一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于GMS和ARCGIS数据交互的地下水数值模拟构建及分析方法和系统


[0001]本专利技术涉及地下水数值模拟
，尤其涉及一种基于
GMS
和
ARCGIS
数据交互的地下水数值模拟构建及分析方法和系统
。

技术介绍

[0002]现有地下水数值模拟技术包括
Modflow、Hydrus、Tough2、HST3D
等基础功能模型
。
另外还有一些开源性模型
ModelMuse
，
OpenGeoSys
模型，但是存在性能上的问题或者可视化不美观等问题
。
对于水文地质
、
水文水资源
、
地下水数值模拟专业的学生或者工作者常用地下水数值模拟软件有：基于有限差分法的
Modflow
开发的
GMS
，
Visual Modflow
和基于有限元法开发的
Feflow。
[0003]在五花八门的软件中
GMS
具有功能强大的图形界面
、
综合化的地下水模型构建和数值模拟环境的软件包该软件在
Windows
平台下开发，继承了
Windows
软件直观
、
便于学习和使用等特点，
GMS
不仅全面包容了模拟地下水流每一个阶段所需的工具，如边界概化
、
建模
、
后处理
、
调参
、
可视化，同时，它也是目前唯一支持
TINs、Solids、
钻孔数据
、2D
与
3D
等地质统计学的地下水流模拟软件
。
[0004]GMS
模型的搭建会有许多繁琐易错步骤，例如：添加研究区域底图描绘边界范围不精准，只能根据特征点坐标进行校准；参数分区划分在软件中只能手动划分，遇到研究区范围大
、
参数分区量多等情况容易造成出错
、
效率低等问题
。
因此，本专利技术将
GMS
与
ARCGIS
软件进行数据交互建立地下水数值模拟，以达到更加精准的效果
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于
GMS
和
ARCGIS
数据交互的地下水数值模拟构建及分析方法和系统，从而解决现有技术中存在的前述问题
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于
GMS
和
ARCGIS
数据交互的地下水数值模拟构建及分析方法，包括如下步骤，
[0008]S1、
模型数据准备：
[0009]确定研究区的边界范围，准备模型含水层
、
隔水层顶底板高程值，并确定边界条件；
[0010]S2、GMS
概念模型建立及验证：
[0011]使用
ARCGIS
处理气象数据
、
绘制参数分区
、
克里金插值初始水位数据，确定地表水体
、
生活水源地
、
工业开采井位置及开采量，导入到
GMS
当中建立
GMS
概念模型，并调整
GMS
概念模型的设置；将
GMS
概念模型的模拟运算结果通过调整含水层参数拟合到与实测地下水位数据误差在预设阈值以内，完成
GMS
概念模型的验证；
[0012]S3、
不同情景下的地下水水位
‑
水量变化情况预测：
[0013]设置多种不同的情景，利用验证后的
GMS
概念模型对研究区的地下水水位
‑
水量变化情况进行预测分析，以得到不同情景下研究区的水位浮动变化规律及地下水量采补平衡关系
。
[0014]优选的，步骤
S1
具体包括如下内容，
[0015]S11、
确定研究区边界范围：根据搜集到的水文地质资料信息
、
地形地貌判断研究区内地下水分布情况，使用
ARCGIS
圈定自然条件下地下水系统，制作出
shp
文件导入
GMS
中作为研究区的边界范围；
[0016]S12、
准备模型含水层
、
隔水层顶底板高程值：结合研究区的
DEM
高程数据和研究区内均匀分布的钻孔数据，确定地层岩性分布情况，统计含水层和隔水层厚度标高；将从
ARCGIS
提取出的
DEM
高程数据导入
GMS
中作为模型顶板高程，将钻孔数据通过计算作为底板高程，同时利用
GMS
将钻孔数据生成可视剖面图；
[0017]S13、
在
GMS
中为河流
、
山丘区与平原区交接处
、
非自然分割，研究区与外界地下水联系一致
、
无水力连接处分别设置不同的边界条件
。
[0018]优选的，步骤
S12
具体包括如下内容，
[0019]S121、
根据
DEM
高程数据，使用
ARCGIS
中的按掩膜提取
、
重采样工具提取研究区内均匀分布的高程值，之后在
ARCGIS
中使用栅格转点工具将重采样输出数据转化为
shp
点文件，该
shp
文件对栅格数据使用值提取于点，属性表添加文本框计算投影坐标系下的
x、y
坐标，最终得到含水层顶板高程数据；
[0020]S122、
搜集研究区内钻孔资料，提取地层含水层
