地下水污染防治的一个核心课题是污染源和水源地的管控。污染烟羽在地下水流场的作用下向下游运移,水源地不断接纳来自上游的水流。水源地捕获区和污染烟羽是相向而行的两个范畴,前者通过在抽水井设置粒子源并反向模拟地下水流动可得;而后者可以通过经典机理模型MT3DMS获取。将两个模型耦合,可以直观的反映污染源对下游水源地的潜在影响。
水位监测反演地下水补给排泄区
在监测井组成的网络里,每个点上的地下水头是已知的。我们通过设计一个梯度算子(gradF),可以把每个点上的地下水力梯度也求出来。这时就可以随机产生大量的地下水粒子沿着梯度方向运动。这些地下水粒子最后聚集的地方,在地下水科学里,就可以认定成为排泄区。反过来,如果假定地下水粒子能够逆流而上,那么这时候它们聚集的地方,就可以认定是补给区。用以上方法找到的地下水补给区和排泄区,在传统的ModFlow水动力学模拟中恰好是边界和起点。监测流场驱动的地下水模拟和ModFlow中边界驱动的地下水模拟是互为镜像的两个过程,二者在EnviFusion-CGS软件界面里可以共同运用、相互印证,帮助地下水科学家更准确地把握含水层的水动力特性。
降雨和浅层地下水位动态演化
本项目展示了降雨和浅层地下水位的响应关系。由于全国浅层地下水监测井的高差较大,此处首先使用基线差分模块,将每口监测井的水位波动锚定在自身水位初始值上,并用蓝色代表水位上升, 红色代表水位下降。对于降雨要素,使用升维拉伸工具将雨量站散点拉伸到三维空间,并用圆柱的高度和体积代表雨量大小。另外,使用雨量站散点建立三角网格,从而实时积分计算控制范围内的 全境降雨量,从而建立降水和浅层水位波动的实时响应。
污染场地CT扫描
本项目为中国北方某重金属污染场地,通过若干钻孔对土壤中重金属浓度进行监测。所得的土壤监测数据为散点类数据,所以首先需要对浓度数据进行空间内插。此处使用相对粗糙,但最为简单有效 的3D德劳内方法为污染区域建立四面体网格,网格内的浓度插值使用自然邻点法完成。在三维空间表达浓度分布较为复杂,此处使用切片工具沿y轴方向对污染体进行剖切,并使用动态参数工具控制 剖切位置,从而全面展示污染物浓度的三维分布。
3D地理分析
本项目使用两类数据源:DEM(数字高程模型)和与之相匹配的遥感卫片。两个数据源都是栅格类型的数据,首先将DEM平面按照高程进行扭曲,得到三维地面,其次在其上蒙覆卫星图片。为 直观展示高差的变化,使用等值线工具在地形面上反复绘制,最终形成另一种形式的数字高程模型,此模型已经不是栅格类数据,而是由多条相邻的折线所构成。
