的行为：
对于供水，是否有足够的水——用于运营或消费？
抽水对自然环境（私人/公共水井、河流、湖泊、溪流和水生栖息地周围）的潜在影响是什么？
在指定的井中抽取或注入地下水时会发生什么？
从水质的角度来看，了解地下水的质量是否适合预期用途（饮用、灌溉、工业用途等）。识别和了解污染源（无论是真实的还是潜在的）以及减轻影响。威胁地下水供应的污染源包括：
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化学品泄漏、泄漏的地下水储罐（UST）
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垃圾填埋场渗透
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盐水入侵
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化粪池系统
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农药、花费、路盐等对地下水的渗透。
如果没有地下水模型，就不可能评估影响水文地质设计的自然过程，因为一下方便的复杂性：
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在水文地质环境中发生的物理过程
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属性和边界的空间分布
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流动系统的时间性质
一旦开发和校准了地下水模型，他就可以使用它来评估/询问关于水文地质系统怎样响应未来设计变化的“假设”问题。例如您可以在模型中添加地下水设计（即添加加抽水井和注入井、渗透廊道、灌浆隔断墙、渗漏排水管等），以模拟它们对水头和流量的影响，然后再进行曾经在现场建造，可显着节省时间和成本。
地下水系统如何在计算机模型中表示？
地下水模型可以包含这些复杂性，并评估不同的选择和未来条件。在开发地下水模型时，有必要将物理转化为建模程序。地质成为水文地质参数，例如电导率和储水性。影响地下水流动系统的水文边界在模型中称为边界条件，包括补给区、河流、湖泊、水井等。在物理界中，您可以进行实地观测，例如地下水位、通量或污染物浓度，这些用于校准模型，使模型与现实界中观察到的接近。
在地下水模型中越能代表物理界，预测就越可靠。
地下水模型可用于：
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评估井系统和水资源（产量、下降、干扰……）
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定义捕获区/井口保护区 (WHPA)
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评估矿山脱水对环境的影响
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评估矿区的水量和水质问题
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评估受污染场地（工业场地、泄漏的 UST、泄漏等）的影响
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评估垃圾填埋场污染的影响
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为地下水污染场地设计/优化补救解决方案
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评估和减轻海水入侵对沿海含水层的影响
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用于建筑和挖掘的脱水
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估计地下热量的运动和地热能潜力
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模拟化粪池系统、污水和农业实践中硝酸盐的归宿和运输
有哪些类型的地下水模型可用？
MODFLOW 由美国地质调查局 (USGS) 开发；它是一个三维 (3D) 有限差分地下水模型。MODFLOW 被认为是模拟和预测地下水条件以及地下水/地表水相互作用的国际标准”。MODFLOW 已经使用了 30 多年，并因其易于使用和与其他程序一起工作的灵活性而被广泛接受。该代码在 FORTRAN 中开发并在 DOS 窗口中运行，将各种文本文件作为输入，并生成文本和二进制输出文件。
自 1980 年代发布 MODFLOW 以来，MODFLOW 代码及其功能已经有了改进。广泛使用的版本如下。
MODFLOW-2000
MODFLOW-2005
MODFLOW-LGR
MODFLOW-NWT
MODFLOW-USG
MODFLOW-SURFACT（由 HydroGeoLogic, Inc (HGL) 开发的专有版本
MODFLOW 的程序和实用程序
MODFLOW 计算液压头和达西速度。已经开发了额外的程序和实用程序来处理 MODFLOW 的输出并“填补”地下水建模项目的额外空白。常用的列举如下：
区域预算
次区域流量预算是在研究区域的一部分上完成的水预算分析，以表征水文循环的每个组成部分对系统健康的贡献。它们作为以下部分的一部分执行：
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子流域分析
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抽水对流量影响的调查
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确定跨政治边界的流动
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水权占用
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渗流流量分析
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确定井、溪流等的污染物负荷。
ZONEBUDGET 是一种数值模型，用于计算 MODFLOW 模拟中用户定义的“区域”的次区域水预算。一个区域只是一个 MODFLOW 单元的多边形，它们组合成一个共同的单元块。白色是默认值（区域 1），蓝色（区域 2），绿色（区域 3），...MODFLOW 在 *.FLO 输出文件（二进制格式）中提供逐个单元格的流量项 ZoneBudget 使用此文件中的流量项将每个区域的预算数据制成表格。
修改路径
MODPATH 是一个粒子跟踪后处理软件包，开发用于使用稳态/瞬态 MODFLOW 模拟的输出计算 3 维流动路径。MODPATH 有助于概念化和量化进入水流系统的水源区域，以及流出地下水系统的水流排放区域（以及介于两者之间的点）。MODPATH 使用半解析粒子跟踪方案，该方案允许在基于 MODFLOW 模拟的头部的每个有限差分网格单元内获得粒子流动路径的解析表达式，这些头部是通过数值计算的。
MT3DMS
MT3DMS 是一个模块化的 3 维传输模型，用于模拟地下水中溶解溶质的 3D 平流分散传输。它通过使用 LMT 包链接到 MODFLOW 输出。MT3D 由 SS Papadopulos (1990) 的 Chunmiao Zheng 开发。MT3DMS 可以模拟地下水中溶解溶质的反应迁移，包括以下常见问题：溶解羽流、简单的反应迁移、注入井、废水池、垃圾填埋场、污染物泄漏、非点源污染。MT3D 不模拟 NAPL、NAPL 运动或复杂的地球化学反应（PHT3D 可以适应后一个条件，在下面了解更多信息）
RT3D
RT3D 是一个模拟三维地下水含水层中反应性多物种质量传输的程序。RT3Dv1.0 由 PT Clement 于 1997 年为太平洋西北实验室巴特尔纪念研究所开发，随后发布到公共领域并迅速成为反应式传输建模的公认标准。不幸的是，该代码基于 MT3Dv1.5，并且没有包含在 MT3DMS 中实现的新求解器技术。结果，RT3D 的应用总是受到运行时间过慢的阻碍。
PHT3D
PHT3D 是饱和多孔介质中三维反应输运的多分量输运模型。它结合了两个现有且广泛使用的计算机程序，即溶质传输模型 MT3DMS（v5.1，Zheng 和 Wang，1998）和 USGS 地球化学代码 PHREEQC-2（v2.9，Parkhurst 和 Appelo，1999）。耦合模型形成了一个全面的三维反应性多组分传输模型（Prommer 等，2003），它可以处理广泛的平衡和动力学控制的生物地球化学过程，包括水络合、氧化还原反应、矿物沉淀/溶解和离子交换反应。
