地下水模拟常用软件介绍.pdf

第 2 1卷第 1期 2 0 0 2年 2月 铀矿冶 URANI UM M I NI NG AND METAL LURGY VO l - 21 NO． 1 Fe b． 2 0 0 2 地 下水模 拟常用软件介绍 徐乐 昌 棱工业铀 矿开采研究所 ， 湖 南 衡 阳 4 2 1 0 0 1 摘要 地下水模拟在地下水研究中发挥着越来 越重要的作用 。目前地下水模拟及 其相关软件 已迭 数百 个。对 GMS 、 V i s u a l MOD F L OW 、 Vi s u a l G r o u n d wa t e r 、 P H RE E QC、 HS T3 D、 T NT mi p s等几 种国 际藏 行软件 的主要 功能与特点进 行 了介绍 ， 同时介绍 了地下水模拟步骤。 关t词 地下 水；模拟 ； 软件 中圈分类号 T P 3 1 9 文献标识码 E文章 编号 1 0 0 0～ 8 0 6 3 2 0 0 2 0 1 0 0 3 3 0 6 前言 1 地下水模拟任务 作 者 于 2 0 0 0年 4 ～7月 ， 受 国际 原子 能 机 构 资助 ， 赴德 国 Fr e l b e r g工 业大 学 接受 铀 矿 冶环 境 保 护 技 术 培 训 。Fr e i b e r g工 业 大 学成 立于 1 7 6 5 年 ， 是世 界上 最早 的工业 大学 之 一 ， 也是世 界 上第 一 个从 事 采 矿 与冶炼 教 学 与科 研 的 大 学 ， 是 德 国 科 研和 高等 教育 的一个 永久 固定点 。该 校 由数 学 与计 算机 科 学 ； 化 学 与 物理 ； 地 球科 学 、 岩 土工 程 与采矿 机械 、 加 工与能 源工程 ； 材 料科学 与技 术 ； 经济 学与 商业 管 理 6 个 系 和原 材 料 ／ 材料 ／ 能 源／ 环 境 ； 机 械 工 程／ 化 学／ 加 工 ； 工 程 数 学 与 应 用科 学 ； 经 济学 与商业 管理 4 个 研究领 域组 成 。 该较 自 建校 以来 ， 为德 国及 世 界 各 国培 养 了大 量 的科 学 家与 工程技 术人 员 1 8 5 0 ～1 9 3 0年 留学生 比例达 5 O ， 现在 留学生 比例 也 超过 1 0 ， 来 自 5 0多个 国家 。 该 较 的科研 与教 学得 到工业 界 的高度赞 赏 ， 科 研经 费 的 4 O 多来 自于企业 赞助 该 校在 地下 水模 拟方 面在德 国享有 声誉 。 培训 期 间 ， 重 点 学 习 了 G MS 、 Vi s u a l MOD F LOW 、 Vi s u a l Gr o u n d wa t e r 、 P HREE QC、 HS T一 3 D、 TNT mi p s等 国 际流 行 的地 下 水 模 拟 软 件 的 运用 。 目前 ， 地 下水模 拟在 地下水 研究 中发挥 着越 来越重 要 的作用 。 现对 上述 模 拟软 件的主 要功 能 与特 点进 行介 绍 。 太 多数 地 下水 模 拟 主要 用于 预 测 ， 其 模拟 任 务 主要有 4种 1 水 流 模 拟 主要 模 拟 地下 水 的流 向及 地 下水 水头 与时 间 的关 系 。 2 地 下水运 移模 拟 主要 模 拟地 下水 、 热和 溶质 组分 的运 移速 率 。 这种 模拟要 特 别考虑 到“ 优 先 流” 。 所 谓“ 优 先 流” 就是 局部 具有高 和连 通性 的 渗 透性 ， 使 得 水 、 热 、 溶 质 组 分在 该 处 的运 移 速率 快 于 周 围地 区， 即水 、 热 、 溶 质组 分 优 先在 该 处流 动 。 3 反 应 模 拟模 拟 水 中、 气一 水 界 面 、 水一 岩 界面所发 生 的物 理、 化 学 、 生 物反应 。 4 反 应运 移 模 拟模 拟 地 下水 运 移 过程 中 所 发 生 的各 种 反应 ， 如 溶 解 与沉 淀 、 吸 附与 解吸 、 氧化与还 原 、 配合 、 中和 、 生物 降解等 。 这种模 拟将 地球化 学模 拟 包 括动力 学模 拟 和溶 质运 移模 拟 包括非 饱 和介 质二维 、 三维流 有机 结合 ， 是 地 下 水 模拟 的发展 趋势 。 