、
隔水层分布信息，统计各层厚度及标高，采用
2D
散点导入模型中自动进行插值计算，得到各层顶底板标高；
[0021]S123、
钻孔数据利用
GMS
的
Boreholes
模块生成地质剖面图
。
[0022]优选的，步骤
S13
中的边界条件具体包括，
[0023]河流：设置定水头边界，河流两端点处设置水头值，河段设置导水系数；
[0024]山丘区与平原区交接处：设置定流量边界，按照地理位置
、
行政边界分成不同段，各段设置补给流量；
[0025]非自然分割，研究区与外界地下水联系一致：设置通用水头边界，端点处设置水头值，各段设置补给流量；
[0026]无水力联系处：设置隔水边界
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
GMS
和
ARCGIS
数据交互的地下水数值模拟构建及分析方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1、
模型数据准备：确定研究区的边界范围，准备模型含水层
、
隔水层顶底板高程值，并确定边界条件；
S2、GMS
概念模型建立及验证：使用
ARCGIS
处理气象数据
、
绘制参数分区
、
克里金插值初始水位数据，确定地表水体
、
生活水源地
、
工业开采井位置及开采量，导入到
GMS
当中建立
GMS
概念模型，并调整
GMS
概念模型的设置；将
GMS
概念模型的模拟运算结果通过调整含水层参数拟合到与实测地下水位数据误差在预设阈值以内，完成
GMS
概念模型的验证；
S3、
不同情景下的地下水水位
‑
水量变化情况预测：设置多种不同的情景，利用验证后的
GMS
概念模型对研究区的地下水水位
‑
水量变化情况进行预测分析，以得到不同情景下研究区的水位浮动变化规律及地下水量采补平衡关系
。2.
根据权利要求1所述的基于
GMS
和
ARCGIS
数据交互的地下水数值模拟构建及分析方法，其特征在于：步骤
S1
具体包括如下内容，
S11、
确定研究区边界范围：根据搜集到的水文地质资料信息
、
地形地貌判断研究区内地下水分布情况，使用
ARCGIS
圈定自然条件下地下水系统，制作出
shp
文件导入
GMS
中作为研究区的边界范围；
S12、
准备模型含水层
、
隔水层顶底板高程值：结合研究区的
DEM
高程数据和研究区内均匀分布的钻孔数据，确定地层岩性分布情况，统计含水层和隔水层厚度标高；将从
ARCGIS
提取出的
DEM
高程数据导入
GMS
中作为模型顶板高程，将钻孔数据通过计算作为底板高程，同时利用
GMS
将钻孔数据生成可视剖面图；
S13、
在
GMS
中为河流
、
山丘区与平原区交接处
、
非自然分割，研究区与外界地下水联系一致
、
无水力连接处分别设置不同的边界条件
。3.
根据权利要求2所述的基于
GMS
和
ARCGIS
数据交互的地下水数值模拟构建及分析方法，其特征在于：步骤
S12
具体包括如下内容，
S121、
根据
DEM
高程数据，使用
ARCGIS
中的按掩膜提取
、
重采样工具提取研究区内均匀分布的高程值，之后在
ARCGIS
中使用栅格转点工具将重采样输出数据转化为
shp
点文件，该
shp
文件对栅格数据使用值提取于点，属性表添加文本框计算投影坐标系下的
x、y
坐标，最终得到含水层顶板高程数据；
S122、
搜集研究区内钻孔资料，提取地层含水层
、
隔水层分布信息，统计各层厚度及标高，采用
2D
散点导入模型中自动进行插值计算，得到各层顶底板标高；
S123、
钻孔数据利用
GMS
的
Boreholes
模块生成地质剖面图
。4.
根据权利要求2所述的基于
GMS
和
ARCGIS
数据交互的地下水数值模拟构建及分析方法，其特征在于：步骤
S13
中的边界条件具体包括，河流：设置定水头边界，河流两端点处设置水头值，河段设置导水系数；山丘区与平原区交接处：设置定流量边界，按照地理位置
、
行政边界分成不同段，各段设置补给流量；非自然分割，研究区与外界地下水联系一致：设置通用水头边界，端点处设置水头值，
各段设置补给流量；无水力联系处：设置隔水边界
。5.
根据权利要求1所述的基于
GMS
和
ARCGIS
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海明，王嘉浩，俞发康，郝春沣，王蓓卿，杜军凯，仇亚琴，何锡君，王贝，贾玲，刘海滢，李昕阳，徐琳，代宁，杜兆国，闫晗，
申请(专利权)人：淳安县千岛湖生态综合保护局淳安县水利水电局浙江省水文管理中心中国水利水电科学研究院黑龙江省水文水资源中心，
类型：发明
国别省市：