ПРОГРАММА MODTECH

Программный комплекс ModTech 3.14 разработан ЗАО «Геолинк- Консалтинг» (www.geolink-consulting.ru) и, по существу, является Российским аналогом программы ModFlow (см. раздел 7.2), который может выступать, как препроцессор к ней, либо использовать свой расчетный модуль. Организация моделирования взаимосвязи ППВ в программе ModTech организована аналогично пакетам программы ModFlow STR и SFR1 (см. разделы 7.2.2, 7.2.3).

ПРОГРАММА HYDROGEOSPHERE

HydroGeoSphere - интегрированная модель формирования водного цикла, включающая поверхностный и подземный сток с водосбора, более 10 лет разрабатывается в университете г. Ватерлоо, Канада [Therrien et al, 2010]. Данная модель включает блок движения подземных вод, блок поверхностного (склонового стока) и блок движения воды в руслах. Блок движения подземных вод в данной модели описывается общей моделью насыщенно-ненасыщенной фильтрации от поверхности земли до отметки водоупора. Алгоритмический метод решения уравнения насыщенно-ненасыщенной фильтрации и расчетная сетка модели основаны на методе конечных элементов [Ломакин и др., 1988]. При этом уровень грунтовых вод, как верхняя граница модели не выделяется, а вычисляется в процессе моделирования и соответствует отметке, на которой высота давления равна нулю.

Для моделирования движения воды в руслах используется гидравлическая модель (см. раздел 4.1), основанная на уравнении баланса и движения воды в русле типа (4.4):

где F - площадь поперечного сечения; г - удельный расход взаимосвязи ППВ; v - средняя для поперечного сечения скорость потока; К_г - параметр гидравлического сопротивления русла; h_p - глубина воды; z_p - отметка дна русла.

Для вычисления средней по сечению скорости потока в программе HydroGeoSphere используются несколько моделей, базирующихся на различных физических предпосылках о течении воды в водотоке, которые отражаются в соответствующих выражениях для параметра гидравлического сопротивления русла К_г.

Первая модель описывает ламинарное течение в мелком (малом) водотоке. В этом случае параметр гидравлического сопротивления русла К, пропорционален квадрату глубины водотока h_p:

где р - плотность воды, г - коэффициент вязкости, g - ускорение свободного падения.

Вторая модель движения потока применима для турбулентного режима движения воды в русле при квадратичном или двучленном законе сопротивления потока. При этом параметр гидравлического сопротивления русла К_г вычисляется как:

где Q зависит от того, как описываются коэффициенты сопротивления: формулой Маннинга (7.5а), Шези (7.56) или Дарси-Вейсбаха (7.5в):

где R_g - гидравлический радиус, вычисляемый в соответствии с (4.6); п - коэффициент шероховатости Маннинга; С - коэффициент Шези; /- безразмерный коэффициент сопротивления Дарси-Вейсбаха.

Для вычисления расхода взаимосвязи поверхностных и подземных вод г в данной модели используется общая зависимость (1.5), в которую входит разница напоров в водотоке и граничном блоке водоносного пласта, а параметр несовершенства ао вычисляется с использованием коэффициента фильтрации (если блок полностью водонасыщен) или коэффициента влагопереноса (если этот блок ненасыщен).