CN113989431A - 一种地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于资源信息监测技术领域，公开了一种地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，包括安装水位水质监测***，将观测数据实时传输至监测服务中心；进行各岩层顶底板标高和实时水位的水文数据的采集，录入包括水文地质空间和属性基础数据管理模块和数据查询分析模块的水文地质基础数据管理***；将采集的各岩层顶底板标高、实时水位数据导入三维地下水模拟软件中执行三维水文地质结构模型的构建，并在模型中呈现实时水位；实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化。本发明基本完成对水文地质基础数据的分析和管理，为合理开发和利用地下水资源奠定了良好的基础，为更合理地开发利用资源提供辅助决策支持。

Description

一种地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法

技术领域

本发明属于资源信息监测技术领域，涉及一种地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法。

背景技术

水资源是人类赖以生存的宝贵资源，随着工农业的发展，对水的需求越来越大，人们对水资源的开发利用，从最初单纯依靠地表水转变为以开发地表水地下水并重，作为水资源的组成部分，地下水不仅具有重要的资源属性，而且具有重要的生态价值，影响地下水形成、赋存、运移的因素，勘察过程中获得的大量数据，对地下水资源进行评价与管理等许多信息都具有空间分布特征，是典型空间数据。由于地下水及其赋存介质埋藏于地面以下，所以对地下水的赋存条件和运动规律只能依靠水文地质勘察以及地下水动态监测来揭示。

地下水资源是指在一定期限内，能提供给人类使用的，且能逐年得到恢复的地下淡水量，是水资源的组成部分。通常以地面入渗补给量(包括天然补给量和开采补给量)计算其数量。因此，地下水资源的开采一般不应超过补给量，否则会给环境带来危害，使生态条件恶化。说到资源则都应该说下其评价问题，因资源是对应于人类社会发展程度而言的，因此对具动态的可再生特点的地下水资源评价，应在社会发展到不同时期进行再评价，做到及时为国家发展规划提供科学依据。生产和生活需要利用而又可能利用的地下水，统称地下水资源，是保障生产、生活需要所不可缺少的重要资源。为了合理地、长期地使用地下水资源，在开发之前，一般均应对其量和质作出评价，以便据此制定其开发利用和保护管理规划。地下水资源评价和地下水资源计算(或地下水水量计算)是两个词义相近但在实质上又有区别的概念。地下水资源计算，实际上就是选用某种公式，计算出某种类型水资源的数量。而地下水资源评价，应该包括计算区水文地质模型的概化、水量计算模型的选取和水量计算、对计算结果可靠性的评价和允许开采资源级别的确定等一系列的内容。

现有技术采用地下水模拟***(Groundwater Modeling System)，简称GMS进行图形处理，数据输入繁琐。而且现有技术缺少水文地质基础数据管理***，使得数据无法集中的保存，为后期的研究造成了不便，使得数据处理效率低。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，本发明提供了一种地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法。

本发明是这样实现的：地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，所述地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法包括：

第一步，收集研究区地质、水文地质资料，包括观测孔分布、地层、岩性、水位和水质，分析研究区岩层结构特征，分析各岩层顶底板标高和含水层水位动态特征，评价研究区地下水资源控制程度，确定控制程度较低的区域；

第二步，对控制程度较低的区域布置并施工观测钻孔，并在观测孔中安装水位水质监测***，实现含水层地下水水位和水质的实时观测，并将观测数据实时传输至监测服务中心；

第三步，对每一个观测孔岩层结构进行分析，通过岩层对此划分详细的岩层结构，并为每一层进行编号，计算每一层岩层的顶底板标；

第四步，根据空间坐标对研究区进行各岩层顶底板标高和实时水位的水文数据的采集，录入包括水文地质空间和属性基础数据管理模块和数据查询分析模块的水文地质基础数据管理***；

第五步，将采集的各岩层顶底板标高、实时水位数据导入三维地下水模拟软件FEFLOW中执行三维水文地质结构模型的构建，并在模型中呈现实时水位；

第六步，确定四条参考线：基准水位、黄色、橙色和红色警戒水位，并将四条水位线置于三维水文地质结构模型中，通过与实时水位线的空间位置对此实现地下水资源的动态监测；

第七步，通过FEFLOW软件实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化。

优选的，所述第一步具体包括：

(1)收集整理研究区原有地质、水文地质资料，包括各类勘探报告及其附图、水文补勘报告及其附表附图，初步分析研究区地层结构特征及地下水主要含水层，确定需要动态监测的地下水目的含水层；