妥 成功地进 行这 种模 拟 ， 还需 要研 究许 多水一 岩 相互 作 用 的化 学 机制 和 动力 学 模 型 。 2 模 拟步骤 对 于 某 一模 拟 目标 而言 ， 模 拟一 般 分 为 以下 收稿 日期 2 0 0 1 0 5 0 6 作者简介 徐乐 昌 1 9 6 2 一 ， 男 ， 湖南平江人 ， 高级工程师 ， 2 0 0 0年曾赴德 国 F r e i b e r g工业大学培训 ， 在职攻读博士。 维普资讯 铀 矿 冶 第 2 1卷 步 骤 1 建立概 念模 型 根据 详 细 的地 形地 貌 、 地 质 、 水 文地 质 、 构 造 地 质 、 水 文 地 球 化 学 、 岩 石 矿 物 、 水 文 、 气 象 、 工农 业 利用情 况等 ， 确定 所模 拟 的 区 域大 小 ． 含 水 层层 数 ． 维 数 一 维 、 二 维 、 三 维 ． 水 流 状 态 稳 定 流 和 非 稳 定 流 、 饱 和流 和 非 饱 和 流 ． 介质状 况 均 质 和非均质 、 各 向同性 和各 向异 性 、 孔 隙 、 裂 隙 和双重 介 质 、 流 体 的密 度差 ． 边 界 条件 和初始 条件 等 。必要 时需进 行一 系列 的室 内 试 验与 野 外 试验 ， 以 获取 有 关 参数 ， 如 渗 透 系数 、 弥 散系数 、 分配 系数 、 反应 速率 常数等 。 2 选 择数学 模 型 根据 概念 模型 进行 选择 。 如 一维 、 二维 、 三维数 学模 型 ． 水 流模 型 ， 溶 质运 移 模 型 ． 反 应 模 型 水 动力 一 水 质 耦 台 模 型 ， 水 动 力 反应 耦台 模型 ， 水 动 力一 弥散一 反应 耦台模 型 。 3 将 数 学 模 型 进行 数 值 化 绝大 部 分 数学 模 型是 无法用解 析 法求 解 的。数值 化就 是将数 学 模 型转 化为可解 的数值 模型 常用 数值 化有有 限 单 元法 和有 限差分 法 。 4 模 型 校正 将 模拟 结果 与实 测结 果 比较 ， 进行 参数 调 整 ， 使模 拟 结 果在 给定 的误 差 范 围 内 与实测结 果 吻台 。调参 过程 是一个 复杂 而辛 苦的 工作 ． 所调整 的参 数必 须符合 模拟 区 的具 体情 况 。 所幸 的是 ． 最 近 国外 已花 费 巨力 开 发研 究 了 自动 调 参 程序 如 P E S T ， 大大 提 高 了模 拟 者 的工 作 效率 。 5 校 正灵 敏 度 分析 校 正 后 的模 型受 参数 值 的时 空分 布 、 边界 条件 、 水流状 态 等不 确定度 的 影 响 。灵敏 度分析 就是 为 了确 定不 确定 度对校 正 模 型的影 响程度 。 6 模 型 验 证 模 型 验证 是 在模 型 校 正 的基 础 上 ． 进一 步 调整 参数 ． 使 模拟 结 果与第二 次实 测 结 果吻合 ， 以 进一 步提高模 型 的置信度 。 7 预测 用校 正 的参数 值 进行 预测 ， 预测 时 需 估算 未来 的水 流状态 。 8 预 测 灵 敏度 分 析 预 测结 果 受 参数 和未 来水 流状 态 的不 确定度 的影 响。灵敏度 分析 就是 定 量 给出这 些不 确定度 对预测 的影响 。 9 给出模 拟设计 与结 果 。 1 0 后续 检 查后 续 检查在 模 拟研 究结 束数 年后 进行 。收集 新 的野外数 据 以确定 预测结 果是 否 正确 。 如果模 拟结 果精确 ， 则 该模 型对该模 拟 区 来 说是 有效 的 由于 场址 的唯 一性 ． 故模 型 只对 该模 拟 区有救 。后续 检查 应在 预测结 束足够 长 的 时 间后 进行 ， 以便有 足够 的时 间发 生明显 的变化 。 l 1 模 型 的再 设 计 一般 来 说 ， 后 续 检查 会 发 现 系统 性 能 的变 化 ， 从而 导 致 概念 模 型和模 型 参 数 的修改 。 一 般 来说 ， 所 有 模 拟研 究 都 应该 进行 到 第 五 步 ． 即校 正灵 敏度分 析 以上步 骤可归纳 为 如 图 1的模 型框 图 图 1模拟步骤框 图 ① 包括灵敏度分析， 3 常 用模拟软件简介 3． 