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垃圾填埋场地下水可视化

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1 算例简介 2 操作步骤 2.1 新建项目 2.2 高程与底图可视化 2.3 模拟区与垃圾填埋场shp文件可视化 2.4 水流模型结果可视化 2.5 水流模型智子追踪 2.6 溶质运移模型结果可视化 2.7 场地污染渗漏量 3 小结

算例简介

本算例对规划中的垃圾填埋场进行环境影响评价，预测垃圾渗漏液在地下含水层中的污染烟羽，并预测是否对该区域的抽水井和河流水质产生影响。基于垃圾填埋场环境影响评价I算例的水流与溶质运移模型结果，对研究区域高程图、形文件、水流边界条件、水位分布、粒子追踪结果、污染物烟羽、污染物泄露量等进行时空四维展示。

背景图

操作步骤

新建项目​

  1. 打开Envifusion软件，若软件界面仍有其他项目，点击菜单栏按钮关闭当前项目文件。

高程与底图可视化​

首先，导入研究区域的高程和底图

  1. 点击文件菜单栏中的打开选项，或点击界面上方的按钮，打开打开文件对话框。

  2. 选择058_LandfillVisual文件夹中的elev_10.tif文件，在对象浏览器中生成elev_10.tif图层，在该图层对应的属性对话框中点击应用，导入高程信息。

  3. tif格式的高程信息保存在网格数据中，首先将其变为散点数据，以便之后的操作。点击工具箱->网格->网格属性->散点属性，创建网格属性->散点属性1图层，在属性面板中勾选保留网格数据选项，点击应用完成设置。

  4. 使用高程数据Band1对当前的2D图形进行标量扭曲。点击工具箱->空间拓扑->标量扭曲，创建标量扭曲1图层。在该图层属性面板上方点击显示/隐藏高级属性按钮，在数据子面板下，将缩放因子设为5；在渲染子面板中，为方便后续展示，将坐标变换属性中的Z平移设为-300，点击应用完成设置。

  5. 在对象浏览器中选中标量扭曲1图层，点击工具箱->曲面->曲面->蒙板，生成曲面蒙板1图层。在属性窗口渲染子面板中，将色彩改为纯色；为方便后续展示，将坐标变换属性中的Z平移设为-300；在曲面蒙板选项中，导入058_LandfillVisual文件夹下的easttex.png文件，并将其设置为材质，点击应用按钮完成设置。在视图窗口中可以看到带有三维高程起伏的高程图。

模拟区与垃圾填埋场shp文件可视化​

导入表示模拟区域与垃圾填埋场位置的形文件。

  1. 点击文件菜单栏中的打开选项，或点击界面上方的按钮，打开打开文件对话框。

  2. 选择058_LandfillVisual\shp文件夹中的Boundary_arcs.shp文件，点击确认按钮导入文件，对象浏览器中生成Boundary_arcs.shp图层，在该图层对应的属性对话框中点击应用，导入表示模拟区域的形文件。

  3. 在对象浏览器中选中Boundary_arcs.shp图层，点击工具箱->折线->折线->飘带，生成折线->飘带1图层。在属性窗口数据子面板下，将固定宽度设为8.5；在渲染子面板坐标变换选项下，将平移项Z设置为900；色彩设置为纯色，点击应用完成设置。

  4. 选择058_LandfillVisual\shp文件夹中的landfill_arcs.shp文件，点击确认按钮导入文件，对象浏览器中生成landfill_arcs.shp图层，在该图层对应的属性对话框中点击应用，导入表示垃圾填埋场位置的形文件。

  5. 在对象浏览器中选中landfill_arcs.shp图层，点击工具箱->折线->折线->圆柱，生成折线->圆柱1图层。在属性窗口数据子面板下，将圆柱半径改为9；在渲染子面板坐标变换选项下，将平移项的Z设置为1100，缩放项的Z设置为10；色彩设置为纯色。点击应用完成设置，关闭曲面蒙板1图层显示，打开标量扭曲1图层显示，视图窗口如下图所示。

水流模型结果可视化​

导入MODFLOW水流模型结果。

  1. 点击文件菜单栏中的打开选项，或点击界面上方的按钮，打开打开文件对话框。

  2. 选择058_LandfillVisual \landfill.modflow文件夹中的efModFlow2005.nam文件。对象浏览器中生成efModFlow2005.nam图层，在该图层对应的属性对话框中点击应用，导入MODFLOW文件。其中hds文件为水头文件，lmt6文件为MODFLOW生成的链接文件，其中记载了边界信息、参数信息、以及逐网格的水力梯度信息。

  3. 由于导入的模型文件与2.2-2.3步骤导入的文件坐标不同，需要对模型网格进行空间转换。在对象浏览器中选中efModFlow2005.nam图层，点击工具箱->空间拓扑->空间变换，生成空间变换1图层。在该图层属性窗口数据属性下，将平移项X、Y和Z分别设置为612087、3427321和0，将缩放项Z设置为5，点击应用完成设置。