(2)统计已有观测孔空间坐标、各岩层顶底板标高、目的含水层顶底板标高和水位数据，研究各岩层及目的含水层顶底板起伏变化及水位变化特征，根据含水层顶底板起伏变化及水位变化异常区确定控制程度较低的区域。

优选的，所述第二步具体包括：

通过数据管理模块完成控制程度较低的区域的水文信息的信息数据库的建立及数据管理、数据的查询与索引、数据导入/导出、连接、漫游、拓扑关系的建立、空间坐标系的定义功能；

通过数据前处理模块在建立地下水资源三维可视化动态监测结构模型前，对数据进行相应的处理以及确定建模的空间范围，使数据达到空间建模要求，从而为地下水资源三维可视化动态监测结构模型提供相应的数据支撑。数据前处理模块主要完成地下水资源三维可视化动态监测结构模型前的数据准备工作，包括绘制边界、指定边界类型、节点编辑、空间插值、数据输出功能；

通过数据后处理模块根据控制程度较低的区域的水文信息采样点通过空间内插或外推的方法对区域内的地下水资源结构体界面进行加密拟合处理，如果点数还不达到理想的效果，通过人机交互的方式往空间点的图层加入节点。

优选的，所述第四步具体包括：

通过水文地质空间和属性基础数据管理模块对基础数据的GIS统一管理获取水文地质空间和属性数据，采用基于转换器的数据融合，将不同格式的空间数据通过统一的交换格式转换成为GIS软件平台所能识别的格式，并将所有空间和属性数据导入到统一的关系数据库中，实现数据库对水文地质空间和属性基础数据的统一管理；

通过数据查询分析模块在GIS软件的支持下，可以动态地查询相关地理信息、更新水文地质钻孔分布图，以及实现对水文地质钻孔从空间到属性及从属性到空间的查询分析，并可以根据查询内容自动生成相关专题图。

优选的，所述第五步三维地下水模拟软件FEFLOW建立地下水数值模拟模型，具体包括：

其中：Ω表示模拟渗流区域；K表示渗透系数，单位为m/d；s表示自由面以下含水介质的贮水率，单位为l/m；W表示源汇项，单位为l/d；μ表示潜水含水层的重力给水度；P表示潜水面上的降水入渗和蒸发，单位为m/d；h₁(x，y，z)表示第一类边界上的水头，单位为m；f₁(x，y，z，t)表示第二类边界上的水分通量，单位为m³/m·d；K_n表示边界法向的渗透系数，单位为m/d；

表示边界外法线方向；Γ₀表示渗流区域的上边界，及地下水的自由水面；Γ₁表示渗流区第一类边界；Γ₂表示渗流区第二类边界。

优选的，所述第七步实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化具体包括：将概念模型转化成可视化数值模型利用FEFLOW软件的Solids功能，自动生成结构实体，建立三维地下水含水层的可视化模型。通过FEFLOW软件中的地图模块导入研究区的土地利用图对生成的三维模型进行贴图，了解研究区的各个部分的三维地下水的分布情况。

上述地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法通过地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建***实施，所述地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建***包括：

原始水文地质条件分析模块：用于收集研究区地质、水文地质资料，包括观测孔分布、地层、岩性、水位和水质，分析研究区岩层结构特征，分析各岩层顶底板标高和含水层水位动态特征，评价研究区地下水资源控制程度，确定控制程度较低的区域；

观测孔布置及水文信息观测模块：用于对控制程度较低的区域布置并施工观测钻孔，并在观测孔中安装水位水质监测***，实现含水层地下水水位和水质的实时观测，并将观测数据实时传输至监测服务中心；

观测孔岩层结构分析模块：用于对每一个观测孔岩层结构进行分析，通过岩层对此划分详细的岩层结构，并为每一层进行编号，计算每一层岩层的顶底板标；

水文数据采集模块：用于根据空间坐标对研究区进行各岩层顶底板标高和实时水位的水文数据的采集，录入包括水文地质空间和属性基础数据管理模块和数据查询分析模块的水文地质基础数据管理***；