1 GM S GMS [ 是 地 下 水 模 拟 系 统 Gr o u n d wa t e r Mo d e l i n g S y s t e m 的 简称 ， 是 综合 已有 的 MOD 维普资讯 第 1期 徐 乐 昌 地 下水模 拟 常用 软件介 绍 3 5 FLOW 、 M oDPATH 、 M T3 D、 FEM W ATER 、 S EEP 2 D、 S EAM 3 D、 RT3 D、 UTCHEM 、P ES T、 UC OD E等地 下水 模型 而开 发 的可 视化 三维地 下 水模 拟软 件包 可进 行水流 模拟 、 溶 质运移模 拟 、 反应 运移 模拟 ； 建立 三维地 层实 体 ， 进 行钻孔 数据 管理 、 二 维 三 维 地 质 统 计 ； 可 视 化 和 打 印 二 维 三维 模 拟结 果 ， GMS 由 MoDFL ow 、 MoDP ATH、 MT3 D、 FEM W ATER 、 SEEP2 D 、 SEAM 3 D、 RT3 D 、 UTCHEM 、P E S T、UC0DE、MAP、S UBS UR F ACE CHARACTE RI Z ATI oN、 B o r e h o l e Da t a 、 TI Ns Tr i a n g u l a t e d I r r e g u l a r Ne t s 、 S o l i d、 GE O S T ATI S T I C S等模 块 组成 。 MOD F L OW 是 世 界上 使 用最 广 泛 的 三维 地 下 水 水 流模 型 。MOD F L OW 可 以模 拟 水 井 、 河 流 、 溪 流 、 排泄 、 水 平水 障 、 蒸 散和 补给对 非均 质和 复杂 边界 条件 的水流 系统 的影 响 。 MoDP ATH 是 确 定 给定 时 间 内 稳恋 或 非 稳 态流 中质 点路径 的 三维质点 示踪 模型 。在指 定各 质 点的位 置后 ， MODP ATH 可进 行正 向示踪 和反 向示 踪 ， 计 算 三维水 流路径 ． 从 而成为水 井截 获区 和井 位警 戒研 究的理 想工 具 。 MT3 D是 模 拟地 下 水 中单 项溶 解 组分 对 流 、 弥 散 、 源／ 汇 和 化 学 反 应 的三 维 溶 质 运 移 模 型 ， MT3 D 所 模 拟 的 化 学反 应 包 括平 衡 控制 的线 性 和非线 性 吸 附、 一级不 可逆 衰 变及生物 降解 。 F E MWATE R 是 用来 模 拟 饱 和 流 和非 饱 和 流环 境下 有限单 元密 度驱动 如海 水入 侵 、 酸 法地 浸采 铀 的三维 水 流与污染 物运 移耦合 模型 S EEP2 D是 用 来 计 算坝 堤 的剖 面渗 漏 如尾 矿 库 的二 维 有 限单 元 水 流模 型 ． 可 用 来 模 拟 承 压 、 部 分 承压 和非承 压水流 ； 模 拟饱 和与非饱 和水 流 ； 给出流 线 、 等势线 及流 网 。 S E AM 3 D 是在 MT3 D 模型 基 础 上 开发 的碳 氢化 合物 降解模 型 ， 可模拟 多 达 2 7种 物质 的运移 和相 互作 用 。 S EAM3 D 除了含 有多种 生物 降解包 之 外 ， 还 包 括 NAPL No n a q u e o u s p h a s e l i q u i d， 非水 相 溶 解 包 。 该 包可借助 漂 浮在地下 水水 位之 上 的 NAPL污染 晕 来模 拟 污 染物 转 移 到 含 水层 中的量 RT3 D 是模 拟 地下水 中多组 分三维 反应 运移 的软件 包 ， 是 在 MT3 D 1 9 9 7版本 上 改进 开 发 的 。 R T3 D包 含 了许 多类 已有的反应 包并可 灵活 地插 人 用 户 自定 义 的反 应 动 力学 ， 从 而可 模 拟 许 多情 况 例 如 ．自然 降 解 、 主 动式 治 理 ， 以及 诸 如 重 金 属 、 炸 药 、 石 油 碳 氢化 台 物、 蒹化 组 分 等污 染物 治 理的模 拟 。 UTCHEM 是 多相 水 流 与 运 移 模 型 ， 很 适 合 于抽 除模 拟 ， 特 别适 台 于 表 面活 化剂 增 加 的含 水 层治理 S EAR 的模拟 。 