  4. 在对象浏览器中选中空间变换1图层，点击工具箱->网格->阈值裁切，生成阈值裁切1图层，将其重命名为井-阈值裁切1图层。在该图层属性面板数据子面板下，将标量数列设为网格ef井，根据模型抽水量，将最小值设为-2830，最大值设为-1；在渲染子面板中，将色彩设为网格ef井，坐标变换选项下，将平移项的Z设置为50，，点击应用完成设置。关闭折线->圆柱1图层显示，视图窗口如下图所示：

  5. 在对象浏览器中选中空间变换1图层，点击工具箱->网格->阈值裁切，生成阈值裁切1图层，将其重命名为水位-阈值裁切1图层。在该图层属性面板数据子面板下，将标量数列选为网格ef水头，最小值设置为0，最大值设为300，不勾选反选选项。

    在渲染子面板中，将渲染方式设为曲面，将色彩选为ef水头，点击下方的使用独立调色板按钮，单独为该图层设置调色板，点击选择预设调色板按钮，打开选择预设调色板对话框，选择适宜的调色板，本算例中使用Viridis调色板，点击确定退出对话框，点击应用完成图层属性设置。

    关闭标量扭曲1图层显示，视图窗口如下图所示：

  6. 修改水位-阈值裁切1图层属性面板渲染子面板中的渲染方式，修改相应参数，查看不同渲染方式下的水位可视化结果。

    在渲染子面板中，将渲染方式修改为矢量流线。在矢量流线属性下，将流线长度设为0.03，点击应用查看水位数据矢量流线渲染结果。

    在渲染子面板中，将渲染方式修改为矢量箭头。在箭头参数属性下，勾选方向矢量，将矢量数量设为ef径流量，勾选缩放选项，将缩放因子设为120，点击应用查看水位数据矢量箭头渲染结果。

    在渲染子面板中，将渲染方式修改为透视体，点击应用查看水位数据透视体渲染结果。

水流模型粒子追踪​

基于水位分布计算流场，基于流场梯度设置粒子进行追踪。

  1. 为方便操作，提取模型第一层网格作为追踪对象。在对象浏览器中选中空间变换1图层，点击工具箱->网格->结构网格->提取子网格，生成提取子网格1图层，在该图层的属性对话框中，将子网格坐标选项中的Z方向设置为0到0，点击应用提取第一层网格。

  2. 在对象浏览器中选中提取子网格1图层，点击工具箱->网格->阈值裁切，生成阈值裁切1图层。在该图层属性面板数据子面板下，将标量数列选为ef水头，最小值设置为0，最大值设为300，不勾选反选选项；在渲染子面板中将渲染方式设置为曲面网络，点击应用得到模拟区范围内网格。

  3. 在对象浏览器中选中阈值裁切1图层，点击工具箱->网格->网格中心->散点，生成网格中心->散点1图层。点击应用完成设置，为粒子追踪提供粒子源。

  4. 在对象浏览器中选中阈值裁切1图层，点击模拟->梯度场->向量->流线，在选择图层对话框中，为向量场选择阈值裁切1图层，为粒子源选择网格中心->散点1图层，点击确定生成向量->流线1图层。

    在该图层属性面板数据子面板中，向量选为ef径流量，勾选表面追踪，追踪方向选择向前；在渲染子面板中，将色彩设为ef水头，点击使用独立调色板选项，点击选择预设调色板按钮，打开选择预设调色板对话框选择适宜的调色板，本算例中使用GrayRed调色板，点击应用完成设置，粒子迹线如视图窗口所示。

  5. 在对象浏览器中选中向量->流线1图层，点击工具箱->地理地质->降维等值，生成降维等值1图层。在该图层属性面板数据子面板下，数据系列选择ef积分时间，等值面设置为1e-7；在渲染子面板中，将色彩设置为ef水头，将风格属性下的点宽设为5，并勾选下方的将点渲染为圆球选项。点击应用得到粒子追踪迹线上积分时间为1的点。

  6. 在对象浏览器中选中降维等值1图层，点击视图->动画打开动画面板。取消时钟1-Time动画轨的显示。在动画面板上方选择按帧数播放，帧数设为400。在动画列表中选择降维等值1图层，选择等值刻度属性，点击动画轨左侧添加按钮，添加动画时钟轨。

    双击该动画轨，在编辑窗口编辑不同时间点对应数值（1e-7，25），内插方式选择线性内插。输入完成之后点击确定完成设置。上述设置表示，降维等值1图层中的粒子，随着粒子追踪图层中的迹线，从积分时间1e-7位置运动到25位置。