三维水文地质结构模型构建模块：用于将采集的各岩层顶底板标高、实时水位数据导入三维地下水模拟软件FEFLOW中执行三维水文地质结构模型的构建，并在模型中呈现实时水位；

确定四条参考线模块：基准水位、黄色、橙色和红色警戒水位，并将四条水位线置于三维水文地质结构模型中，通过与实时水位线的空间位置对此实现地下水资源的动态监测；

切割可视化模块：用于通过FEFLOW软件实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化。

优选的，所述水位水质监测***具体包括：

数据管理模块，用于完成控制程度较低的区域的水文信息的信息数据库的建立及数据管理、数据的查询与索引、数据导入/导出、连接、漫游、拓扑关系的建立、空间坐标系的定义功能；

数据前处理模块，用于在建立地下水资源三维可视化动态监测结构模型前，对数据进行相应的处理以及确定建模的空间范围，使数据达到空间建模要求，从而为地下水资源三维可视化动态监测结构模型提供相应的数据支撑。数据前处理模块主要完成地下水资源三维可视化动态监测结构模型前的数据准备工作，包括绘制边界、指定边界类型、节点编辑、空间插值、数据输出功能；

数据后处理模块，用于根据控制程度较低的区域的水文信息采样点通过空间内插或外推的方法对区域内的地下水资源结构体界面进行加密拟合处理，如果点数还不达到理想的效果，通过人机交互的方式往空间点的图层加入节点。

优选的，所述水文地质基础数据管理***具体包括：

水文地质空间和属性基础数据管理模块，用于对基础数据的GIS统一管理获取水文地质空间和属性数据，采用基于转换器的数据融合，将不同格式的空间数据通过统一的交换格式转换成为GIS软件平台所能识别的格式，并将所有空间和属性数据导入到统一的关系数据库中，实现数据库对水文地质空间和属性基础数据的统一管理；

数据查询分析模块，用于在GIS软件的支持下，可以动态地查询相关地理信息、更新水文地质钻孔分布图，以及实现对水文地质钻孔从空间到属性及从属性到空间的查询分析，并根据查询内容自动生成相关专题图。

上述地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建***安装于资源信息监测终端。

综上所述，本发明具备的优点及技术效果为：本发明在很大程度上改善了水文地质基础数据的管理，基本完成了对水文地质基础数据的分析和管理，为合理开发和利用地下水资源奠定了良好的基础，为更合理地开发利用资源提供辅助决策支持。

本发明采用FEFLOW5.2(Finite Element Subsurface Flow&TransportSimulation System)软件作为平台，以Arcview GIS作为数据处理工具来对研究区进行数学模型模拟，FEFLOW具有良好的用户可视化操作界面，集成了GIS数据处理技术、先进的数值算法和方便的数据输入输出，是一款功能齐全、技术先进、操作性强的地下水模拟软件，可用于复杂三维非稳定水流和污染物运移的模拟。

附图说明

图1为本发明的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法的流程图；

图2为本发明的水位水质监测***的结构示意图。

图3为本发明的水文地质基础数据管理***的结构示意图。

附图标记说明：

1：数据管理模块；

2：数据前处理模块；

3：数据后处理模块；

4：水文地质空间和属性基础数据管理模块；

5：数据查询分析模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明提供的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法包括以下步骤：

S101：原始水文地质条件分析：收集研究区地质、水文地质资料，包括观测孔分布、地层、岩性、水位和水质，分析研究区岩层结构特征，分析各岩层顶底板标高和含水层水位动态特征，评价研究区地下水资源控制程度，确定控制程度较低的区域；

S102：观测孔布置及水文信息观测：对控制程度较低的区域布置并施工观测钻孔，并在观测孔中安装水位水质监测***，实现含水层地下水水位和水质的实时观测，并将观测数据实时传输至监测服务中心；

S103：观测孔岩层结构分析：对每一个观测孔岩层结构进行分析，通过岩层对此划分详细的岩层结构，并为每一层进行编号，计算每一层岩层的顶底板标；

S104：根据空间坐标对研究区进行各岩层顶底板标高和实时水位的水文数据的采集，录入包括水文地质空间和属性基础数据管理模块和数据查询分析模块的水文地质基础数据管理***；