P E S T 和 UC oDE可在 给定 的观 察数 据及 参 数 区 内， 自动调 整 参数 ， 如渗 透 系数 、 垂 直 渗漏 系 数 、 给水 系 数 、 储 水 系数 、 抽 水率 、 传 导 力 、 补 给系 数 、 蒸发 率等 ， 进行 模型 校正 MAP可 使 用户 快 速 地 建立 概念 模 型及 相应 的数值 模 型 。即 ， 以 TI F F、 J P E G、 D X F等 图文件 作为 底 图 ， 在 图上 确定 点 、 折 线 、 多边 形 的空 间位 置 ， 直接 分 配边 界条件 及参数 ． 点位 置可 以确定 井 的抽水数 据或 污 染物点 源 ； 折线 可 以确定 河流 、 排 泄 等 模 型边 界 ； 多 边形 可 以确定 面数 据 ， 如 湖 、 不 同补给 区或水 力传 导系数 区 。一旦确 定 了概 念模 型 ， G MS就 自动 建立 网格 ， 将 参 数 分 配 到相 应 的 网格 ， 并 可 对概 念模型进 行 编辑 。 S UB S URF ACE CHARACTERI Z ATI oN 地质 特征 被 用来 建立 三角 形 不 规 则 网 TI Ns 和 实体 S o l i d 模 型 ， 显 示钻孔 数据 。 B o r e h o l e Da t a 钻 L 数 据 用 来 管 理 钻孔 数 据 ， 包括 地层数 据 和样 品数 据 地层数 据将 用来建 立 TI Ns 、 实 体 和三 维 有限 单 元 网 ； 样 品 数据 将用 来 作 出等值 面和 等值线 ， 推 出地层 。 TI Ns是 表示 相邻 地层单 元界 面 的面 ， 它是 由 钻 孔 内精选 的地 层界面 组成 的。一旦 建 立 了一 组 T I Ns ， T I Ns就可 以用来 建立 实体模 型 。 S o l i d被 用来建 立 三维 地层模 型 ， 任 意切割 削 面 ， 产 生逼真 的图像 。 GEoS TATI S TI CS 地质 统 计 模 块 提 供 了 多 种 插 值 法 包 括 线 性 法 、 Cl o u g h Te c h e r法 、 反 距 离加 权法 、 自然 邻近 法、 克立格 法 和对数 法等 ， 将 已有 的野 外 数据 转 化 成可 使 用的 数 据类 型 ． 然 后被作 为输 入值 分配 给模型 。 可插 入 二维 、 三维 点 数 据 ， 产生等 浓 度面 ， 从 而 图示化给 出污 染晕 。 3． 2 Vi s u a l M 0DFL0W Vi s u a l MODF LOwH 是 综 合 已有 的 MOD FL oW 、 M ODP ATH 、 MT3 D、 RT3 D 和 W i n P E S T 等 地下 水模 型 而 开发 的 可视 化 地下 水 模 拟软 件 ， 可进 行 三 维水 流模 拟 、 溶 质 运移 模 拟 和反 应运 移 维普资讯 3 6 铀 矿冶 第 2 1卷 模拟 。Vi s u a l MODFI 0W 最 大 的特点 是 易 学 易 用 。 合理 的菜 单 结构 、 友好 的界 面和 功能强 大的可 视 化特征 和极好 的 软件支撵 使 之成 为许多地 下 水 模 拟专业 人员选 择 的对象 。 Vi s u a l MOD lF I Ow 分 为 输 入 模 块 、 运 行 模 块 和输 出模块 。这 些模块 之 间 紧密 连接 以建立 或 调 整模 型 输 入参 数 、 运行 模 型、 显 示结 果 以平 面 和剖面形 式 。 输入 模块 作 为建模 之用 。地 下水水 流和 或 运 移模 型的输 人 数据 文件 的建立 过程通 常是 最耗 时、 最繁 琐 的工作 。Vi s u a l MoD F L O w 的特 别设 计 将模 拟 的复杂 性 降 到最 小 ． 用 户 的工 作效 率 达 到最高 。 输人 模块 包括 网格设 计 、 抽水井 、 参 数、 边 界条件 、 质点 、 观 察井 、 区段 预算 等 运 行 模 块 可使 用 户 选 择 、 调 整 MoDF Low 、 MODP ATH、 MT3 D 和 RT3 D 的运 行 时间 ， 开始 模型计 算并 进行 模型 校正 。