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[摘要]本文简要介绍了目前我国地下水开采过程中的问题，及如何运用通用地下水模擬软件VisualMODFLOW构造数值模型，已达到对地下水资源的动态预测及污染物运移管理的目的。
[关键词]VisualMODFLOW；地下水管理；数值模型
中图分类号：H319 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0170-01
1.地下水开采引起的问题
2.1地陷在地下水过度开采的地区，常会出现地陷。地陷是含水层压缩的宏观地面效应。当抽取地下水时，含水层中的水压下降。当土层垂向总应力不变时，土体颗粒骨架的应力增大，土体颗粒受到挤压，产生竖向压缩变形。不均匀的收集可能会损坏地面结构。
2.2破坏地表水体的水量平衡地表水体（如湖泊、河流、湿地）在大多数情况下与地下水有着水力联系。地下水的补给通常是来自地表水体的水量的一部分。地下水开采将导致地下水位下降，不可避免地改变地下水与地表水之间的水交换，从而破坏地表水体的水量平衡。减少地下水补给量会降低地表水体，如湿地消失，
2.3地下水污染地下水位的下降可能会增大地表水体向其补给的强度，这就增大了地面污染物入渗污染地下水的机会。在沿海地区，地下水的开采往往破坏海水侵入表面的平衡，使其向内陆移动。大面积的海水入侵会对地下水和土地盐碱化造成严重污染。可以看出，开采地下水将导致许多地质环境问题。为了尽量减少对环境的影响，科学地管理地下水是非常重要的。
2.地下水数值模拟软件及应用现状
3.1 MODFLOW模型
MODFLOW由美国地质调查局的McDonald和Harbaugh在20世纪80年代开发，用于开发多孔介质的三维有限差分地下水流数值模拟模型。模块化结构是MODFLOW最重要的特征。它包括一个主程序和一系列相对独立的子包，如井子包，河流子包，蒸发子包和解决方案子包。这种模块化结构使得它易于理解，修改和添加新的子程序包。目前，已经开发了许多新的子包以改善MODFLOW的功能。
3.2 VisualMODFLOW软件
在MODFLOW程序得到广泛应用的同时，许多基于MODFLOW的视觉地下水流数值模拟软件也陆续出现。其中加拿大Waterloo水文地质公司开发的基于MODFLOW的Visual MODFLOW软件采用现代可视化技术，于1994年8月在国际上首次公开发布。它集成了用于地下水流模拟的MODFLOW，用于质点运动轨迹的MODPATH和传播时间模拟，用于模拟地下水中污染物输送的MT3D，以及用于水文地质参数估计和优化的PEST模块。与MODFLOW相比，该软件具有处理前后数据，计算结果可视化以及与其他软件数据信息交互的优点。
4.VisualMODFLOW软件在地下水模拟中的应用
4.1 VisualMODFLOW软件在地下水动态预测方面的应用
合理开采地下水对地下水资源的可持续利用具有重要意义。地下水动态预测是为区域地下水资源合理开发利用和生态环境保护提供科学的管理决策依据，为防止地下水过度开采和科学的水资源管理服务。还可以为地质灾害预测研究，工农业供水和工程建设，农业水土工程和水文地质条件分析提供相应的数据。因此，有必要对地下水动态进行预测。 Visual MODFLOW软件已成功应用于地下水动态预测。张大龙等人根据庐县的水文地质条件建立了水文地质模型和地下水流模型。使用Visual MODFLOW软件对地下水进行数值模拟和预测，并制定了未来10年内该县浅层地下水设计和开采方案。为了更好地解决地下水位持续下降问题，预测2015年和2020年浅层地下水设计开发方案下地下水位的动态变化，为地下水的合理开发利用提供参依据。
4.2VisualMODFLOW软件在建设项目工程选址方面的应用
项目选址建设项目是决定项目建成后能否正常运行或生产的关键因素。例如，水电站下坝址的选择一直是水电站建设中不可忽视的因素。所选坝址的泄漏问题是水电站建成的决定性因素。能否正常运行，保证存储容量的关键因素。利用Visual MODFLOW软件模拟选定的坝址渗漏问题，为坝址选择的可行性提供依据。胡雅钊等人利用Visual MODFLOW软件建立了基于云南Li源水电站坝区水文地质条件的地下水渗流模型。在验证后，对坝基和坝肩渗漏进行了模拟，为选址提供参考。
4.3 VisualMODFLOW软件在模拟污染物在地下水中运移方面的应用
