【正文】 其中許多數(shù)據(jù)在計算機(jī)中以地圖形式存在，如柵格形式、矢量格式或數(shù)據(jù)表 ? 形式的圖像。由于計算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在這些信息可以有效地通過 GIS系統(tǒng)來存取。這使地下水模擬工具成為一個集成化的基于 Windows的、界面友好的、面向圖形的、功能綜合的數(shù)據(jù)輸入，分析和預(yù)處理系統(tǒng)。相關(guān)方面的軟件有 GIM (Argus ONE Geographic Information Modeling)， PTC ( Princeton Transport Code)， MODFLOW， MT3D等。利用 GIS方法，可以利用原始的空間信息來進(jìn)行工作，例如，由地圖提供的信息。這些信息一般是用通用的大多數(shù)人都能理解的術(shù)語，而不是用地下水模擬的特殊的術(shù)語來分類和描述。可視化的計算機(jī)圖形方法使數(shù)據(jù)的組織和分析更加直觀。 ? 一、引言 ? 過去 30年來，地下水流和溶質(zhì)遷移模型已經(jīng)從科學(xué)探索工具變成為一種廣泛應(yīng)用的地下水分析和設(shè)計技術(shù)。最初，地下水模擬主要是地下水資源量的評價，但現(xiàn)代應(yīng)用已經(jīng)開始關(guān)心水質(zhì)問題。地下水資源問題主要涉及水量和水質(zhì)問題。其中水量問題由地下水流模型模擬；地下水質(zhì)問題由地下水遷移模型模擬。 ? 總體來看，地下水流模型的構(gòu)建需要以下幾個步驟： ? （ 1）確定模型描述的區(qū)域范圍； ? （ 2）確定模型邊界條件的水文特征； ? （ 3）編輯地質(zhì)信息； ? （ 4）編輯水文信息； ? （ 5）決定模型需要的物理維數(shù)； ? （ 6）確定模型的大?。? ? （ 7）模型離散化； ? （ 8）輸入模型邊界條件； ? （ 9）輸入模型參數(shù)； ? （ 10）輸入模型應(yīng)力； ? （ 11）運行模型； ? （ 12）輸出計算的水力梯度； ? （ 13）率定模型； ? （ 14）投入生產(chǎn)運行。 ? 二、確定模型描述的區(qū)域范圍 ? （ 1）包括模型模擬所有的水力頭的可能變化； ? （ 2）包括用戶感興趣的區(qū)域； ? （ 3）與使用的計算機(jī)能力相匹配； ? （ 4）與區(qū)域水文邊界條件相一致。 ? GMA由 Argus ONE GIM系統(tǒng)和 PTC地下水流和溶質(zhì)遷移模型組成。 PIE是兩者之間的接口。 PTC GUIPIE的命令菜單安裝在 Argus的 PIEs 菜單命令下。它是新建 PTC工程、編輯 PTC工程的控制參數(shù)、 PTC工程的運行和 PTC結(jié)果輸出的控制模板。 ? GMA方法在水文地質(zhì)假設(shè)試驗和實踐模擬中有很好的能力。在 GMA中地下水流模型的產(chǎn)生、執(zhí)行和評價的過程如下： ? (1) 在啟動 Argus ONE后，出現(xiàn) Argus ONE窗口，用戶通過從PIEs 菜單中選擇“ New PTC Project”，開始模型建立； ? (2) 出現(xiàn)一個選擇“ Mesh type”、“ Number of geological(formation ) layers”的對話框。這些選擇能使 PIE各種地理空間圖層（信息和數(shù)據(jù)圖層）結(jié)構(gòu)化，這些圖層是 PTC模擬、數(shù)據(jù)應(yīng)用和管理所必需的； ? (3) 接下來出現(xiàn)一個對話框，讓用戶選擇模擬控制參數(shù)（不是與空間有關(guān)的，如時間間隔的大?。Ｔ谳斎牒途庉嬐戤呥@些數(shù)值之后，用戶關(guān)閉該對話框，返回到 Argus ONE 窗口； ? (4) 隨后，用戶編輯地理空間信息圖層的缺省值，通過手工繪制閉合的或不閉合的等值線或點，以表示合理的水文地質(zhì)和水文參數(shù)、水流的源和匯以及邊界條件的空間分布狀況。用戶也必須指定一個合理的有限元網(wǎng)格的密度。這些空間分布狀況的信息也可直接從其它應(yīng)用程序輸入，如簡單的文本文件、 DXF（ Autocad文件格式）文件、或 Shape（ ArcViewGIS文件格式）文件； ? (5) Argus ONE產(chǎn)生有限元的網(wǎng)格。在運行 PTC程序前，用戶可修改已經(jīng)存在的任何空間或非空間信息； ? (6) 選擇“ PTC Mesh layer”，通過選擇“ Run PTC option”，PIEs 菜單輸出地理空間和非空間信息。 Argus ONE為 PTC寫出標(biāo)準(zhǔn)的輸入數(shù)據(jù)文件，運行 PTC模擬。當(dāng)模擬完成后，用戶可選擇在 Argus ONE中畫出模擬結(jié)果。 ? 