模 型校正 既可 用手工 进行 ． 也 可用 Wi n PES T 自动进 行 Wi n P ES T是 P ES T 的 w I NDOWS版本 输 出模 块 可 自动 地 阅 读每 次模 拟结 果 ， 可输 出等值 线 图、 流 速矢 量 图、 水 流路 径 图 、 区段 预算 和 打 印 ， 并 可借 助 Vi s u a l Gr o u n d wa t e r软件 进行 三维 显示 和输 出， 如 三维 等 值面 和三维路 径 3 ． 3 Vi s u a l Gr ou n dwa t e r Vi s u a l Gr o u n d wa t e r 一 是 由加拿 大 Wa t e r l o o 水 文地 质公 司开发 的地 下 数据 和地 下水 模拟结 果 三维可 视化 与动 画软件 。 可显示 和打 印地 层 、 土壤 污染 、 水 头 、 地下 水物 质浓 度和地 下水模 拟 的三维 结果 ， 计 算 污染土 壤 和地 下水 的体 积 。 3 ． 4 PHREEQC P H RE E Q C 是用 C 语 言编写 的进行 低 温水 文地 球 化学 计算 的计 算 机程 序 ． 可进行 正 向模 拟 和反 向模 拟 ， 几乎 能 解 决水 、 气 、 岩土 相互 作用 系 统 中所 有平 衡 热力 学 和化 学动 力 学 问题 ， 包 括 水 溶物 配 合 、 吸附一 解 吸 、 离 子交 换 、 表面 配合 、 溶 解 沉 淀 、 氧化一 还 原 。 正 向模拟 能根 据给定 的反 应机 理来预 测水 的 组 分 和质量 的转移 ， 可进 行下 列计算 1 配分 和饱 和指数 计算 2 一 次投 药反 应和 一 维运 穆计 算 ， 包 括 可逆 和不 可逆反 应 ， 双 重介质 的对 流 、 弥散 扩 散 和反 应 耦 合 。其 中 ， 可 逆反 应包 括水溶 物 、 矿 物 、 气 体 、 固溶 体 、 表 面配合 和离 子交 换平 衡 ； 不可 逆反 应包 括给定 物质 的量 的 反应物 、 动力学 控制 的反应 、 溶 液混合 、 温 度变化 。 动 力学 反应既 可 以是 程序 中 已 给 出 的反应 表 达 式 ， 也 可 以是用 户 自定 义 反应 表 达 式 。 反 向模 拟根 据观 测 的化学 和同位 素资料 来确 定水 岩 反应机 理 ， 说 明沿 水 流路径 演化 时所 发生 的化学 变化 ， 即计 算造 成 水 流路 径 上初 始 和 最终 水 组分差 异所必 须溶 解或 析 出的矿物 和气 体物质 的量 。 P HR E E QC 由 输 入 、 运 行 、 输 出 3个 模 块 组 成 输 入是 由关 键词 数 据块组成 的。每一 数据块 都 是从 带有关键 词 和其 它可能 附加 数据 的行开 始 的 ， 以后各行 都 是与关 键词有 关 的数据 。 每一个 数 据块 都是按 一定 的句 法组成 的 自由格式 。在运 行 开始 时 ， P HRE E Q C 从 数据 文 件 中阅读 关 键词 及 其 相关 数 据 ， 以确定 元 素 、 交换 反应 、 表 面配合 反应 、 矿物相 、 气 体组 分和速率 表达 式 。从数据 中 所 阅读 到 的任 何数 据项 都可 以在输 入 文件 中用关 键词 数据块 重新 确定 。 阅读 了数据 文件 后 ， 就从 输 入 文 件 中 阅 读 数 据 直 至 遇 到 第 一 个 E ND 关 键 诃 ， 然后 进行 运算 ； 之后 ， 又 阅读数 据 文件 ， 直至 第 二个 E ND关 键 词 ， 进行 运算 ， 如此继 续 到 最后 一 个 E ND关 键词 。这种 由 E ND结 尾 的关 键词数 据 块 确定 的运算 称 之 为模拟分 析 。运行 就是这 一系 列模 拟分析 。 P HR E E QC有 一个 强 大 的 热 力 学数 据 库 供 输 入和运行 使 用 。P HREEQC共有 p h r e e q e d a t 、 w a t e q 4 f ． d a t 、 wi n t e q ． d a t 3 个 数据 库 。 