  7. 时间变量编辑完成后，点击界面上方播放按钮，播放动画。也可点击文件->保存动画按钮将设置的动画保存为avi格式文件。

溶质运移模型结果可视化​

导入MT3DMS溶质运移模型结果。

  1. 点击文件菜单栏中的打开选项，或点击界面上方的按钮，打开打开文件对话框。

  2. 选择058_LandfillVisual \landfill.mt3dms文件夹中的MT3D.CNF文件。对象浏览器中生成MT3D.CNF图层，在该图层对应的属性对话框中点击应用，导入MT3DMS文件。

  3. 在对象浏览器中选中MT3D.CNF图层，点击工具箱->空间拓扑->空间变换，生成空间变换2图层。在该图层属性窗口数据属性下，将平移项X、Y和Z分别设置为612087、3427321和0，将缩放项Z设置为5，点击应用完成设置。

  4. 在对象浏览器中选中空间变换2图层，点击模拟->数据补齐->时间补齐（定序），生成定序时间补齐1图层。在该图层属性面板数据子面板中，将时间步长设为10，点击应用为溶质运移模型结果进行时间加密。

  5. 在对象浏览器中选中定序时间补齐1图层，点击工具->空间拓扑->等维裁切，生成等维裁切1图层。在该图层属性面板数据子面板下，切块类型选择数据系列，数据系列选择ef浓度_MT3D001，裁切值设置为20000，勾选反转选项；渲染子面板下的色彩选项选择ef浓度_MT3D001，点击应用完成设置，将模拟区外区域切除。将折线->圆柱1图层设为可见，视图窗口如下图所示：

  6. 在对象浏览器中选中等维裁切1图层，点击工具->空间拓扑->等维裁切，生成等维裁切2图层。在该图层属性面板数据子面板下，切块类型选择数据系列，数据系列选择ef浓度_MT3D001，裁切值设置为1，不勾选反转选项。

    由于初始时间污染物浓度为零，因此在时间步窗口，将时间步选至20或以后的时间。在渲染子面板下的色彩选项选择ef浓度_MT3D001，点击显示/隐藏颜色图例按钮，点击应用完成设置，切除污染物浓度较小的区域，得到污染烟羽分布，如下图所示：

  7. 在对象浏览器中选中等维裁切1图层，点击工具箱->标注->时间->标注，生成时间标注1图层。在该图层属性面板数据子面板下，将小数位设为0，前缀设为时间：，后缀设为天，点击应用完成设置。

  8. 在动画面板中将模式改为按时间步播放，取消降维等值1-等值刻度（-1）动画轨的显示，打开时钟1-Time动画轨的显示。点击动画播放工具，查看垃圾填埋场污染烟羽的动态变化，污染物随着地下水的流动向南迁移，被东部的抽水井捕获。

    注：在播放污染羽动画时，动画面板中需要取消降维等值1-等值刻度（-1）动画轨的显示，打开时钟1-Time动画轨，展示污染羽随系统时间的动态变化。

场地污染渗漏量​

利用每个网格中污染物浓度与网格体积进行积分，计算场地泄漏量。

  1. 在对象浏览器中选中等维裁切1图层，点击工具箱->属性->积分，生成属性积分1图层。点击应用对研究区域内污染物进行积分。

  2. 在对象浏览器中选中属性积分1图层，点击工具箱->属性->计算器，生成属性计算器1图层，将其重命名为渗漏量-属性计算器1图层。在该图层属性面板数据子面板中，将结果数列名称设为ef渗漏量，计算公式中输入ef浓度_MT3D001/1000000*0.3（进行单位换算与孔隙度换算），其中ef浓度_MT3D001通过点击下方的标量值获得，点击应用完成渗漏量计算。

  3. 在对象浏览器中选中渗漏量-属性计算器1图层，点击工具箱->标注->标注属性，生成标注属性1图层。在该图层属性面板数据子面板中，将数列名称设为ef渗漏量，格式控制为浮点数，小数位设为0，前缀设为场地泄露量：，后缀设为千克；在渲染子面板中，在文本位置属性中，取消使用窗体位置选项，勾选指定位置选项，在视图1渲染窗口，使用鼠标左键拖动属性标注文本框到适宜位置，点击应用完成设置。

    点击界面上方播放按钮，播放污染运移与渗漏量标注动画。也可点击文件->保存动画按钮将设置的动画保存为avi格式文件。

小结

完成本算例后，可以学到以下内容：

  • 如何导入污染场地基本信息，包括场地高程、底图和代表模拟区域和垃圾填埋场位置的形文件；
  • 不同数据来源的数据需要进行坐标变换统一位置；
  • 如何导入MODFLOW模型文件，并通过裁切和渲染方式设置的方法对结果进行可视化；
  • 如何利用MODFLOW水流模型结果创建流场信息；
  • 如何基于流场信息进行粒子追踪；
  • 如何用动画展示粒子追踪；
  • 如何导入和展示MT3DMS模型的污染物运移结果。