19.1.1 正确使用LAYCON选项 |
  
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19.1.1 正确使用LAYCON选项 |
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MODFLOW LAYCON选项的定义
在建模前期，合适的模型层代码LAYCON规范对是否可以收敛解算结果非常重要。
●LAYCON=0
模拟开始时指定导水系数和储水系数，且运行期间不受水位变化的影响。
●LAYCON=1
模拟开始时指定渗透系数，且导水系数随水位变化而变化。
其中Tjik为每个单元格的导水系数，hjik和botjik分别为水头和每个单元格的底部高程。储水系数在模拟开始时为指定值，且不受水位变化的影响。
●LAYCON=2（承压/非承压切换选项 #1）
模拟开始时指定导水系数，此值不随水位变化而变化。同时指定两个储水系数，且MODFLOW根据水位高程和单元格顶部高程关系在两者之间切换：
当hjik≥topjik时，Sjik=S1jik，承压水储水系数（贮水率）
当hjik＜topjik时，Sjik=S2jik，非承压水储水系数（给水度）
●LAYCON=3（承压/非承压切换选项 #2）
模拟开始时指定渗透系数，且导水系数随水位变化：
同时指定两个储水系数，且MODFLOW根据水位高程和单元格顶部高程关系在两者之间切换：
当hjik≥topjik时，Sjik=S1jik，承压水储水系数（贮水率）
当hjik＜topjik时，Sjik=S2jik，非承压水储水系数（给水度）
LAYCON选项的含义
LAYCON的这些选项不应该严格的与承压、非承压和可变情况对等起来。例如，当导水系数与其初始值只有微小的变化，非承压含水层使用LAYCON=0或LAYCON=1模拟的结果相似。同样，当含水层在承压和非承压之间变化时，使用LAYCON=2或=3的模拟结果相似。导水系数变化相对较小时，如果指定的储水系数适宜，则LAYCON=0或=2的瞬时解算结果均适用。在Hantush的文章中，认为小于10%的导水系数变化都是无关紧要的，在数值建模中我们还可以比这个范围更宽，因为渗透系数的数量级都是估计的，甚至渗透厚度发生50%的变化对我们的分析影响也不会太大。当然，以上讨论不适用于含水层厚度是关键指标的情况。
LAYCON值的选择对模型收敛影响显著。一般来说，MODFLOW比较容易处理LAYCON=0或=2的情况。首先，因为导水系数在计算过程中不发生变化，减少了计算过程；其次，系数矩阵的位置不会变化，改善了解算器的性能；最后也可能是最重要的，避免了水位迭代产生的各种问题，包括迭代期间的过早干枯，干湿循环不收敛，或人为干枯单元格边界失效。
在建模早期，适宜的LAYCON选项很重要，因为在这个时期，要进行大量工作来得到解算收敛。由于最初的模型和最终模型之间一般有很大的差距，这时在模型收敛上花费很多时间是不经济的。
推荐的LAYCON选项
水流建模的目的是为了得到一个有用的地下水系统近似模型，而非“精确”表达。建模过程中很重要的一条准则是相对迅速的得到大概情况。不管含水层是承压还是非承压，推荐LAYCON初始设置为0或2。