Visual MODFLOW Flex软件使用常见问答（二）

九、什么是Voronoi单元和Quadtree网格？

• Voronoi单元

Voronoi单元是Visual MODFLOW Flex支持的一种非结构化网格类型。Voronoi单元是一种特殊类型的多边形，它满足MODFLOW-USG所需的控制体积有限差分（CVFD）约束。使用此网格几何形状与MODFLOW-USG一起，结果是一个健壮的数值网格，能够轻松处理复杂的水文地质几何形状和边界——类似于三角形，但准确度更高。

• Quadtree网格

Quadtree网格是Visual MODFLOW Flex支持的另一种非结构化网格类型。Quadtree网格基于通过递归将单元细分为四个等分象限来本地细化矩形网格。这允许您在不需要将这些细化横向扩展到整个模型域的情况下，围绕非线性特征（如溪流和湖泊）本地细化网格。

使用此网格几何形状与MODFLOW-USG一起，结果是一个能够轻松处理复杂水文地质几何形状和边界的数值网格。然而，使用Quadtree可能引入一些错误，因为Quadtree网格的几何形状不符合MODFLOW-USG所采用的控制体积有限差分方法中的固有假设，即共享单元接口出现在各自单元质心的垂直平分线上。

十、什么是Ghost Node Correction（GNC）及其用途？

Ghost Node Correction（GNC）是一种应用于某些非结构化网格类型（例如，嵌套或Quadtree网格）的技术，这些网格的几何形状本身不满足MODFLOW-USG的要求。MODFLOW-USG中控制体积有限差分方法的一个几何约束是，连接两个相邻有限体积单元的质心的线必须垂直平分共享单元接口。虽然Voronoi镶嵌按定义符合此标准，但其他网格类型（如Delaunay三角剖分和嵌套或Quadtree网格）并不严格遵守此约束。

为了允许对某些网格进行有限体积法的数学解，USG包采用了一种称为Ghost Node Correction（GNC）的技术，在其中创建一个临时的“幽灵”节点，使其满足几何约束并可以求解方程。然后将这个幽灵节点处的解插值（校正）回实际单元中訫点，从而在每个单元内实现Ghost Node Correction。

使用Voronoi网格通常不需要ghost node correction包，因为它们本定义就满足MODFLOW-USG所用控制体积有限差分方法所需的几何条件。

使用Quadtree可能会在模拟结果中引入错误，因为Quadtree网格的几何形状不符合MODFLOW-USG所采用的控制体积有限差分方法中的固有假设。相邻单元之间的接口将呈现一个偏离垂直的角度，且随着单元之间细化程度的相对增加，质心之间的距离将变得越来越不对称。在模型平滑的情况下（即模型属性、单元高程/厚度、相邻单元之间的宽高比较小[2:1]）和/或非一致单元位于距感兴趣区域较远的地方时，产生的错误可能在模型者可以接受的容忍度范围内。对于这种错误可能不可接受的情况，Visual MODFLOW Flex支持MODFLOW-USG Ghost Node Correction（GNC）包，该包纠正了这一潜在的错误源。需要注意的是，使用GNC包可能会增加模型运行时间。

十一、MODFLOW-USG相对于MODFLOW-2005的优势有哪些？

1、增强的模拟精度

非结构化网格允许沿着模型特征如井和边界条件进行局部网格细化，除此之外还支持完荃不连续的层，这两者都在蕞重要的区域提供了高分辨率的细节和精度。

2、缩短的模拟运行时间

传统的MODFLOW网格细化通常会在感兴趣区域外产生过多的网格单元，导致数值模型效率低下，运行时间不必要地长。使用非结构化网格，网格细化只集中在感兴趣的区域，因此网格单元数量大大减少，网格结构更稳定，从而缩短了运行时间。

