紀(jì)媛媛，周金龍，，楊廣焱

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830052;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430074)

水是一切生命之源泉，具有基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源的雙重屬性，而地下水是水資源的重要組成部分，是構(gòu)成并影響生態(tài)環(huán)境的重要因素，在干旱地區(qū)被視為“稀缺資源”。地下水作為城市生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉的重要供水水源，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展起著十分重要的作用。但是長(zhǎng)期以來(lái)，特別是近20年來(lái)，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)水的需求量迅猛增加。由于地下水開(kāi)采量逐年增加，加之水資源管理力度不夠，不少地區(qū)發(fā)生超采現(xiàn)象，并引發(fā)了地下水位下降、地面沉降、咸水入侵等嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，造成許多環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害，殃及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重［1］。因此，對(duì)地下水資源的合理開(kāi)發(fā)利用提出了更高的要求，即要從定量角度對(duì)地下水資源進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，建立合理的開(kāi)發(fā)利用方案［2］，這就需要建立合理的地下水?dāng)?shù)值模擬模型。

地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)在地下水資源評(píng)價(jià)和管理中可以解決以下主要問(wèn)題:(1)構(gòu)建三維地質(zhì)模型;(2)地下水資源評(píng)價(jià);(3)地下水開(kāi)發(fā)利用方案優(yōu)選;(4)礦(基)坑涌水量預(yù)測(cè);(5)地下水溶質(zhì)運(yùn)移模擬;(6)其他方面。

1 地下水模擬模型發(fā)展過(guò)程

地下水模擬模型是伴隨著人類對(duì)地下水資源定量評(píng)價(jià)的發(fā)展而發(fā)展的，地下水資源定量評(píng)價(jià)的發(fā)展可分為三個(gè)時(shí)期:以解析解法為主的第一時(shí)期(1935～1950年);以電網(wǎng)絡(luò)模擬為主的第二時(shí)期(1950～1965年);以數(shù)值模擬為主的第三時(shí)期(1965年至今)［3］。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，自此在地下水資源的定量研究中發(fā)揮了不可替代的作用［4］。

我國(guó)對(duì)地下水流數(shù)值模擬的應(yīng)用與研究始于1973年。近40年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，地下水?dāng)?shù)值模擬已應(yīng)用到與地下水有關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域和部門，地下水?dāng)?shù)值模擬已經(jīng)成為地下水勘察中重要的手段［5］。經(jīng)過(guò)多年數(shù)學(xué)工作者(肖樹(shù)鐵、謝春紅、孫納正、陳明佑、楊天行等)和水文地質(zhì)工作者(林學(xué)鈺、朱學(xué)愚、薛禹群、陳崇希等)以及科研院所的共同努力，現(xiàn)已接近或達(dá)到國(guó)際水平［6］。

2 地下水模擬系統(tǒng)簡(jiǎn)介

地下水模擬系統(tǒng)(Groundwater Modeling System)，簡(jiǎn)稱GMS，是美國(guó)Brigham Young University的環(huán)境模型研究實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)軍隊(duì)排水工程試驗(yàn)工作站在綜合MODFLOW、FEMWATER、MT3DMS、RT3D、SEAM3D、MODPATH 、SEEP2D、NUFT、UTCHEM等已有地下水模型的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一個(gè)綜合性的、用于地下水模擬的圖形界面軟件。由于GMS軟件具有良好的使用界面，強(qiáng)大的前處理、后處理功能及優(yōu)良的二維可視效果，目前已成為國(guó)際上最受歡迎的地下水模擬軟件［7］。它 包 括 MODFLOW、FEMWATER、MT3D、RT3D、SEAM3D、MODPATH、SEEP2D、T － PROGS、UTCHEM、PEST和 UCODE 等計(jì)算模塊，以及 MAP、Boreholes、TINs、Solids、Mesh、Scatter Points、Grid 和 GIS 等輔助模塊［8］。

3 GMS在我國(guó)地下水資源評(píng)價(jià)中和管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

地下水資源的保護(hù)和合理配置，是各級(jí)水行政主管部門的重要任務(wù)。地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬是地下水規(guī)劃、保護(hù)、水資源合理配置和管理的先進(jìn)技術(shù)手段。在地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬中，對(duì)水文地質(zhì)條件的了解和概化所建立的地質(zhì)模型和概念模型是最重要的工作，需要有大量的野外試驗(yàn)，也是地下水保護(hù)、規(guī)劃和管理的重要基礎(chǔ)工作［9］。

