数值法水量计算的步骤

数值法水量计算的正式进行，是在水文地质勘察外业工作完成之后，计算所需的各种原始数据按照数值法水量计算的要求已全部整理、分析、计算完毕，只等调用；计算所需的任何一种数据缺失，都会导致水量计算无法进行。

一般而言，数值法水量计算需要经过如下几个重要的步骤。

1.概化水文地质模型

包括对计算区域的圈定、计算域边界形状及性质的确定、含水层的划分、上下层水力联系的确定、参数分区等。

其中，计算区域的圈定，主要考虑计算任务的需要，兼顾边界条件处理的方便。对于数百、数千、数万甚至数十万平方千米的大区域，多在勘察区边界附近分段选定出方便概化处理的计算区边界即可，计算区边界与勘察区边界两者一般不会相差非常悬殊。然而，对于面积仅有数平方千米、或者最多数十平方千米的供水水源地，计算区边界圈定与水源地范围常常悬殊很大，并且必须比水源地范围要大。根据情况不同，常会作这样的处理：

（1）当近距离内没有已建成的相邻水源地时，计算区域的圈定主要考虑本水源地开采方案布设的方便前老禅、边界条件概化的方便。

（2）当近距离内有已建成的相邻水源地、新建水源地开采有可能影响到相邻水源地时，计算区域的圈定除了考虑本水源地开采方案布设的方便、边界条件概化的方便之外，还应当把已建成的相邻水源地也纳入计算域内，计算本水源地布设的开采方案时，把相邻水源地现状的开采方案也纳入计算中，以论证计算本水源地布设的不同开采方案对相邻水源地的影响。

（3）当计算区的某一侧是无限延伸时，也就是说开采方案引起的流场变化远远达不到这一侧的自然边界时，如果也不具备一条已知水头变化规律的“已知变水头的边界”时，可以把这一侧的模型边界向外推至开采方案引不起流场变化的数公里之外，作为已知的定水头边界处理。

2.选用合适的数学模型来描述

是潜水还是承压水还是承压转无压水，或者是二者、三者都有；单层还是多层含水层；各向同性还是各向异性；二维流还是准三维流还是三维流；稳定流还是非稳定流；以及初始条件、边界条件的数学描述。

3.单元剖分

在参数分区的基础上进行单元剖分，单元剖分时应当注意：①剖分的单元不能一个单元骑跨在两个参数区上；②用作拟合孔、预测孔的观测孔要剖分在节点上。

4.编程

自己编制计算程序，或者购买适合的计算软件。如果是自己编制计算程序，则要经过调试程序、检验程序，确认程序无误后，再投入正式使用。如果是购买适合的计算软件，则要经过学习、使用软件的培训。

5.计算时段剖分

先确定模型识别、模型检验所涉及起始日期、时间，结束日期、时间，然后，按照一定的递推关系进行计算时段的剖分。

6.初始流场、末刻流场的模拟

在统测水位绘制各含水层初始流场、末刻流场的基础上，模拟计算出剖分图上各含水层全部节点的初始水位值含庆、末刻水位值，作为数值法水量计算程序所用的初始流场、及对照末刻计算流场的实测流场。

7.模型识别

把所确定的模型识别起始日期到结束日期之间的源汇项数据按时段代入计算程序、把各区的参数初值作为模型的参数初值代入计算程序，运行程序，通过不断调试模型参数得到的拟合孔的计算历时曲线与实测的历时曲线进行拟合，调试出一组仿真度最高的模型参数。

8.模型检验

把所确定的模型检验起始日期到结束日期之间的源汇项数据按时段代入计算程序、把模型识别调试出的模型参数代入计算程序，主要看模型识别结束日期之后拟合孔的计算历时曲线，与实测的历时曲线的吻合程度，来检验模型识别阶段调试出的模型参数是否经得起“外推”的检验；如果“外推”段的拟合曲线误差太大，则应推倒识别阶段的模型参数，重新进行模型识别、模型检验，直到满足误差要求为止。

9.模型预报

经过模型识别、通过模型检验后确定了模型参数，即最终确定了数值模型，即可用其来进行模型预报。进行模型预报时，一般根据慧尘供水需要设计多个可供选择的开采方案，分别代入数值模型，来预测未来数十年（城市供水水源地一般不少于30a）后的流场，然后，通过对比、分析，选择其中较合理的开采方案作为水源地建设、施工设计的水文地质依据。

本章以下几节分别介绍不同水文地质条件的几种二维流有限元水量计算问题。

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5.4ml水等于5.4克。

解：因为水的密度ρ=1g/ml。

那么5.4ml水的质量=5.4mlx1g/ml=5.4g。

即5.4ml水重量等于5.4克。

水的基本性质

（1）水的形态

水具有多种状态：固态、液态、气态码者败、嫌谈超临界流体、超固体、超流体、费米子凝聚态、等离子态等。

（2）水的物理性质

水的密度为1kg/dm^3、沸点为99.975℃、凝固点为0℃、三相为0.01℃、比热容为4.186kJ/（迟颤kg·℃）、临界温度为374.2℃。

质量的计算公式

（1）密度计算公式：密度=质量/体积，即ρ=m/V。

（2）重力计算公式：重力=质量x重力加速度，即G=mg。

（3）牛顿第二定律计算公式：合力=质量x加速度，即F=ma。

重量单位之间的换算

1千克=2斤=1000克，1斤=500克。

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