S105：三维水文地质结构模型构建：将采集的各岩层顶底板标高、实时水位数据导入三维地下水模拟软件FEFLOW中执行三维水文地质结构模型的构建，并在模型中呈现实时水位；

S106：确定四条参考线：基准水位、黄色、橙色和红色警戒水位，并将四条水位线置于三维水文地质结构模型中，通过与实时水位线的空间位置对此实现地下水资源的动态监测；

S107：将概念模型转化成可视化数值模型利用FEFLOW软件的Solids功能，自动生成结构实体，建立三维地下水含水层的可视化模型；通过FEFLOW软件中的地图模块导入研究区的土地利用图对生成的三维模型进行贴图，清晰的了解研究区的各个部分的三维地下水的分布情况，实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化。

步骤S101具体包括：

(1)收集整理研究区原有地质、水文地质资料，包括各类勘探报告及其附图、水文补勘报告及其附表附图，初步分析研究区地层结构特征及地下水主要含水层，确定需要动态监测的地下水目的含水层；

(2)统计已有观测孔空间坐标、各岩层顶底板标高、目的含水层顶底板标高和水位数据，研究各岩层及目的含水层顶底板起伏变化及水位变化特征，根据含水层顶底板起伏变化及水位变化异常区确定控制程度较低的区域；

步骤S102中水位水质监测***具体包括：

数据管理模块1，用于完成控制程度较低的区域的水文信息的信息数据库的建立及数据管理、数据的查询与索引、数据导入/导出、连接、漫游、拓扑关系的建立、空间坐标系的定义等功能。

数据前处理模块2，用于在建立地下水资源三维可视化动态监测结构模型前，对数据进行相应的处理以及确定建模的空间范围，使数据达到空间建模要求，从而为地下水资源三维可视化动态监测结构模型提供相应的数据支撑。数据前处理模块主要完成地下水资源三维可视化动态监测结构模型前的数据准备工作，包括绘制边界、指定边界类型、节点编辑、空间插值、数据输出等功能。

数据后处理模块3，根据控制程度较低的区域的水文信息采样点通过空间内插或外推的方法对区域内的地下水资源结构体界面进行加密拟合处理，如果点数还不达到理想的效果，可以通过人机交互的方式往空间点的图层加入节点。

步骤S104中水文地质基础数据管理***具体包括：

水文地质空间和属性基础数据管理模块4，用于对基础数据的GIS统一管理获取水文地质空间和属性数据，采用基于转换器的数据融合，将不同格式的空间数据通过统一的交换格式转换成为GIS软件平台所能识别的格式，并将所有空间和属性数据导入到统一的关系数据库中，实现数据库对水文地质空间和属性基础数据的统一管理。

数据查询分析模块5，用于在GIS软件的支持下，可以动态地查询相关地理信息、更新水文地质钻孔分布图，以及实现对水文地质钻孔从空间到属性及从属性到空间的查询分析，并可以根据查询内容自动生成相关专题图。

本发明的水文地质基础数据的管理中在很大程度上改善了水文地质基础数据的管理，基本完成了对水文地质基础数据的分析和管理，为合理开发和利用地下水资源奠定了良好的基础，为更合理地开发利用资源提供辅助决策支持。

步骤S105中三维地下水模拟软件FEFLOW建立地下水数值模拟模型，具体包括：

其中：Ω表示模拟渗流区域；K表示渗透系数，单位为(m/d)；S表示自由面以下含水介质的贮水率，单位为(l/m)；W表示源汇项，单位为(l/d)；μ表示潜水含水层的重力给水度；户表示潜水面上的降水入渗和蒸发，单位为(m/d)；h₁(x，y，z)表示第一类边界上的水头，单位为(m)；f₁(x，y，z，t)表示第二类边界上的水分通量，单位为(m³/m·d)；K_n表示边界法向的渗透系数，单位为(m/d)；

表示边界外法线方向；Γ₀表示渗流区域的上边界，及地下水的自由水面；Γ₁表示渗流区第一类边界；Γ₂表示渗流区第二类边界。

本发明采用FEFLOW5.2(Finite Element Subsurface Flow&TransportSimulation System)软件作为平台，以Arcview GIS作为数据处理工具来对研究区进行数学模型模拟。FEFLOW具有良好的用户可视化操作界面，集成了GIS数据处理技术、先进的数值算法和方便的数据输入输出，是一款功能齐全、技术先进、操作性强的地下水模拟软件，可用于复杂三维非稳定水流和污染物运移的模拟。