3.1 構(gòu)建三維地質(zhì)模型

隨著地質(zhì)工作者對(duì)地質(zhì)體結(jié)構(gòu)特征研究的深入及計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)Φ刭|(zhì)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模的需求變得越來(lái)越迫切。三維地質(zhì)模型用于描述地質(zhì)體復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，反映地質(zhì)要素間的空間關(guān)系，為地質(zhì)專家對(duì)地質(zhì)問(wèn)題的正確判斷、分析提供綜合的三維可視化的地質(zhì)信息。地質(zhì)體結(jié)構(gòu)三維建模主要包括兩方面的內(nèi)容:一是分析地質(zhì)規(guī)律，構(gòu)建反映地質(zhì)體內(nèi)部特征的地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型;另一方面是地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的可視化表達(dá)，即采用適當(dāng)?shù)目臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述結(jié)構(gòu)模型［10］。目前構(gòu)建三維地質(zhì)模型使用較為廣泛的軟件是 GMS。

較早研究三維地質(zhì)模型的是吳立新等(2003)，從各個(gè)方面分析了3D GIS和3D GMS的差異，并將其中的空間構(gòu)模分為基于面模型、基于體模型和混合構(gòu)模3大類，為建立三維地學(xué)模擬系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)［11］。祝曉彬等(2005)在長(zhǎng)江三角洲(長(zhǎng)江以南)地區(qū)建立了反映地下水貯存和總體運(yùn)移特征的三維模型，在采用地下水?dāng)?shù)值模擬國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)軟件GMS對(duì)其進(jìn)行精細(xì)剖分的基礎(chǔ)上，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了識(shí)別，進(jìn)一步對(duì)該區(qū)地下水資源幾種不同開(kāi)采方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為該區(qū)今后建立水資源管理模型提供依據(jù)，為其經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提出合理的用水建議。應(yīng)用過(guò)程及模擬結(jié)果表明GMS具有操作簡(jiǎn)便、三維可視效果好、前后處理能力強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)，即便用于長(zhǎng)江三角洲如此大范圍、條件復(fù)雜、實(shí)際工作量非常大地區(qū)的地下水?dāng)?shù)值模擬，仍可以達(dá)到較高的精度要求［12－13］。梁煦楓等(2006)結(jié)合天山北麓水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的建立，對(duì)基于GMS軟件建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型中遇到的問(wèn)題進(jìn)行了初步探討，提出了相應(yīng)的解決措施。驗(yàn)證了GMS軟件建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的可行性，為GMS軟件在建立水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型方面的應(yīng)用探索了道路［14］。

衡量一個(gè)模型是否正確可靠、能否用來(lái)預(yù)測(cè)地下水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化特征，取決于2個(gè)方面的因素。一方面模型的識(shí)別要符合地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能特征，另一方面模型要收斂、穩(wěn)定［15］。GMS在構(gòu)建地下水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面可以發(fā)揮重要的作用。

3.2 地下水資源評(píng)價(jià)

通常所說(shuō)的地下水資源評(píng)價(jià)是指對(duì)地下水資源的數(shù)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要內(nèi)容包括研究地下水量時(shí)空分布規(guī)律、計(jì)算地下水可開(kāi)采量、預(yù)報(bào)地下水動(dòng)態(tài)，分析地下水開(kāi)發(fā)利用潛力及提出應(yīng)采取的工程措施及建議等［16］。

以往開(kāi)展的地下水資源量評(píng)價(jià)多采用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)法、開(kāi)采抽水試驗(yàn)法等，較難滿足在復(fù)雜、極端氣候條件下、人類活動(dòng)干預(yù)下的精度較高的地下水資源量的評(píng)價(jià)要求，從而使得地下水盲目開(kāi)采問(wèn)題缺乏有效的規(guī)劃整治方案而形勢(shì)更加嚴(yán)峻。因此，利用數(shù)值模擬技術(shù)具有較高精度的特點(diǎn)對(duì)地下水資源量綜合評(píng)價(jià)勢(shì)在必行［17］。通常是采用GMS建立地下水?dāng)?shù)值模擬模型，得到模擬區(qū)的地下水補(bǔ)給資源量和總可開(kāi)采資源量，預(yù)測(cè)各種限采情況下地下水恢復(fù)情況，對(duì)地下水資源進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和水位預(yù)測(cè)，提出合理利用地下水資源的措施，為地下水資源的優(yōu)化管理和合理開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。科學(xué)的開(kāi)發(fā)利用地下水資源，使人與環(huán)境達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。

