15.3 初始条件 |
  
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15.3 初始条件 |
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稳定流和非稳定流模拟的初始条件
初始条件描述了在开始模拟时刻水头和浓度在全模型区的分布情况。在稳定流模拟中，初始条件主要影响模型计算收敛所需的时间，即使用户不设置初始条件，各类地下水模拟界面所设置的默认初始条件常常也能得到稳定的收敛结果。然而，在非稳定流模拟中，初始条件极大地影响了模拟结果。初始条件的设置误差会通过非稳定流模拟传递，最终导致不真实的预测结果。所以，经常选用稳定流的水流模拟结果、或是非稳定流的溶质运移模拟结果作为初始条件，这些都可以保证进入非稳定流的模拟的初始条件已经通过质量平衡检验。
设置水头初始条件的一种本能选择是使用观测水位插值结果，即通过观测所有观测孔、抽水井和有关地表水体的水位，编制地下水等水位线图，再对各结点插值而得。实践中也的确有一部分模型选择该方法，但需注意的是：在非稳定流模拟的初期阶段，模型既要对应力期的变化做出反应，又要协调匹配所设置的水文地质条件和参数。由于计算区太大而观测孔数又过少，特别是山区，不可能绘制完整的等水位线图。所以更常见的办法是使用稳定流的模拟校准结果作为非稳定流的初始水头，确保初始水位和模型的水文地质条件、以及参数设置相匹配。从而避免了在直接使用观测水位插值结果方法中会出现的问题。
以下是初始水头设置的常见准则：
1. 初始水头的设置值高于模型顶板，保证不人为产生疏干单元；
2. 当考虑潜水蒸发时，应将初始水头设置于模型底板，避免产生大量蒸发；
3. 对于非饱和带而言，可以基于稳定入渗和蒸散发速率简单计算的孔隙水压力，并将其作为初始条件。
溶质运移模拟的初始条件
将特定的观测浓度分布（例如，基于观测浓度的插值结果）作为非稳定流模拟的初始条件，经常会导致错误的预测结果。这种现象的产生是由于在野外勘查中，很少能真正测到最高的浓度，此外不同的插值将产生多样的预测结果。因此，最好选用预估的污染源项作为溶质运移的起始点，即使源项可能无法精确定义。这些源项可以用于校准溶质运移模型，以及为下一阶段的模拟提供初始条件。如果源项无法获取，可采用的方法是使用反向模型的解析解反求观测到的污染烟羽源项。