地下水是一个相对脆弱的地下水环境系统。一旦污染，由于地下水中污染物的迁移和降解缓慢，水质难以恢复。使用Visual MODFLOW软件建立了地下水污染物运移模型，以模拟地下水迁移过程。彭鹏祥等人利用Visual MODFLOW软件建立了位于北京东南部属于永定河洪水冲积扇中下部的地下水流模型和污染物迁移模型，并对污染物苯，萘在该地区。地下水运移过程和地下水环境变化预测。模拟结果可为地下水环境评价和处理提供科学依据。
4.4 VisualMODFLOW软件矿床涌水量预测方面的应用
矿床防治水工作的一个重要前提是准确测量矿床涌水量，矿床涌水量的影响因素有很多，如果有任何不准确的预测或不正确的预测，其影响将直接受到影响。对矿泉水控制计划的发展。特别是地质条件复杂，涌水量大的矿床。雷明新等。根据对北部天堂简易垃圾填埋场水文地质条件的详细分析，利用Visual MODFLOW软件建立了地下水流量的三维数值模型，该地区水流量大，水文地质条件复杂。用数值方法计算沉积物。在水量方面，提出了以地表防治为主，辅以地下处理的综合防治水体方案。地面防治采用排水沟，拦截沟和岩溶水回填法；地下处理采用帷幕灌浆，先进勘探排水，及时干燥三种方法。将防治水工程模型应用于三维可视化数值模型，并利用该模型验证了水控制的有效性。结果显示，预防和控制水计划的实施将大大减少采矿地下水对采矿的威胁。
4.5 VisualMODFLOW软件在确定水源地保护区范围方面的应用
目前，中国居民的饮水安全已引起广泛关注。划定饮用水源保护区已成为一种不可避免的趋势。 Visual MODFLOW软件对饮用水源保护区有很大的帮助。贾振兴等人利用Visual MODFLOW建立了临汾土门的地下水模型，并对水源进行了粒子回溯模拟。根据划分地下水源保护区的时间标准和当地水文地质条件，确定水源水位。保护区边界。该软件也已应用于地下咸水恢复计划，地下水资源管理与预警系统研究，基坑降水研究等研究。
4.结束语
综上所述，VisualMODFLOW正是一个可以快速、准确、经济模拟地下水管理模式的软件，它在地下水资源评价、地下水资源管理、地下水环境等方面得到了成熟的应用，同时，也被广泛地用于对地面沉降、地下咸水恢复、防渗墙及大坝等水利工程对地下水流场的影响等问题的分析。相信随着对地下水问题研究的深入和科学技术的进步，数值模型软件还会有广阔的发展空间。
参考文献
[1]高慧琴，杨明明，黑亮，叶伟聪.MODFLOW和FEFLOW在国内地下水数值模拟中的应用.2016（1）：13～15
[2]张奇.数值模型在地下水管理中的应用.2016（10）：72～79
[关键词]VisualMODFLOW；地下水管理；数值模型
中图分类号：H319 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0170-01
1.地下水开采引起的问题
2.1地陷在地下水过度开采的地区，常会出现地陷。地陷是含水层压缩的宏观地面效应。当抽取地下水时，含水层中的水压下降。当土层垂向总应力不变时，土体颗粒骨架的应力增大，土体颗粒受到挤压，产生竖向压缩变形。不均匀的收集可能会损坏地面结构。
2.2破坏地表水体的水量平衡地表水体（如湖泊、河流、湿地）在大多数情况下与地下水有着水力联系。地下水的补给通常是来自地表水体的水量的一部分。地下水开采将导致地下水位下降，不可避免地改变地下水与地表水之间的水交换，从而破坏地表水体的水量平衡。减少地下水补给量会降低地表水体，如湿地消失，
2.3地下水污染地下水位的下降可能会增大地表水体向其补给的强度，这就增大了地面污染物入渗污染地下水的机会。在沿海地区，地下水的开采往往破坏海水侵入表面的平衡，使其向内陆移动。大面积的海水入侵会对地下水和土地盐碱化造成严重污染。可以看出，开采地下水将导致许多地质环境问题。为了尽量减少对环境的影响，科学地管理地下水是非常重要的。
2.地下水数值模拟软件及应用现状
3.1 MODFLOW模型
MODFLOW由美国地质调查局的McDonald和Harbaugh在20世纪80年代开发，用于开发多孔介质的三维有限差分地下水流数值模拟模型。模块化结构是MODFLOW最重要的特征。它包括一个主程序和一系列相对独立的子包，如井子包，河流子包，蒸发子包和解决方案子包。这种模块化结构使得它易于理解，修改和添加新的子程序包。目前，已经开发了许多新的子包以改善MODFLOW的功能。
3.2 VisualMODFLOW软件