趙國(guó)紅等(2007)運(yùn)用GMS軟件建立三維地下水流的數(shù)值模擬模型，對(duì)新鄭市淺層地下水資源進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，并對(duì)2015年和2020年地下水位進(jìn)行了預(yù)測(cè)［18］。邵景力等(2009)運(yùn)用GMS軟件建立華北平原三維地下水流模型，評(píng)價(jià)了模擬區(qū)的地下水補(bǔ)給資源量和總可開(kāi)采資源量，利用該模型預(yù)測(cè)各種限采情況下地下水恢復(fù)情況，為制定科學(xué)合理可行的地下水控采方案提供科學(xué)依據(jù)［19］。曹廣祝等(2011)運(yùn)用GMS模型軟件對(duì)沈陽(yáng)李官堡水源地地下水流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，通過(guò)模型識(shí)別和可靠性分析認(rèn)為，所率定的模型參數(shù)符合實(shí)際且模型邊界條件合理;預(yù)測(cè)認(rèn)為該區(qū)域地下水資源量不能滿足新增企業(yè)用水量的需求。

GMS不僅具有應(yīng)用和推廣價(jià)值，而且具有為地下水資源科學(xué)規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)的重要作用［20］。

3.3 地下水開(kāi)發(fā)利用方案優(yōu)選

地下水是復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的一個(gè)敏感組成因子，其變化往往會(huì)影響生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的天然平衡狀態(tài)。地下水的過(guò)量開(kāi)采會(huì)引發(fā)一系列的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，對(duì)人們的生活造成不同程度的影響。如何進(jìn)行地下水資源合理開(kāi)發(fā)利用的科學(xué)管理，直接關(guān)系到人與自然和諧發(fā)展的問(wèn)題［21］。地下水的合理開(kāi)發(fā)與利用不僅可以減少對(duì)環(huán)境破壞，還可以使人類得到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。所以，在開(kāi)發(fā)利用地下水時(shí)，方案優(yōu)選是有必要的，最大限度的滿足人類與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。比較各個(gè)地下水開(kāi)采方案的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)開(kāi)采方案，實(shí)現(xiàn)地下水開(kāi)采優(yōu)化控制。

許向科(2006)運(yùn)用GMS建模軟件建立了北京平原區(qū)第四系含水層的地下水流數(shù)值模擬模型。在分析北京地區(qū)降雨規(guī)律以及未來(lái)開(kāi)采地下水形勢(shì)的基礎(chǔ)上，提出了水源地三種開(kāi)采地下水方案，運(yùn)用所建立的模型對(duì)三種方案進(jìn)行10年模擬期的流場(chǎng)預(yù)測(cè)［22］。黃昕霞等(2007)運(yùn)用GMS軟件建立了運(yùn)城盆地地下水水流三維數(shù)值模型，模擬預(yù)測(cè)表明，即使維持現(xiàn)有開(kāi)采量和開(kāi)采方式，其水位仍將不斷下降，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，提出了開(kāi)發(fā)永濟(jì)黃河低階地區(qū)水源地和同時(shí)減少盆地內(nèi)部開(kāi)采量的優(yōu)化開(kāi)采方案，這對(duì)合理利用地下水、緩解地下水位下降有著現(xiàn)實(shí)的意義［23］。杜超等(2009)根據(jù)雙城市水文地質(zhì)條件建立了概念模型，應(yīng)用GMS軟件建立了研究區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型及地下水?dāng)?shù)值模擬模型，考慮自然條件以及開(kāi)采量的影響，設(shè)計(jì)6種方案對(duì)研究區(qū)地下水流進(jìn)行預(yù)報(bào)，結(jié)果顯示以設(shè)計(jì)開(kāi)采量對(duì)水源地進(jìn)行開(kāi)采，水源地投產(chǎn)10年后最大中心水位降深不會(huì)超過(guò)最大允許降深［24］。

