溶質運移模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
溶質運移模擬的實例教程
Visual MODFLOW用三維有限差分數值理論模擬孔隙介質中地下水流動。自從問世以來，由于其程序結構的模塊化、離散方法的簡單化和求解方法的多樣化等優點已被廣泛用來模擬井流、河流、排泄、蒸發和補給對非均質和復雜邊界條件的水流系統的影響。目前我國在地下水及溶質運移模擬、地下水流數值模擬、預測基坑降水應起的地面沉降、基坑涌水量的預測、模擬斷層等研究都應用了Visual MODFLOW 軟件。
本文以國內某地鐵車站為例，采用Visual Modflow軟件模擬基坑降水對周邊環境影響。
一、案例背景介紹
國內某地鐵車站深基坑工程，基坑開挖深度約為16m，圍護結構形式為地下連續墻，墻厚為1m，地連墻兼做止水帷幕?；娱_挖深度范圍內存在較厚的淤泥質粉質粘土層。設計時，考慮基坑一側存在需保護建筑物，并綜合考慮造價經濟性，地連墻深度設計為一側入巖（臨近被保護對象一側，深50m），隔斷地下水。另一側懸掛，深度30m，止水帷幕體系屬于懸掛式之水帷幕。
基坑降水共采用深層減壓降水井約50口，井深40m，淺層疏干降水井約30口，井深20m。濾管長度約15m。
基坑深度范圍內，存在較厚的淤泥質粉質粘土層，厚度10m左右，滲透系數為0.003/0.018 （豎向/水平）m/d，基坑下臥層為粉砂層，滲透系數為15m/d?；鶐r層為中風化巖層。
二、Visual Modflow分析流程
2.1 建立平面及豎向網格，導入底圖。由于cad中地形圖較大，導入困難，故采用地圖云圖圖片格式導入。
2.2根據降水方案，布置抽水井，設置濾管參數。
2.3設置地層滲透參數
2.4添加止水帷幕（局部設置如下），考慮不同位置地連墻深度。
2.5添加適當邊界條件（如定水頭、河流邊界等），提交計算。
展開 Visual Modflow和FEFLOW都是當前世界上十分流行的可用于模擬三維地下水流和溶質運移模擬評價專業軟件系統，屬商業軟件。它們都具有直觀的、強有力的圖形交互界面，模型剖分、輸入參數和模擬結果，都可以用圖形顯示，并支持三維可視化和，做到了真正的人機對話，在許多行業和部門內得到了廣泛的應用。但同時，它們之間卻存在著許多差別，各有千秋：
（1）從軟件功能上看，FEFLOW要比Visual MODFLOW更為全面一些，FEFLOW除了可以模擬Visual Modflow所能模擬的二維、三維飽和流狀態的水流和溶質運移問題之外，還可以模擬多層自由表面含水系（包括滯水模擬）、熱轉遞、可變密度流場（鹽水或海水入侵問題）以及非飽和帶流場及物質運移問題。
（2）從數值法的計算原理上，Visual Modflow采用的是有限差分法，而FEFLOW采用的是有限單元法。
（3）從離散化方面來說，由于Visual Modflow采用的是有限差分法，所以對所模擬的地質體采用矩形網格進行剖分，這種網格的優點在于，用戶易于準備數據文件，便于輸入文件的規范化，但是，當需要在所關注的地點附近（比如井附近）要增加計算單元的密度，就必須同時對經過該點附近區域的所有的行和列都進行加密，這樣使得計算量大大增加。而FEFLOW不存在這個問題，由于其采用的是有限單元法，其剖分單元的形狀可以是靈活多變（可以是三角形、也可以是矩形），一般采用三角形剖分，加密的時候，可以只對感興趣的地方加密，相比Visual Modflow來講，減少了運算量。用三角形剖分的另一個好處是，在刻畫模擬區的外部邊界時，可以利用三角形的邊很好地控制外邊界范圍，這樣刻畫出來的邊界比用Visual Modflow刻畫出的外部邊界要精確。以上兩點通過兩個軟件的實例便可看出。
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要完成這個工況的模擬，其實需要解決兩個難點，第一個是如何生成河床。這里假設河床截面是圓形的，那其實是需要一個pipe形狀的三維體，但是這個在PFC中是沒有提供的。第二個難點就是河流流場的生成了。
1 生成河床
這里我們使用的是以直代曲的辦法，可以用一個個圓柱拼接成河床的額樣子。createwall 函數中就是使用循環生成河床的墻體，R_he 為河床截面中心的弧長半徑，jing_he 為河床截面的圓形半徑，he_kua 為河床跨過的圓心角。wallsplit是我們河床墻體的分段，也不是說分的越細結果越好的。
ball_range 我們定義了河床砂石的生成區域，也是一個圓柱形區域，用的是generate生成后自重沉降的方式。
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要完成這個工況的模擬，其實需要解決兩個難點，第一個是如何生成河床。這里假設河床截面是圓形的，那其實是需要一個pipe形狀的三維體，但是這個在PFC中是沒有提供的。第二個難點就是河流流場的生成了。
1 生成河床
這里我們使用的是以直代曲的辦法，可以用一個個圓柱拼接成河床的額樣子。createwall 函數中就是使用循環生成河床的墻體，R_he
目前我國在地下水及溶質運移模擬、地下水流數值模擬、預測基坑降水應起的地面沉降、基坑涌水量的預測、模擬斷層等研究都應用了Visual MODFLOW 軟件。
本文以國內某地鐵車站為例，采用Visual Modflow軟件模擬基坑降水對周邊環境影響。
一、案例背景介紹
國內某地鐵車站深基坑工程，基坑開挖深度約為16m，圍護結構形式為地下連續墻，墻厚為1m，地連墻兼做止水帷幕。
Visual Modflow和FEFLOW都是當前世界上十分流行的可用于模擬三維地下水流和溶質運移模擬評價專業軟件系統，屬商業軟件。它們都具有直觀的、強有力的圖形交互界面，模型剖分、輸入參數和模擬結果，都可以用圖形顯示，并支持三維可視化和，做到了真正的人機對話，在許多行業和部門內得到了廣泛的應用。