3、更好地模拟复杂地质结构

非结构化网格灵活，容易适应地表特征和地下地层的自然变异。非结构化网格层允许不连续层直到零厚度消失，提供了对复杂水文地质条件的更真实的表达，以及改善了模型稳定性。

4、增加的数值稳定性

Visual MODFLOW Flex中的非结构化Voronoi网格由一种特殊类型的多边形组成，称为Voronoi单元，通常优于其他非结构化网格几何形状（嵌套网格，Quadtree网格），因为它们完荃遵守控制体积有限差分（CVFD）约束，因此不需要Ghost Node Correction（GNC）包。此外，单元质心将与概念井和边界条件特征顶点完荃重合。这导致了一个健壮且可靠的数值网格，具有改善的收敛性和精度。

十二、适合MODFLOW-USG的建模应用有哪些？

MODFLOW-USG可以用于几乎所有地下水流动的模拟应用。然而，其处理复杂地质的能力使其很适合在矿业应用中遇到的陡峭斜坡地质。灵活的网格细化能力也使其适合大型区域和流域尺度模型。

十三、MODFLOW-USG支持的过程和包，以及其在Visual MODFLOW Flex的可用性

以下过程和包在MODFLOW-USG中得到支持：

• BAS, DIS, BCF, LPF, HFB, 
• CHD, FHB, 
• WEL, DRN, GHB, RIV, 
• STR, SFR, LAK, GAG, 
• SUB以及
• 新包括的软件包：DISU, CLN, GNC, SMS。

MODFLOW-USG仅在Visual MODFLOW Flex的Pro以上版本可用。

十四、模型运行崩溃、完成时出现“无质量平衡信息错误”或不收敛

这通常意味着您的模型可能存在非收敛或稳定性问题。请参考我们的博客文章，了解解决这些问题的常见故障排除步骤。

十五、是否可以将我的MODFLOW-2005模型转换为MODFLOW-USG模型？

是的。如果您当前使用Visual MODFLOW Flex，那么您已经有了一个3D概念模型，该模型定义了地质层、属性和边界条件，独立于网格。要使用MODFLOW-USG运行模型，只需自动生成非结构化网格，然后运行模拟。Visual MODFLOW Flex的多模型环境允许您在同一项目中管理MODFLOW-2005和MODFLOW-USG模型，两个模型都可以轻松地并排比较。

如果您的模型当前存在于Visual MODFLOW Classic中，您需要将模型导入Visual MODFLOW Flex之后，才能使用MODFLOW-USG运行模型。

十六、Visual MODFLOW Flex是否支持MODFLOW引擎的64位版本？

是的，如果您使用的是64位版本的Windows，您可以在运行模型时利用MODFLOW引擎的64位版本来加速运行时间。这种支持适用于Visual MODFLOW Flex的Pro以上版本中支持的所有引擎。

十七、Visual MODFLOW Flex是否支持并行处理和SAMG V.2？

1、并行处理

如果您的计算机包含多个处理器或双核处理器，您可以利用并行处理的能力，通过Visual MODFLOW Flex使用PCG、WHS或SAMG求解器在多个处理器上解决流模拟，从而减少模拟运行时间。注意，SAMG求解器的并行/多核版本仅在Visual MODFLOW Flex的篙级版中可用。

2、SAMG

Visual MODFLOW Flex的蕞新版本支持SAMG v4。这个版本的SAMG求解器比它的前任快得多，适合具有异质性属性的多层模型。单核版本随Pro版Visual MODFLOW Flex提供，而多核版本随篙级版Visual MODFLOW Flex提供。

十八、Visual MODFLOW是否支持MODFLOW-NWT？

是的，Visual MODFLOW Flex界面支持MODFLOW-NWT包，这是MODFLOW的一个版本，它为解决涉及非饱和地下水流方程的干燥和重新湿润非线性问题提供了增强的能力。

十九、为了提高Flex的性能，您有什么系统配置的建议吗？

不幸的是，由于可能的建模场景和系统配置的数量和多样性，我们没有能力测试Visual MODFLOW Flex（及支持的引擎）与特定的机器配置，并且除了我们网站和以下指定的蕞低系统要求之外，我们没有特别的系统配置建议。Flex设计用于Windows 10和Windows 11机器，并将利用可用资源执行，前提是机器满足我们网站上指定的蕞低要求。