可見(jiàn)，地下水開(kāi)發(fā)方案優(yōu)選已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。在地下水資源開(kāi)發(fā)利用的管理過(guò)程中，需要改變傳統(tǒng)的地下水水資源開(kāi)發(fā)利用的粗放形式，建立科學(xué)的模式對(duì)地下水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)與管理，合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源，才能使有限的地下水資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮最大的作用。地下水資源科學(xué)管理中地下水開(kāi)采方案的優(yōu)化是關(guān)鍵問(wèn)題之一，而基于數(shù)值模擬技術(shù)則能充分利用其空間分析和可視化技術(shù)，通過(guò)對(duì)各種開(kāi)采方案實(shí)施后的預(yù)測(cè)流場(chǎng)、水位的直觀對(duì)比顯示，能夠使決策者直觀、充分地了解各開(kāi)采方案的差異，從而為準(zhǔn)確、有效地優(yōu)化地下水開(kāi)采方案提供支持。因此，基于GMS的地下水開(kāi)采優(yōu)化方案的研究對(duì)地區(qū)地下水資源的科學(xué)管理具有較大的現(xiàn)實(shí)意義［25］。

3.4 礦(基)坑涌水量預(yù)測(cè)

礦井涌水量是確定礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度的重要指標(biāo)，更是生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門制定開(kāi)采方案，確定礦坑排水能力、制定疏干措施，防止重大礦井水害的重要依據(jù)。礦井涌水量的預(yù)測(cè)研究與煤礦安全生產(chǎn)關(guān)系重大，一直以來(lái)倍受重視［26］。礦坑涌水成為制約礦山深部開(kāi)采的主要因素。為確保未來(lái)礦床深部采礦活動(dòng)的安全，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查研究以及深部礦坑涌水量的數(shù)值模擬具有十分重要的意義［27］。

洪家寶(2008)運(yùn)用地下水模擬軟件GMS對(duì)泰州長(zhǎng)江大橋北錨碇(沉井)地下水水流進(jìn)行數(shù)值模擬，預(yù)測(cè)了其施工期的涌水量和地下水位的動(dòng)態(tài)變化，計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際相吻合［28］。周念清等(2010)利用GMS對(duì)上海市南京東路地鐵站基坑降水進(jìn)行模擬，結(jié)果表明，現(xiàn)有的地下連續(xù)墻深度及降壓井布局能較好地滿足基坑降水設(shè)計(jì)要求和施工安全［29］。李曦濱(2010)應(yīng)用GMS軟件建立沙曲井田三維立體模型和地下水滲流的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維可視化，使數(shù)學(xué)模型能正確地反映預(yù)測(cè)區(qū)的水文地質(zhì)條件，達(dá)到數(shù)值仿真效果;應(yīng)用有限差分?jǐn)?shù)值法，對(duì)石炭系太原組灰?guī)r含水層和奧陶系峰峰組含水層的疏降進(jìn)行礦井涌水量預(yù)測(cè)，為礦井的安全生產(chǎn)和防治水工作提供依據(jù)［30］。李平等(2011)利用GMS建立了精細(xì)的王河煤礦涌水量模擬模型，利用該模型預(yù)測(cè)了不同開(kāi)采工作面的礦井正常涌水量和最大涌水量。預(yù)測(cè)結(jié)果可為礦山設(shè)計(jì)部門確定開(kāi)采方案、布置排水設(shè)備和制定防治水措施提供科學(xué)依據(jù)［31］。

3.5 地下水溶質(zhì)運(yùn)移模擬

地下水埋藏地下，一般不易受到污染，但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們用水量加大，工業(yè)污染加劇，地下水也受到日益嚴(yán)重的污染。由于地下水的特性，一旦污染，就需要花費(fèi)非常巨大的代價(jià)進(jìn)行治理修復(fù)，因此預(yù)防地下水污染是一項(xiàng)緊迫的任務(wù)［32］。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)污染物在含水層中的運(yùn)移、控制、修復(fù)等進(jìn)行了大量的研究。包括:(1)污染物在地下水中運(yùn)移的模擬及預(yù)測(cè)，利用室內(nèi)或野外試驗(yàn)測(cè)定相關(guān)彌散系數(shù)，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，為地下水資源管理和已污染含水層的修復(fù)提供定量依據(jù);(2)防止污染源擴(kuò)散的方案設(shè)計(jì)研究;(3)海水入侵問(wèn)題，對(duì)人工開(kāi)采地下水后海水與地下水過(guò)渡帶的運(yùn)移分析;(4)高輻射性核廢料處置庫(kù)的選址問(wèn)題，選擇合適的處理庫(kù)使核廢料在其半衰期內(nèi)與人類生存空間及環(huán)境隔離;(5)包氣帶中污染物的運(yùn)移問(wèn)題，評(píng)價(jià)農(nóng)田施用化肥、農(nóng)藥、污水回灌對(duì)地下水水質(zhì)的影響，以及土壤鹽堿化過(guò)程，并實(shí)施排鹽改堿;(6)已污染的含水層修復(fù)研究，包括物理、化學(xué)及生物修復(fù)技術(shù)［33］。