每一数 据库 均有水 溶 液 主要 组 分 ， 水 溶 液 一般 组 分 ， 相 气 体 和矿 物 、 表 面主 要组 分 和表 面一 般组 分数 据块 。 p h r e e q c ． d a t和 wa t e q 4 f ． d a t还 有 交 换 器 主 要 组 分 、 交换 器一 般组 分和反 应速 率数 据块 。 其 中 w a t e q 4 f ． d a t包括 4 8种 元 素 、 4 0 0多 种 组 分 、 3 0 0多 种 矿物 。 P HRE E QC 中水 溶 组 分 的 活 度 系 数 计算 采 用 D a v i e s和 WAT E Q De b y e Ht i c k e l 公 式 ， 分 别 适用 的离子 强 度为小 于 0 ． 5和 1 too l ／ L。 3 ． 5 I - I S T3 D HS T3 D 是 一 个 三 维 热 及 溶 液 运 移 模 型 3 DHe a t＆S o l u t e Tr a s p o r t Mo d e 1 。 可 以模 拟三 维空 间地 下水 流及有 关 的热 、 溶液运 移 ， 进 行地 质 废 物处 置、 填 埋 物浸 出、 盐 水入 侵 、 淡 水 回灌 与开 维普资讯 第 l 期 徐 乐 昌 地下 水 模拟 常用 软件 介 绍 3 7 采 、 放射性 废 物处理 、 水 中地 热系统 和能量 储藏 等 问题 的分析 。具体地 说 ， 可进 行 以下 工作 1 评 价井 的性 能 ． 包 括井孔 类型 ； 2 分 析密 度 和 粘 变 可变 的饱 和 区水 力 驱 动 流 、 热 和溶液运 移 ； 3 进 行地 下水 水 流 、 热 或溶 质运 移耦 合模 拟 或 单独 进行地 下水 流模 拟 } 4 预 测 化学组 分 迁移 ， 包括 填埋 场 污染物 运 移 ； 5 预 测废物 向盐 水含 水层 的注人 ； 6 分 析 盐水 含 水 层 中淡 水及 滨 海含 水 层 盐 水人侵 ； 7 分 析含 水层 中液 相地热 系统 和热储藏 } 8 模拟原 生水 中海 水处置 及迁 移 ； 9 模 拟 复杂 的三 维 含水 层 中单组 分 污染 物 的 迁 移 ； 1 0 模拟水 障 、 底 垫 和水质 保护 系统 3． 6 TNTmi p s TNTmi p s为 图像 处理 系统 ， 是用 于地质 空 问 统 计 的 最 先 进 的 软 件 ． 包 括 光 栅 、 矢 量 、 TI N、 C AD、 地域 、 数据 库 和文本 等 目标 模块 可 以制作 地貌 、 地质 、 水文地 质 、 地形 、 地质构 造 、 卫 星遥感 、 土壤 及农业 等 图 ， 定量 刻 画出模拟 目标 的体 积 、 面 积 、 深度 和形状等 。可用 于 1 矿产 储量 测绘 及 其它 地质 资源 评估 ， 如金 属 矿 物 、 水 、 砂 与 砾 石 、 建 筑 石 材、 石 油 、 天 然 气 、 煤 、 地热等 ； 2 危害 图测 绘 ， 如边 坡 失 稳 、 塌 方 、 地 震 、 火 山爆发 、 洪 水 、 滨海人 侵 、 环 境 污染 、 全球变 暖等 ； 3 工 程选址 ， 如废 物处 置场 都 市填埋 场 、 核 废 物处 置井 、 管道 、 公路 与铁 路、 坝 、 建筑设 计 等 ； 4 不 同空 间数 据组 环境 关联 原 因探讨 ． 如与 废 石 、 土壤 、 水 中地球 化 学 有关 的植物 、 动物 或 人 类 疾 病事件 疾病 可 能 与 空间 环境 因素 的 复杂组 合 有 关 ； 5 地 质研 究 过 程 中数 据组 之 间 的 内在 空 间 关 系的探 讨 ， 如 I类 和 s类花 岗岩 区域 地 球化 学 标 记 和地 球 物 理特 征 的探讨 ， 岩 性 和植 被 的卫 星 图像光谱 特征 的辨识 。 4 结 论 1 尽 管 世 界 上地 下 水 及 其相 关 模 拟软 件 多 达 数百个 ， 但 由于地下 水 系统的复 杂性 ， 到 目前为 止 ， 还 没有 任何 一 种 地 下水 软 件 能解 决 一切 地 下 水 问题 。模拟 者应 根据 自己所 从事 的研究 领域 及 模 拟 任务 选择 合适 的软 件 。