步骤S107中实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化具体包括：将概念模型转化成可视化数值模型利用FEFLOW软件的Solids功能，自动生成结构实体，从而建立三维地下水含水层的可视化模型。通过FEFLOW软件中的地图模块导入研究区的土地利用图对生成的三维模型进行贴图，这样可以清晰的了解研究区的各个部分的三维地下水的分布情况。

实施例2

地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建***，用以实现实施例1的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，该地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建***包括：

原始水文地质条件分析模块：用于收集研究区地质、水文地质资料，包括观测孔分布、地层、岩性、水位和水质，分析研究区岩层结构特征，分析各岩层顶底板标高和含水层水位动态特征，评价研究区地下水资源控制程度，确定控制程度较低的区域；

观测孔布置及水文信息观测模块：用于对控制程度较低的区域布置并施工观测钻孔，并在观测孔中安装水位水质监测***，实现含水层地下水水位和水质的实时观测，并将观测数据实时传输至监测服务中心；

观测孔岩层结构分析模块：用于对每一个观测孔岩层结构进行分析，通过岩层对此划分详细的岩层结构，并为每一层进行编号，计算每一层岩层的顶底板标；

水文数据采集模块：用于根据空间坐标对研究区进行各岩层顶底板标高和实时水位的水文数据的采集，录入包括水文地质空间和属性基础数据管理模块和数据查询分析模块的水文地质基础数据管理***；

三维水文地质结构模型构建模块：用于将采集的各岩层顶底板标高、实时水位数据导入三维地下水模拟软件FEFLOW中执行三维水文地质结构模型的构建，并在模型中呈现实时水位；

确定四条参考线模块：基准水位、黄色、橙色和红色警戒水位，并将四条水位线置于三维水文地质结构模型中，通过与实时水位线的空间位置对此实现地下水资源的动态监测；

切割可视化模块：用于通过FEFLOW软件实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化。

优选的，所述水位水质监测***具体包括：

数据管理模块，用于完成控制程度较低的区域的水文信息的信息数据库的建立及数据管理、数据的查询与索引、数据导入/导出、连接、漫游、拓扑关系的建立、空间坐标系的定义功能；

数据前处理模块，用于在建立地下水资源三维可视化动态监测结构模型前，对数据进行相应的处理以及确定建模的空间范围，使数据达到空间建模要求，从而为地下水资源三维可视化动态监测结构模型提供相应的数据支撑。数据前处理模块主要完成地下水资源三维可视化动态监测结构模型前的数据准备工作，包括绘制边界、指定边界类型、节点编辑、空间插值、数据输出功能；

数据后处理模块，用于根据控制程度较低的区域的水文信息采样点通过空间内插或外推的方法对区域内的地下水资源结构体界面进行加密拟合处理，如果点数还不达到理想的效果，通过人机交互的方式往空间点的图层加入节点。

优选的，所述水文地质基础数据管理***具体包括：

水文地质空间和属性基础数据管理模块，用于对基础数据的GIS统一管理获取水文地质空间和属性数据，采用基于转换器的数据融合，将不同格式的空间数据通过统一的交换格式转换成为GIS软件平台所能识别的格式，并将所有空间和属性数据导入到统一的关系数据库中，实现数据库对水文地质空间和属性基础数据的统一管理；

数据查询分析模块，用于在GIS软件的支持下，可以动态地查询相关地理信息、更新水文地质钻孔分布图，以及实现对水文地质钻孔从空间到属性及从属性到空间的查询分析，并根据查询内容自动生成相关专题图。

优选的，一种资源信息监测终端，所述资源信息监测终端安装有所述的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建***。

