[发明专利]地下水流仿真与预测分析方法

权利要求书

1.一种对地下水流仿真与预测分析方法，主要是通过对采区地下水数据进行动态观测与采集，利用数据引擎将不同时期、不同格式的多源地下水数据集成到图形工作站中，并建立各含水层的网格模型、自动构建动态水位的有限元网格模型，同时确定参数分区及其相应的参数值，从而实现潜水含水层和承压含水层虚拟开采井抽水预测模拟、水位动态预测模拟、以及含水层地下水运移仿真；在设计的软、硬件环境中进行地下水渗流场仿真模型与含水层模型动态实时模拟与一体化显示，运用交互操作、信息查询等工具对VR环境和WEB环境中的各类模型进行交互式分析、预测与评价。

2.根据权利要求1所述的地下水流仿真与预测分析方法，其特征在于：所述的地下水流仿真步骤如下：

（1）对采区地下水的水位、水量、流速、水质进行定期动态观测；

（2）采区地下水数据采集，通过网络导入远程或本地服务器的数据库中；

（3）通过数据引擎实现将不同时期、不同格式的多源数据导入到系统中，作为三维模拟的原始水文地质依据；

（4）对采区现有可利用数据和资料进行分析、归类、数字化，通过数据管理工具进行模型的选择、存储、导入和导出等操作；

（5）采用上述数据引擎驱动方法，加强三维地质模拟系统的输入、输出功能，融合各种类型的数据；

（6）采用矢栅混合模型、体边混合模型以及数据时空动态转换方法，将单元结点、虚拟井、流线、水位、含水层等异种数据模型集成，建立地下水模拟所需的各种模型；

（7）以各个含水层的顶、底板标高为依据，建立各含水层的网格模型；

（8）在原始采集数据的基础上进行插值计算，或从GIS、GMS等系统导入水位数据，并采用自适应的约束Delaunay三角化方法，自动构建动态水位的有限元网格模型；

（9）计算相关数据导入，包括各个时期的源汇项数据、影响阀值、时间步长、水文地质参数、边界条件等数值模拟计算所需要的各类数据或参数；确定参数分区及其相应的参数值，如渗透系数等，并进行参数分区的导入或导出操作；

（10）实现潜水含水层和承压含水层虚拟开采井抽水预测模拟；选择一个或多个感兴趣的流场作为地下水资源计算和预测的初始流场，建立虚拟单井或虚拟多井进行流场预测模拟，以反映虚拟开采井条件下的流场变化，仿真地下水流动；

（11）基于地下水水位动态监测资料，利用拟合与插值技术，实现水位动态预测模拟，连接时间历史资料或预测资料实现地下水流动的仿真显示与预测；

（12）基于有限元数值计算理论，针对地下水数值模拟计算的某一时刻的流场，以含水层模型中含水层顶底板标高为样本数据，利用水流模型生成流线，并采用粒子系统理论、多线程等技术，实现含水层地下水运移仿真；

（13）模拟精度与可靠性检测：如果地下水仿真精度或可靠性无法满足要求，则可通过分析不同情况，分别转入相应步骤重新调正数据或参数，直到满足应用需求为止；

（14）在虚拟水文地质场景中进行地下水渗流场仿真模型与含水层模型动态实时模拟与一体化显示，同时在网络环境中实现3DWEB信息发布与查询。

3.根据权利要求2所述的地下水流仿真与预测分析方法，其特征在于：所述数据模型的存取模式主要分为3种：

（1）保存核心和拓展两个数据模型：当需要进行流场模拟时，直接调入即可，主要适合数据量小的流场模拟；

（2）仅仅保存核心数据模型：当需要进行流场模拟时，根据核心数据自动重构拓展数据模型，模拟结束后，释放内存空间，主要适合数据量中等的流场模拟；

（3）只保存核心数据模型：当需要进行流场模拟时，按照分区自动重构相关区内的拓展数据模型，模拟结束后，释放内存空间，再自动选择下一个分区重复上述操作；主要处理海量数据。