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地下水模型Feflow建模步骤及注意事项

天地一沙鸥 环评互联网 2021-04-15


导入地图

  • 地形图(需带坐标,格式为tif)

  • 模型模拟区域

  • 污染源分区图

  • 抽水井点

以下图件均需带有坐标,可用arcgis或cad制作。多源图件可直接导入feflow

导入后双击maps面板中的各个几何图件,使其显示在view components中,在这一面板中可调整图件上下位置。

几何图转为超级网格

注:上一步骤导入的地图均为几何图形,不同于feflow的超级网格。

注:feflow不允许多边形叠加。即污染源区在模拟区内,不能直接将污染源转为超级网格,而是需要从模型文件中手动分区出来(split polygons)。

生成有限单元网格

在对整个研究区生成网格后,需要对污染源区进行加密。使用generator properties。

扩展到3D

  1. Edit-3D建立起3D。

  2. maps导入各层高程数据

  3. 建立连接link

  4. 调整3D Z值伸缩系数 shift+滚轮

  5. 赋值

    全选节点,双击建立的link(Ele-Elevation)

至此,三维地质结构模型搭建完毕。

高程数据的源文件是由一系列钻孔点组成,点坐标以及每一个面的高程值。源文件格式为excel,如下图。

问题设定

即设定模型为饱和/非饱和、稳态/非稳态以及各层的状态(潜水还是承压水)

模型参数

在feflow中初始条件被设置为过程变量。过程变量与边界条件合称定解条件。

过程变量

初始水头的设置在过程变量(Process Variables)中的Hydraulic Head。数值来自地下水位实测数据。设置时选中所有节点,对所有节点进行赋值。

初始水头源数据准备:应包括坐标点、坐标点坐标、水位值。如下图,下图为shp格式。水位监测点应均匀分布在研究区内外。

边界条件

四周边界条件

在2D中使用select nodes along a border,与3D交互查看

东西南北、井的边界条件设置在2D视图内手工输入非常方便,因此手工输入。

选中后可保存选中的节点到spatial units。

在feflow中,节点上没有明确的边界条件,feflow将自动确定为无流量边界条件。

抽水井(Well BC)

使用select by all map geometries选择会比较快,snap设置为1m。

在设置抽水井是需要考虑滤管的位置,在滤管高度上设置抽水量,无滤管的位置设置抽水量为0.

设置完所有边界条件后,可以查看边界条件设置情况。3D视图-Spatial Units选中Domain-Data中选中Fluid flow-取消View Components中Geometry中的Faces即可看到无地址结构模型的边界条件复制情况。如下图。

介质属性

介质属性的设置不同于过程变量与边界条件的赋值,不是对节点赋值,而是对有限单元赋值。使用select complete slice/layer选择工具

地下水补给

从数学的观点来看,地下水补给应该属于边界条件,但在feflow中将其作为一种介质属性来对待。在3D模型中,相应的参数在In/Outfolw on Top/Bottom中设置。

地下水补给是一个包含不同区域地下水补给数据的多边形文件,其中属性数据包括补给量,确定好补给单位。(需要用arcgis分区,属性表内设置补给量)

渗透系数

为Conductivity中的K

注意不同层的不同方向的渗透系数。对于一层渗透性为各向同性时需同时双击选中Kxyz一起赋值。

给水度

为Drain-/Fillable Porosity

水流模拟

过程变量-flow-Hydraulic Head可以查看水头结果

均衡分析

View-panels-budget

3D显示流线

  1. 回到2D视图,slice为1,snap设置为1m,选中节点(井或污染区)

  2. 回到3D

  3. Domain中选择current node selection

  4. 双击流线 ,选择粒子运动方向

  5. 取消View Components中的Faces,

  6. 勾选View Components中Traces

  7. 运行模型,即显示流线。

  8. 修改流线属性,半径设置为20m。

溶质运移模型

当水流模型运行后,Hydraulic Head作为过程变量已发生变化,模型中不再包含任何初始条件,且移动网格技术改变了面的高程。所以在运行所有模型前应保存一个名为“参数设置”的工程文件。在准备运行时,打开【参数设置.fem】另存为后,再进行运行。这样不会更改参数的初始条件。

问题设置

**时间步长**FE/BE法时间积分格式可以增强模型的稳定性。

在溶质弥散程度非常低而浓度梯度变化较大,Shock Capturing抑制技术能帮助有效抑制数值的振荡。

注:在赋值数据时都需:
1.选中要赋值的条件或者介质

2.导入数据

3.建立连接link

4.双击建立的连接

5.编辑栏点击对号(点击前确定编辑栏中的赋值对象及赋值方式是否正确)

编辑:君君.环评互联网
来源:地下水环境网


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