本发明提供的地下水资源三维可视化与分析***，其设计目标是以真三维模型来恢复水文地质体的结构、形态特征以及空间展布，使地质工作者可以进一步直观、清楚地观察目标，对其进行旋转、虚拟漫游、切片分析、虚拟钻探等操作，动态地研究其内部细节，了解目标对象与周围地质环境之间的关系，实现地质信息的定量分析与探索利用。三维可视化与分析***较之传统的信息***，具有突出的优越性。它能提供逼真的三维动态显示效果，使不熟悉地质结构和构造复杂性的人员对地质空间关系也能有一个十分直观的认识；同时它能提供强大的可视化功能，帮助地质工作者对复杂的地质现象进行理解和判别，可为勘察、试验工作提供验证和解释。

尽管已经描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，包括：

第一步，收集研究区地质、水文地质资料，包括观测孔分布、地层、岩性、水位和水质，分析研究区岩层结构特征，分析各岩层顶底板标高和含水层水位动态特征，评价研究区地下水资源控制程度，确定控制程度较低的区域；

第二步，对控制程度较低的区域布置并施工观测钻孔，并在观测孔中安装水位水质监测***，实现含水层地下水水位和水质的实时观测，并将观测数据实时传输至监测服务中心；

第三步，对每一个观测孔岩层结构进行分析，通过岩层对此划分详细的岩层结构，并为每一层进行编号，计算每一层岩层的顶底板标；

第四步，根据空间坐标对研究区进行各岩层顶底板标高和实时水位的水文数据的采集，录入包括水文地质空间和属性基础数据管理模块和数据查询分析模块的水文地质基础数据管理***；

第五步，将采集的各岩层顶底板标高、实时水位数据导入三维地下水模拟软件FEFLOW中执行三维水文地质结构模型的构建，并在模型中呈现实时水位；

第六步，确定四条参考线：基准水位、黄色、橙色和红色警戒水位，并将四条水位线置于三维水文地质结构模型中，通过与实时水位线的空间位置对此实现地下水资源的动态监测；

第七步，通过FEFLOW软件实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化。

2.如权利要求1所述的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，所述第一步具体包括：

(1)收集整理研究区原有地质、水文地质资料，包括各类勘探报告及其附图、水文补勘报告及其附表附图，初步分析研究区地层结构特征及地下水主要含水层，确定需要动态监测的地下水目的含水层；

(2)统计已有观测孔空间坐标、各岩层顶底板标高、目的含水层顶底板标高和水位数据，研究各岩层及目的含水层顶底板起伏变化及水位变化特征，根据含水层顶底板起伏变化及水位变化异常区确定控制程度较低的区域。

3.如权利要求1所述的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，所述第二步具体包括：

通过数据管理模块完成控制程度较低的区域的水文信息的信息数据库的建立及数据管理、数据的查询与索引、数据导入/导出、连接、漫游、拓扑关系的建立、空间坐标系的定义功能；

通过数据前处理模块在建立地下水资源三维可视化动态监测结构模型前，对数据进行相应的处理以及确定建模的空间范围，使数据达到空间建模要求，从而为地下水资源三维可视化动态监测结构模型提供相应的数据支撑；数据前处理模块主要完成地下水资源三维可视化动态监测结构模型前的数据准备工作，包括绘制边界、指定边界类型、节点编辑、空间插值、数据输出功能；

通过数据后处理模块根据控制程度较低的区域的水文信息采样点通过空间内插或外推的方法对区域内的地下水资源结构体界面进行加密拟合处理，如果点数还不达到理想的效果，通过人机交互的方式往空间点的图层加入节点。

4.如权利要求1所述的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，所述第四步具体包括：

通过水文地质空间和属性基础数据管理模块对基础数据的GIS统一管理获取水文地质空间和属性数据，采用基于转换器的数据融合，将不同格式的空间数据通过统一的交换格式转换成为GIS软件平台所能识别的格式，并将所有空间和属性数据导入到统一的关系数据库中，实现数据库对水文地质空间和属性基础数据的统一管理；

通过数据查询分析模块在GIS软件的支持下，可以动态地查询相关地理信息、更新水文地质钻孔分布图，以及实现对水文地质钻孔从空间到属性及从属性到空间的查询分析，并可以根据查询内容自动生成相关专题图。

5.如权利要求1所述的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，所述第五步三维地下水模拟软件FEFLOW建立地下水数值模拟模型，具体包括：

