地下水数值模拟与可视化建模系统框架研究

闫静 李立国

摘要：针对现有孔隙地下水有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面存在的不足，以有限元数值计算方法和3D GIS平台为基础，结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论，提出了孔隙地下水有限元分析过程的概念模型的构建、含水层介质的空间离散、水文地质参数提取与赋值等关健步骤，给出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。该技术框架旨在简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。结果表明：基于3DGIS构建的三维水文地质模型，可充分反映地下水系统在3D空间上的分布特征，形成合理的水文地质概念模型，所提出的自适应格网动态生成机制，能够有效改进有限元数值模拟精度和效率。

关键词：有限元数值模拟；3D GIS；水文地质建模；模型计算参数；可视化

中图分类号：TV211.1+2 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.03.018

地下水有限元数值模拟是对地下水进行定量评估与预测的重要手段，目前国际上已有很多成熟的地下水数值模拟软件，如MODFLOW、FEFLOW、GMS等，这些软件功能齐全，能够有效支持地下水的数值模拟。近年来，随着GIS理论逐渐成熟与普及，一些学者开始研究利用GIS技术实现地下水数值模拟，Venkatesh Uddameri等建立了多重标准地下水流最优路径模拟的GIS辅助决策体系；Elkadi A I等基于GIS建立了面向区域特征的地下水流模拟模型；孙继成等综合运用FEFLOW软件和GIS技术，对甘肃省秦王川盆地的水文地质条件进行概化，建立了该地区的地下水数值模拟模型；……