在MODFLOW程序得到广泛应用的同时，许多基于MODFLOW的视觉地下水流数值模拟软件也陆续出现。其中加拿大Waterloo水文地质公司开发的基于MODFLOW的Visual MODFLOW软件采用现代可视化技术，于1994年8月在国际上首次公开发布。它集成了用于地下水流模拟的MODFLOW，用于质点运动轨迹的MODPATH和传播时间模拟，用于模拟地下水中污染物输送的MT3D，以及用于水文地质参数估计和优化的PEST模块。与MODFLOW相比，该软件具有处理前后数据，计算结果可视化以及与其他软件数据信息交互的优点。
4.VisualMODFLOW软件在地下水模拟中的应用
4.1 VisualMODFLOW软件在地下水动态预测方面的应用
合理开采地下水对地下水资源的可持续利用具有重要意义。地下水动态预测是为区域地下水资源合理开发利用和生态环境保护提供科学的管理决策依据，为防止地下水过度开采和科学的水资源管理服务。还可以为地质灾害预测研究，工农业供水和工程建设，农业水土工程和水文地质条件分析提供相应的数据。因此，有必要对地下水动态进行预测。 Visual MODFLOW软件已成功应用于地下水动态预测。张大龙等人根据庐县的水文地质条件建立了水文地质模型和地下水流模型。使用Visual MODFLOW软件对地下水进行数值模拟和预测，并制定了未来10年内该县浅层地下水设计和开采方案。为了更好地解决地下水位持续下降问题，预测2015年和2020年浅层地下水设计开发方案下地下水位的动态变化，为地下水的合理开发利用提供参依据。
4.2VisualMODFLOW软件在建设项目工程选址方面的应用
项目选址建设项目是决定项目建成后能否正常运行或生产的关键因素。例如，水电站下坝址的选择一直是水电站建设中不可忽视的因素。所选坝址的泄漏问题是水电站建成的决定性因素。能否正常运行，保证存储容量的关键因素。利用Visual MODFLOW软件模拟选定的坝址渗漏问题，为坝址选择的可行性提供依据。胡雅钊等人利用Visual MODFLOW软件建立了基于云南Li源水电站坝区水文地质条件的地下水渗流模型。在验证后，对坝基和坝肩渗漏进行了模拟，为选址提供参考。
4.3 VisualMODFLOW软件在模拟污染物在地下水中运移方面的应用
地下水是一个相对脆弱的地下水环境系统。一旦污染，由于地下水中污染物的迁移和降解缓慢，水质难以恢复。使用Visual MODFLOW软件建立了地下水污染物运移模型，以模拟地下水迁移过程。彭鹏祥等人利用Visual MODFLOW软件建立了位于北京东南部属于永定河洪水冲积扇中下部的地下水流模型和污染物迁移模型，并对污染物苯，萘在该地区。地下水运移过程和地下水环境变化预测。模拟结果可为地下水环境评价和处理提供科学依据。
4.4 VisualMODFLOW软件矿床涌水量预测方面的应用
矿床防治水工作的一个重要前提是准确测量矿床涌水量，矿床涌水量的影响因素有很多，如果有任何不准确的预测或不正确的预测，其影响将直接受到影响。对矿泉水控制计划的发展。特别是地质条件复杂，涌水量大的矿床。雷明新等。根据对北部天堂简易垃圾填埋场水文地质条件的详细分析，利用Visual MODFLOW软件建立了地下水流量的三维数值模型，该地区水流量大，水文地质条件复杂。用数值方法计算沉积物。在水量方面，提出了以地表防治为主，辅以地下处理的综合防治水体方案。地面防治采用排水沟，拦截沟和岩溶水回填法；地下处理采用帷幕灌浆，先进勘探排水，及时干燥三种方法。将防治水工程模型应用于三维可视化数值模型，并利用该模型验证了水控制的有效性。结果显示，预防和控制水计划的实施将大大减少采矿地下水对采矿的威胁。
4.5 VisualMODFLOW软件在确定水源地保护区范围方面的应用
目前，中国居民的饮水安全已引起广泛关注。划定饮用水源保护区已成为一种不可避免的趋势。 Visual MODFLOW软件对饮用水源保护区有很大的帮助。贾振兴等人利用Visual MODFLOW建立了临汾土门的地下水模型，并对水源进行了粒子回溯模拟。根据划分地下水源保护区的时间标准和当地水文地质条件，确定水源水位。保护区边界。该软件也已应用于地下咸水恢复计划，地下水资源管理与预警系统研究，基坑降水研究等研究。
4.结束语
综上所述，VisualMODFLOW正是一个可以快速、准确、经济模拟地下水管理模式的软件，它在地下水资源评价、地下水资源管理、地下水环境等方面得到了成熟的应用，同时，也被广泛地用于对地面沉降、地下咸水恢复、防渗墙及大坝等水利工程对地下水流场的影响等问题的分析。相信随着对地下水问题研究的深入和科学技术的进步，数值模型软件还会有广阔的发展空间。
参考文献
[1]高慧琴，杨明明，黑亮，叶伟聪.MODFLOW和FEFLOW在国内地下水数值模拟中的应用.2016（1）：13～15
[2]张奇.数值模型在地下水管理中的应用.2016（10）：72～79