其中：Ω表示模拟渗流区域；K表示渗透系数，单位为m/d；S表示自由面以下含水介质的贮水率，单位为1/m；W表示源汇项，单位为1/d；μ表示潜水含水层的重力给水度；户表示潜水面上的降水入渗和蒸发，单位为m/d；h₁(x，y，z)表示第一类边界上的水头，单位为m；f₁(x，y，z，t)表示第二类边界上的水分通量，单位为m³/m·d；K_n表示边界法向的渗透系数，单位为m/d；

表示边界外法线方向；Γ₀表示渗流区域的上边界，及地下水的自由水面；Γ₁表示渗流区第一类边界；Γ₂表示渗流区第二类边界。

6.如权利要求1所述的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，所述第七步实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化具体包括：将概念模型转化成可视化数值模型利用FEFLOW软件的Solids功能，自动生成结构实体，建立三维地下水含水层的可视化模型；通过FEFLOW软件中的地图模块导入研究区的土地利用图对生成的三维模型进行贴图，了解研究区的各个部分的三维地下水的分布情况。

7.如权利要求1～6任意一项所述地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，通过地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建***实施，所述地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建***包括：

原始水文地质条件分析模块：用于收集研究区地质、水文地质资料，包括观测孔分布、地层、岩性、水位和水质，分析研究区岩层结构特征，分析各岩层顶底板标高和含水层水位动态特征，评价研究区地下水资源控制程度，确定控制程度较低的区域；

观测孔布置及水文信息观测模块：用于对控制程度较低的区域布置并施工观测钻孔，并在观测孔中安装水位水质监测***，实现含水层地下水水位和水质的实时观测，并将观测数据实时传输至监测服务中心；

观测孔岩层结构分析模块：用于对每一个观测孔岩层结构进行分析，通过岩层对此划分详细的岩层结构，并为每一层进行编号，计算每一层岩层的顶底板标；

水文数据采集模块：用于根据空间坐标对研究区进行各岩层顶底板标高和实时水位的水文数据的采集，录入包括水文地质空间和属性基础数据管理模块和数据查询分析模块的水文地质基础数据管理***；

三维水文地质结构模型构建模块：用于将采集的各岩层顶底板标高、实时水位数据导入三维地下水模拟软件FEFLOW中执行三维水文地质结构模型的构建，并在模型中呈现实时水位；

确定四条参考线模块：基准水位、黄色、橙色和红色警戒水位，并将四条水位线置于三维水文地质结构模型中，通过与实时水位线的空间位置对此实现地下水资源的动态监测；

切割可视化模块：用于通过FEFLOW软件实现三维水文地质结构模型任意具***置的切割可视化。

8.如权利要求7所述的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，所述水位水质监测***具体包括：

数据管理模块，用于完成控制程度较低的区域的水文信息的信息数据库的建立及数据管理、数据的查询与索引、数据导入/导出、连接、漫游、拓扑关系的建立、空间坐标系的定义功能；

数据前处理模块，用于在建立地下水资源三维可视化动态监测结构模型前，对数据进行相应的处理以及确定建模的空间范围，使数据达到空间建模要求，从而为地下水资源三维可视化动态监测结构模型提供相应的数据支撑；数据前处理模块主要完成地下水资源三维可视化动态监测结构模型前的数据准备工作，包括绘制边界、指定边界类型、节点编辑、空间插值、数据输出功能；

数据后处理模块，用于根据控制程度较低的区域的水文信息采样点通过空间内插或外推的方法对区域内的地下水资源结构体界面进行加密拟合处理，如果点数还不达到理想的效果，通过人机交互的方式往空间点的图层加入节点。

9.如权利要求7所述的地下水资源三维可视化动态监测结构模型的构建方法，其特征在于，所述水文地质基础数据管理***具体包括：

水文地质空间和属性基础数据管理模块，用于对基础数据的GIS统一管理获取水文地质空间和属性数据，采用基于转换器的数据融合，将不同格式的空间数据通过统一的交换格式转换成为GIS软件平台所能识别的格式，并将所有空间和属性数据导入到统一的关系数据库中，实现数据库对水文地质空间和属性基础数据的统一管理；

数据查询分析模块，用于在GIS软件的支持下，可以动态地查询相关地理信息、更新水文地质钻孔分布图，以及实现对水文地质钻孔从空间到属性及从属性到空间的查询分析，并根据查询内容自动生成相关专题图。

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