上 述 的 GMS 、 Vi s u a 1 M ODF L0W 、 Vi s u a l Gr o u n d wa t e r 、 P HRE EQC、 HS T3 D 和 TNTmi p s都 是 比较流行 的软 件 2 模 拟 的关 键 是 概念 模 型 的 建 立和 模 型 的 校正 与验 证 概念模 型 的建立 是一个 非 常复杂 的 过 程 ， 即需要 充 分 了解 模 拟 区 的地 质、 构 造 、 水 文 地 质 水文 地 球 化 学 岩石 矿 物 气象 水文 、 地形 地貌 、 工 农业利 用等 一切 与地下 水 的关系 ． 井 明确 模 拟 的任 务后 ， 才 能 建 立一 个 比较合 理 可靠 的概 念模 型。任何 用 于预测 的模型 都必 须经过校 正 和 验 证 ， 未经 校 正和 验 证 的模 型 观 测是 不 能被认 可 的 。 3 任 何模 型 都 是 建立 在 一定 基 础 理 论之 上 的 ． 模 型 的发展 与完 善也 依 据 于基 础 理论 的完善 与 发展 。在进 行地下 水 模拟 过程 中不 应忽视 基础 理论 的研 究 和野外 现象 的观 察 。 4 根 据 国外经 验 ， 新 的模拟 软件 的开 发研 究 不 仅 时间 长 ， 而且 费用 高 。 E l 前 ． 国际上许 多地 下 水 模 拟软 件 能解 决 较复 杂 的模 拟 问题 ． 并 随研 究 的深人 作进一 步完善 。为缩短 我 国地下水模 拟与 国外 的差 距 井节 省 人 力和 财 力 ， 应从 国外 I 进 一 些 软 件 。 参考文献 [ 1 An d e r s o n M P， Wo e s s n e r W W． Ap p l i e d G r o u n d wa t e r M o d e l i n g S i mu l a t i o n o f F l o w a n d Ad v e e t i v e T r a n s p o r t M ． L o n d o n Ac a d e mi c P r e s s L i mi t e d， 1 99 2． 6 9 2 An o n S S G S o f t wa r e E z ] ． Wa s h i n g t o n T h e S c i e n t l ti c S o f t wa r e Gr o u p， 2 0 0 0 ． 45 ． [ 3 3 A n o n ． Vi s u a l MOD F L O W V 2 ． ＆2 Us e r ’ 5 Ma n u a l f o r P r o f e s s i o n a l Ap p l i c a t i o n s i n Th r e e Di me n s i o n a l Gr o u n d wa t e r Fl o w a n d C o n t a mi n a n t Tr a n s p o r t Mo d e l i n g[ z] ．O n t a r i o Wa t e r l o o Hy d r o g e o l o g i c l nc ．， 20 0 0．13． [ 4 3 A n o n ． V i s u a l G r o u n d w a t e r Us e r ’ s Ma n u a l [ z ] ． On t a r i o W a t e r l o o Hy d r o g e o l o g i c l n c ．， 2 0 0 0 ． 1 9 7 8 ． [ 5 3 P a r k h u r s t D L， Ap p e l o C A J ． Us e r ’ s Gu i d e t o P H REEQC Ve r s i o n 2 A C o mp u t e r P r o g r a m f o r S p e c i a t i o n， Ba t c h Re a c t i o n， O n e D i me n s i o n a l Tr a n s p o r t ， a n d I n v e r s e G e o c h e mi c a l C a l c u l a t i o n s [ Z3 ． De nve r Ge o l o gi c a l Su r v e y， 1 9 99 ．