宋漢周(1999)建立了描述場(chǎng)址區(qū)含水層中TCA污染運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型，采用有限差分法求解假定場(chǎng)址區(qū)水流呈穩(wěn)定態(tài)，而溶質(zhì)運(yùn)移呈非穩(wěn)定態(tài);數(shù)值模擬結(jié)果表明，持續(xù)去污條件下含水層中TCA污染羽狀體的分布范圍及其濃度均有明顯的減小，3年之后，其去污效率達(dá)80%以上，因而認(rèn)為抽出處理方案于本實(shí)例中的應(yīng)用是成功的;場(chǎng)址污染含水層介質(zhì)的較強(qiáng)的水力傳導(dǎo)性是其主要的有利因素［34］。楊宗杰(2011)選擇博興縣南部區(qū)域水源地為研究對(duì)象，結(jié)合該區(qū)水文地質(zhì)條件和觀測(cè)資料，建立地下水流模型和溶質(zhì)運(yùn)移模型，借助地下水模擬軟件GMS進(jìn)行地下水流場(chǎng)和污染物溶質(zhì)運(yùn)移模擬，并采用數(shù)值法在校正后的水流模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用軌跡反向追蹤和水力截獲技術(shù)，劃分出不同時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)下的水源地保護(hù)區(qū)范圍［35］。張楠等(2012)利用GMS軟件對(duì)吉林市城區(qū)氯離子在地下水中的運(yùn)移進(jìn)行了模擬，并對(duì)氯離子的突發(fā)性事故進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從模擬結(jié)果可以得出氯離子在地下水中的運(yùn)移情況以及距離污染源不同距離的地方受到污染的時(shí)間，距離污染源越遠(yuǎn)，地下水受到污染的時(shí)間越長(zhǎng);河流兩岸開(kāi)采量越大，地下水受到污染的時(shí)間越短;一旦當(dāng)?shù)叵滤艿酵话l(fā)性污染時(shí)能夠及時(shí)追蹤污染帶，加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，同時(shí)，為地下水的開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)［36］。

地下水污染問(wèn)題是當(dāng)前環(huán)境污染問(wèn)題中較為嚴(yán)重的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)污染物在地下的運(yùn)移過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，找出其遷移規(guī)律、污染范圍及濃度分布，從而為地下水的管理和修復(fù)提供定量依據(jù)［37］。利用數(shù)值模型對(duì)地下水流和溶質(zhì)運(yùn)移問(wèn)題進(jìn)行模擬的方法因其有效性、靈活性和相對(duì)廉價(jià)性逐漸成為地下水研究領(lǐng)域的一種不可或缺的重要方法，并受到越來(lái)越多的重視和廣泛的應(yīng)用［35］。

3.6 其他方面

GMS還可以用于地下水有關(guān)的其他方面，如地面沉降、地下水庫(kù)選址、工程地基的穩(wěn)定性、潛水氣候變化的影響等。

在我國(guó)較早應(yīng)用GMS的學(xué)者是江蘇省地質(zhì)調(diào)查院的陳鎖忠等人，他們(1999)以GIS為主控模塊，選擇GMS和地面沉降模型系統(tǒng)(Com pac)，進(jìn)行了蘇錫常地區(qū)GIS與地下水運(yùn)動(dòng)模擬和地面沉降模擬系統(tǒng)的集成分析和設(shè)計(jì)［38］。謝軼(2007)在GMS平臺(tái)上建立了大慶西部水文地質(zhì)三維可視化模型，論證了大慶西部建設(shè)地下水庫(kù)條件優(yōu)越，含水層儲(chǔ)水、導(dǎo)水能力強(qiáng)，邊界條件封閉，水源條件良好，具備人工補(bǔ)給條件［39］。李偉(2010)利用GMS關(guān)鍵建立了欽州市區(qū)三維可視化模型，對(duì)其進(jìn)行巖土地基工程地質(zhì)區(qū)劃研究，將研究區(qū)的地基條件分為三個(gè)區(qū)，從城區(qū)合理規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)合理選擇建筑物基礎(chǔ)的持力層兩方面，提出了未來(lái)欽州市區(qū)的發(fā)展方向［40］。陳皓銳等(2012)采用GMS－Modflow軟件構(gòu)建了華北平原吳橋縣的潛水運(yùn)動(dòng)模型，利用驗(yàn)證后的模型模擬了基準(zhǔn)、氣候變化和人類自主改變3種情景下未來(lái)40年該區(qū)潛水位對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)的響應(yīng)［41］。

