FEFLOW-有限元地下水流系統(tǒng)模擬演示

FEFLOW有限元地下水流系統(tǒng)

軟件介紹3/22/20241

第一局部FEFLOW概述

有限元地下水流系統(tǒng)FEFLOW〔FiniteElementsubsurfaceFLOWsystem)是一種交互式的、全圖形導(dǎo)向和菜單顯示的分層結(jié)構(gòu)的地下水模擬軟件系統(tǒng)。

3/22/20242它包括了用于圖形設(shè)計(jì)和復(fù)雜研究區(qū)域離散化，以及用于問(wèn)題屬性說(shuō)明的圖形編輯器和網(wǎng)格生成器。它立足于普通的計(jì)算方法，可解決廣泛的地下水和物質(zhì)傳輸?shù)膯?wèn)題，并且依靠許多輔助的圖形工具來(lái)管理全部的計(jì)算過(guò)程和模型數(shù)據(jù)。它是以圖形為根底的地下水模擬系統(tǒng)。作為一種計(jì)算機(jī)輔助工具，定向于現(xiàn)代的UNIX工程圖形工作站和Windows95/NTPC的FEFLOW是一種有效的模擬工具的代表。3/22/20243FEFLOW圖形用戶界面的最高層菜單

3/22/20244

如圖1所示,FEFLOW由假設(shè)干層菜單組成，每一層對(duì)應(yīng)于模擬系統(tǒng)的一項(xiàng)主要功能局部。如圖2所示，所有的下一層和菜單都由Shell實(shí)現(xiàn)。它包含了數(shù)據(jù)界面，輸入和輸出不同的數(shù)據(jù)格式〔圖1.2的頂行〕Shell下拉菜單包括網(wǎng)格編輯器、網(wǎng)格生成器，這里對(duì)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)和離散化，問(wèn)題編輯器對(duì)問(wèn)題的非幾何屬性進(jìn)行編輯：模擬器核心程序進(jìn)行問(wèn)題的計(jì)算后處理器對(duì)于篩選、圖形評(píng)估和計(jì)算響應(yīng)數(shù)據(jù)的可視化是一個(gè)通用的工具。3/22/20245FEFLOW提供了簡(jiǎn)單的、象征性的、交互式的形式，以及直覺(jué)的輸出表達(dá)。圖形設(shè)計(jì)、網(wǎng)格生成、問(wèn)題屬性說(shuō)明和模擬運(yùn)行是全圖形引導(dǎo)和菜單顯示。通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊和拖拽，你可以迅速地選定邊界條件、圖形數(shù)據(jù)和模型參數(shù)，使工作重點(diǎn)擺托了數(shù)據(jù)的煩瑣和計(jì)算的數(shù)值方面的問(wèn)題?！惨?jiàn)圖3〕3/22/202463/22/20247第二局部目前的交互式模擬系統(tǒng)FEFLOW可實(shí)現(xiàn)以下用途〔1〕描述地下水水頭和〔或〕污染物在空間和時(shí)間上的分布；〔2〕模擬地?zé)岙a(chǎn)生的過(guò)程；〔3〕分析水動(dòng)力學(xué)特性和滲流；〔4〕計(jì)算含水層中污染物質(zhì)的持續(xù)和傳播時(shí)間；〔5〕規(guī)定和制定補(bǔ)救措施和防止的方法；〔6〕幫助制定選擇方案和有效的監(jiān)測(cè)方案。3/22/20248第三局部FEFLOW的數(shù)據(jù)界面FEFLOW模擬系統(tǒng)具有地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換界面。FEFLOW支持被廣泛采用的基于矢量的GISARC/INFO和ArcView。與GIS的通訊是通過(guò)通用ASCII制的數(shù)據(jù)交換格式(與ARC/INFO生成格式兼容)和與ArcView兼容的形狀文件格式〔Shapefileformat〕。這些格式支持與空間數(shù)據(jù)聯(lián)接的特征數(shù)據(jù)的自動(dòng)輸入。其他的幾何圖形數(shù)據(jù)輸入格式為傳統(tǒng)的HPGL。3/22/20249