14 ． 维普资讯 3 8 铀矿冶 第 2 1卷 I NTRoDUCT1 0N T0 C0M M oN S oFTW ARE PRoDUCTS M oDELI NG GR0UNDW ATER XU Le c ha ng Re s e a r c h I n s fi I u t e o t Ur a n i u m M i n i n g，CNNC I- ] e n g y a n g 4 2 J 0 0 1， Ch i n a Ab s t r a c t Gr o u n d wa t e r Mo d e l i n g i s p l a y i n g a n i n c r e a s i n g l y i mp r t a n t r o l e i n r e s e a r c h i n g i n t o g r o u n d wa t e r No w h un dr e ds o f s o f t wa r e p r o d uc t s mo de l i n g g r ou n dwa t e r a r e a v a i l a bl e ． Thi s p a pe r i nt r od u c e s ma i n f un c t i o ns a nd{ e a t ur e s o f s o m e c ommo n s of t wa r e pr o d uc t s， s uc h a s GM S， Vi s u a l M ODFLOW ， Vi s u a l Gr o u n d wa t e r， PHREE QC． HS T3 D， TNTmi p s ， a n d mo r e o v e r ， p r e s e n t s s t e p s i n mo d e l i n g p r o t o c o 1 ． Ke y wo r d s g r o u n d wa t e r ；mo d e l i n g；s o ,wa r e 借助 厌氧硫 酸盐 还原菌 对工 业酸性 矿水废 水 进行 生物治理 Mi n e r a l s E n g i n e e r i n g } g 0 0 ]年 第 9期发 表 G a r c i a C ． 等 人 用 生 物治 理 法处 理 酸性 矿 山废水 的文 章 。 作 者 指 出 ． 影 响采 矿 业最重 要 问题 之一 是对 矿山酸 性 流 出液 AMD 的处 理 。A MD 的特 点 是酸度 高 p H3 ， 金 属浓度 高 如含 C u 、 F e 、 Z n 、 A1 、 P b 、 As 、 C d等 ， 且含 有高浓 度 的硫 酸盐 。因此对 其处理 就 需要 中和并 除去溶解 的金 属 和硫酸盐 。通 常 的化学处 理法有 如下 缺点 需另 建废水处 理 厂 ， 高 费用 的化 学试 剂 ． 以及产 生 的沉淀浆 体 要 占地 堆置 。 生 物治理 AMD 可选 择厌 氧的硫 酸盐 还原菌 S R B ， 这 些微 生物 生 长在 采矿环 境 中， 事 实上 已有 多 种 S R B 可从采 矿尾 矿池底 部 分离得 到 。作 者这 次研 究 的 S R B混 合菌株 是从 西班 牙某 黄 铁矿尾 矿池 底 部 分离 采集 的 ， AMD 来 自黄铁矿倾 析池 ． 试 验考察 了该 菌种 对处理 AMD 的潜 力 。 结 果表 明 ， 只要 被处 理 的 AMD 初 始 p H 在 4以上 ， 从矿 山废 水 中分离 出 的 、 并 在 p H5介质 中驯 化 的 S RB混 合 菌株 ， 就 能 使处 理后 的 AMD p H 值增 加 ， 从 而可有 效 同步沉 淀 AMD 中溶 解 的 金属 ， 如 Cu和 Fe 。当 AMD 中初 始 p Cu 为 2 5 mg ／ L时 ， 经 2 1 d处理 ， Cu几乎 全部被 除去 ； 当初 始 p Cu 为 1 O O mg ／ L时 ， C u部 分