4 結(jié)語(yǔ)

目前GMS在我國(guó)地下水資源評(píng)價(jià)和管理中得到較為廣泛的應(yīng)用。該軟件模塊多，功能全，幾乎可以用來(lái)模擬與地下水相關(guān)的所有水流和溶質(zhì)運(yùn)移問(wèn)題。相比其它同類軟件如 Mod IME、MODFLOW、和 Visual Modflow，GMS軟件除模塊更多之外，各模塊的功能也更趨完善。GMS軟件有諸多優(yōu)點(diǎn):(1)概念化方式建立水文地質(zhì)概念模型;(2)前、后處理功能更強(qiáng);(3)版本不斷更新，功能不斷完善。故在地下水模擬領(lǐng)域值得推廣使用該軟件。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，尤其是在建立概念模型、處理源匯項(xiàng)數(shù)據(jù)、對(duì)地層標(biāo)高進(jìn)行插值時(shí)需特別注意一些典型問(wèn)題，以避免出現(xiàn)不合理乃至錯(cuò)誤的模擬結(jié)果［7］。

［1］張國(guó)飛.基于GMS的河谷沖淤積平原區(qū)地下水?dāng)?shù)值模擬研究［D］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué).2011.

［2］馬秀援，于峰，李景龍.區(qū)域地下水動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬［J］.巖土力學(xué).2006，(27):131 －136.

［3］Bredehoeft JD.Status of Quantitative Groundwater Hydrology.Advances in Groundwater Hydrology，American Water Resources Association，1976.

［4］沈媛媛，蔣云鐘，雷曉輝，等.地下水?dāng)?shù)值模型在中國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào).2009，7(1):57－61.

［5］孫琦，高為超，陳劍杰，等.西北某干旱區(qū)多級(jí)儲(chǔ)水洼地地下水?dāng)?shù)值模擬［J］.地下水.2012，34(1):38－41.

［6］薛禹群，吳吉春.地下水?dāng)?shù)值模擬在我國(guó)—回顧與展望［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).1997，(4):21 －24.

［7］祝曉彬.地下水模擬系統(tǒng)(GMS)軟件［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).2003，(5):53 －55.

［8］馬靜，吳平，童彥釗，等.GMS概念模型法簡(jiǎn)述［J］.科教前沿.2011，(29):512 －513.

［9］張曉明，薛麗娟，朱新軍，等.海河流域平原區(qū)仿真地層模型建設(shè)［J］.水文.2008，(4):24 －28.

［10］龔緒龍.區(qū)域松散介質(zhì)三維地質(zhì)建模研究［D］.中國(guó)地質(zhì)大學(xué).2007.

［11］吳立新，史文中，Christopher Gold.3D GIS與3D GMS中的空間構(gòu)模技術(shù)［J］.地理與地理信息科學(xué).2003，19(1):5－11.

［12］祝曉彬，吳吉春，葉淑君，等.GMS在長(zhǎng)江三角洲(長(zhǎng)江以南)深層地下水資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.工程勘察.2005，(1):26－39.

［13］祝曉彬，吳吉春，葉淑君，等.長(zhǎng)江三角洲(長(zhǎng)江以南)地區(qū)深層地下水三維數(shù)值模擬［J］.地理科學(xué).2005，25(1):68 －73.

［14］梁煦楓，王哲，曾永剛.基于 GMS的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)可視化研究—以天山北麓為例［J］.地下水.2006，28(6):79－82.

［15］韋耀東，羅應(yīng)培，盧曉鵬.基于GMS軟件對(duì)昆明北市區(qū)地下水系統(tǒng)的數(shù)值模擬［J］.人民珠江.2012，(3):61－64.

［16］高翠萍.黑龍江省樺南縣地下水資源評(píng)價(jià)與合理開(kāi)發(fā)利用研究［D］.吉林大學(xué).2012.