圖4顯示的圖表歸納了交互式模擬系統(tǒng)FEFLOW的數(shù)據(jù)

通道和流動(dòng)，具有類(lèi)似于GISARC/INFO和ArcView環(huán)境下的XPLOT或FEPLOT的輔助工具〔subtools〕。

3/22/202410作為結(jié)果輸出的GENERATE格式的shape文件和dxf文件由模擬器內(nèi)核〔SimulatorKernel〕和后處理器產(chǎn)生。因此當(dāng)模擬或后處理器運(yùn)行期間，如果想保存，這些數(shù)據(jù)文件可以直接輸入GISARC/INFO或再次輸入ArcView,或者更適于輸入XPLOT或FEPLOT工具中。FEPLOT界面的一個(gè)例子顯示于以下圖5。3/22/2024113/22/202412第五局部FEFLOW中的文件處理FEFLOW系統(tǒng)中的文件以目錄的層次存儲(chǔ)。按照它們包含的信息類(lèi)型〔以不同的文件擴(kuò)展名表示〕，下面的表2歸納出FEFLOW所用的文件屬性。所有文件均可編寫(xiě)為ASCII碼或二進(jìn)制碼。3/22/202413信息類(lèi)型文件的擴(kuò)展名建議采用的子目錄超大元網(wǎng)格數(shù)據(jù)*.smhSupermsh/問(wèn)題有限元數(shù)據(jù)*.femFemdata/幫助*.htmlHelp/簡(jiǎn)化成果數(shù)據(jù)*.darResult/圖像（掃描數(shù)據(jù)庫(kù)）*.tifImport+export/HPGL文件*.hpgImport+export/線ASCII文件*.linImport+export/orplot多邊形ASCII文件*.plyImport+export/orplotGRIDASCII文件*.ascPlot/3/22/202414信息類(lèi)型文件的擴(kuò)展名建議采用的子目錄ESRIshape文件*.shpImport+export/orplot注釋文件*.txtImport+export/點(diǎn)ASCII文件*.pntImport+export/orplotFEPLOT繪圖文件*.plxPlot/FEPLOT繪圖合成*.pltPlot/時(shí)變冪函數(shù)*.powImport+export/數(shù)據(jù)庫(kù)三元組數(shù)據(jù)*.trpImport+export/完全成果數(shù)據(jù)（后處理器）*.dacResult/AutoCadDXF*.dxfPlot/繪圖描述（XPLOT可讀的）*.fpdPlot/3/22/202415進(jìn)行FEFLOW系統(tǒng)中的文件讀取或?qū)懭氲倪x擇圖用圖形文件選擇器框。它一出現(xiàn)，框內(nèi)就顯示出文件的

擴(kuò)展名和位置。如以下圖示3/22/2024163/22/202417結(jié)束語(yǔ)以上對(duì)FEFLOW軟件作樂(lè)簡(jiǎn)單扼要的概述，如需進(jìn)一步了解，可通過(guò)實(shí)例演示模型。謝謝！3/22/202418模型概要在德國(guó)柏林東南部的Friedrichshagen小鎮(zhèn)附近，發(fā)現(xiàn)了一股污染流。在小鎮(zhèn)的兩口飲用水井里發(fā)現(xiàn)污染物濃度增加，有兩個(gè)潛在污染源。一個(gè)是位于小鎮(zhèn)西北部工業(yè)地帶的污水處理廠，另一個(gè)是小鎮(zhèn)東北部的廢水處理廠。見(jiàn)以下圖3/22/2024193/22/202420為了研究地下水的危機(jī)和潛在的污染，我們需要設(shè)計(jì)、運(yùn)行和校正本地的三維地下水流、污染物遷移模型。本次主要演示地下水水量模型。首先，需要定義模型的區(qū)域，這個(gè)小鎮(zhèn)有自然流動(dòng)邊界〔如河流、湖泊〕，有兩條南北向的河流流過(guò)小鎮(zhèn)，它們可作為小鎮(zhèn)的東西邊界。Mueggelsee湖作為模型的南界。有一條河流在兩個(gè)潛在污染源北面，它可作為模型北界。3/22