工程邊界 接下來確定模型工程的邊界。第一步 :確定模型空間邊界 ,為地下水模型中評價數(shù)據(jù)輸入和輸出提供一個可視化的參考點 ,這需要一個計算機(jī)可讀的基礎(chǔ)地圖 (基礎(chǔ)地圖描繪一個研 ? 究區(qū)基本的地理特征。道路、抽水井、建筑物等等）。這個基礎(chǔ)地圖提供了地下水模型中重要的水文地質(zhì)和水文地球化學(xué)信息?；A(chǔ)地圖可通過已經(jīng)存在的研究區(qū)的紙質(zhì)地圖掃描產(chǎn)生。用圖形編輯工具，即可產(chǎn)生這個復(fù)雜的地圖的簡單的、計算機(jī)可讀的數(shù)字地圖。 ? 這里所說的圖層是模型或工程圖層，不是地質(zhì)或含水層。對于每個含水層，可以有幾個工程圖層。 ? 設(shè)置地圖比例尺 屏幕上的工程圖可以根據(jù)屏幕坐標(biāo)確定空間位置。屏幕坐標(biāo)是以 Argus ONE 工程窗口的左上角作為起點確定的。最后需要將屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到實地坐標(biāo)。實地坐標(biāo)正確地確定了地圖圖層中的各種地理要素的空間位置。 ? 要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，激活地圖圖層。放大地圖圖層 2倍，把光標(biāo)放在比例尺的左邊，記下位置值（如 ）。把光標(biāo)放在比例尺的右邊，記下位置值（如 ）。相減得 。然后根據(jù)底圖的比例，這個在屏幕上的 1英里。這個數(shù)取整數(shù)是很方便的，如屏幕上 1cm代表實地地圖單位 1英里。 ? 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，選擇“ Special”，然后選擇“ Rotate and Scale”。用 1除以 ，得 。因此減少最初的地圖 ，即可得到一個屏幕單位 1cm代表實地 1英里的地圖。 ? 確定模型幾何 有兩種方法，一種是通過指定模型邊界的點的坐標(biāo)；另一種是用鼠標(biāo)在計算機(jī)屏幕上畫出模型邊界。 ? 確定點邊界的位置 這些點以后用于確定點源和匯的空間位置。例如抽水井的位置、污染源的位置等。這通過“ Geographi tool”來實現(xiàn)。三個圖標(biāo)分別對應(yīng)閉合、不閉合和點的等值線。選擇“ Point tool”，拖動到你計劃的點邊界條件的地方，例如一個井，然后“ Click”即可。雙擊“ spin box”，定義“ Source”。 ? 三、確定模型邊界條件的水文特征 ? 利用好的、獨特的水文地質(zhì)特性作為模型邊界是一種較好的方法。這是因為模型邊界范圍與外界相比，具有其特殊性。因此，定量化的特征，如地表水體的水位，是一個的很好的模型邊界。 ? 地質(zhì)構(gòu)造或巖石的變化，也能定義模型的邊界。巖層作為隔水層是適當(dāng)?shù)姆椒ā＠缬傻[石或砂質(zhì)地質(zhì)單元與一個相對不透水的基巖單元組成的界面，對模型來說，基巖單元能作為適宜的不透水的阻擋層，以模擬在礫石和砂質(zhì)單元中地下水的運動。 ? 典型的適合作為模型邊界的特性如下： ? 1．湖泊； ? 2．大的池塘； ? 3．河流； ? 4．港灣，河口； ? 5．海岸線； ? 6．運河，溝渠； ? 7．人工水庫； ? 8．由于地質(zhì)物質(zhì)的變化而導(dǎo)致的不透水障礙物； ? 9．不透水的人工障礙物如堤； ? 10．人工匯項如排水溝； ? 11．人工源項如下滲的通道。 ? 在干旱氣候區(qū)，地表水體和地下含水層的水文動態(tài)聯(lián)系較弱，在這樣的環(huán)境條件下利用經(jīng)典的水文邊界條件來進(jìn)行地下水模擬研究時常是困難的。 ? 四、地質(zhì)信息的編輯 ? 組成地下水基質(zhì)的含水介質(zhì)的特性與地下水蓄水庫的水文特性時間具有緊密的聯(lián)系，因此，地質(zhì)信息的特征和編輯是很有用的。例如，物質(zhì)的水力特性一般依賴于它所產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境。粘土沉積物在靜止的條件下形成，沉積物粒徑很小，孔隙也很小（盡管粘土的孔隙度能很高）。所以粘土沉積物中地下水流運動過程中摩擦損失很大。相應(yīng)地，粘土則是一種低透水性的物質(zhì)（也就是說它的水力傳導(dǎo)率低）。 ? 粘土單元的區(qū)域和垂直分布一般與古水體相一致，其能量環(huán)境很低。這樣的區(qū)域可能會很大，如大湖泊的低部。也可能很小，如沿著河邊的一個靜水池塘。 ? 從沉積物形成的自然環(huán)境背景可以分析出它的分布范圍，也能辨別出粘土層是否是連續(xù)的，這在實地是比較常見的。這主要是由沉積物沉積后侵蝕作用或沉積層的缺失造成的。因此，粒徑的大小在地下水流和溶質(zhì)遷移模型中是很重要的。