［17］鄧國(guó)立，石瑾斌.基于 GMS的哈爾濱市地下水資源量評(píng)價(jià)［J］.東北水利水電.2011，(6):32 －34.

［18］趙國(guó)紅，寧立波，王現(xiàn)國(guó).新鄭市淺層地下水流數(shù)值模擬及評(píng)價(jià)［J］.地下水.2007，29(6):43 －46.

［19］邵景力，趙宗壯，崔亞莉，等.華北平原地下水流模擬及地下水資源評(píng)價(jià)［J］.資源科學(xué).2009，31(3):361－367.

［20］曹廣祝，強(qiáng)毅，李峰，等.李官堡水源地地下水流場(chǎng)數(shù)值模擬及預(yù)測(cè)［J］.中國(guó)水能及電氣化.2011，79(8):7 －13.

［21］畢永傳.日照市濱海區(qū)淺層地下水系統(tǒng)調(diào)控研究［D］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué).2010.

［22］許向科.北京平原區(qū)地下水流動(dòng)數(shù)值模擬研究［D］.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，2006.

［23］黃昕霞，董少剛，唐仲華，等.運(yùn)城盆地地下水?dāng)?shù)值模擬與預(yù)測(cè)［J］.資源環(huán)境與工程.2007，(4):402－406.

［24］杜超，肖長(zhǎng)來(lái)，王益良，等.GMS在雙城市城區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).2009，(6):32 －36.

［25］張敏.基于GMS的地下水開(kāi)采優(yōu)化方案研究［D］.南京師范大學(xué).2008.

［26］陳琳.基于GMS的礦井涌水量預(yù)測(cè)分析［D］.遼寧師范大學(xué).2011.

［27］周沛潔.云南會(huì)澤鉛鋅礦深部礦坑涌水量預(yù)測(cè)［D］.昆明理工大學(xué).2011.

［28］洪家寶，陳镠芬.沉井施工降水時(shí)地下水的動(dòng)態(tài)分析［J］.水利與建筑工程學(xué)報(bào).2008，(4):54－57.

［29］周念清，陳一托，江思珉，等.GMS在上海南京東路地鐵站基坑降水模擬中的應(yīng)用［J］.勘察科學(xué)技術(shù).2010，(1):38－40+43.

［30］李曦濱，江衛(wèi).山西省離柳礦區(qū)沙曲井田數(shù)值模擬及礦井涌水量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)煤炭地質(zhì).2010，(10):32－37.

［31］李平，郭會(huì)榮，吳孔軍，等.王河煤礦礦井涌水量數(shù)值模擬及預(yù)測(cè)［J］.地球科學(xué)—中國(guó)地質(zhì)人學(xué)學(xué)報(bào).2011，36(4):755－760.

［32］Richard D.Morgenstern，Jhih－ Shyang Shih，Stuart L.Sessions.Comparative risk assessment:an international comparison ofmethodologies and results［J］.Journal of Hazardous Materials，2000，78(3):19－39.

［33］吳亞娜.傍河抽水驅(qū)動(dòng)下河流污染對(duì)地下水影響的模擬研究［D］.長(zhǎng)安大學(xué).2011.

［34］宋漢周.地下水TCA污染及去除污染的數(shù)值模擬分析［J］.水利學(xué)報(bào).1999，(7):47 －53.

［35］楊宗杰.博興縣南部區(qū)水源地地下水環(huán)境數(shù)值模擬［D］.山東大學(xué).2011.

［36］張楠，梁秀娟，肖長(zhǎng)來(lái)，等.吉林市城區(qū)地下水應(yīng)急水源地水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)［J］.節(jié)水灌溉.2012，(6):41－43+48.

［37］莫新，李英梅.干旱指標(biāo)的探討［J］.廣西氣象.1991，(1):2.

［38］陳鎖忠，馬千程.蘇錫常地區(qū)GIS與地下水開(kāi)采及地面沉降模型系統(tǒng)集成分析［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).1999，26(5):8－13.

［39］謝軼.大慶西部地下水庫(kù)建設(shè)可行性研究［D］.吉林大學(xué).2007.

［40］李偉.欽州市區(qū)巖土地基工程地質(zhì)區(qū)劃研究［D］.昆明理工大學(xué).2010.

［41］陳皓銳，高占義，王少麗，等.基于Modflow的潛水位對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)改變的響應(yīng)［J］.水利學(xué)報(bào).2012，(3):344－353+362.