地質災害數值模擬軟體市場前景

Ⅰ 數值模擬

數值模擬（數值法）是對數學模型的一種近似解法，它僅能求出計算域內有限點某個時刻水頭的近似值，這個值在實際應用中可以滿足精度要求。數值法可以解決許多復雜水文地質條件下的滲流計算問題，應用十分廣泛。如用於大中型水源地、地下水的補徑排條件復雜、滲流區形狀不規則、含水介質為非均質各向異性等條件下，確定水頭分布和流量計算。

（一）滲流區域離散化（以二維流為例）

採用數值模擬技術研究地下水的運動，首先將要研究的水文地質模型內的含水層離散化。所謂離散化，就是將要研究的滲流區非均質各向異性含水層，按照一定的方式剖分（分割）成許多相互聯系的小均衡區，在每個小均衡區內是均質各向同性的。在每個小的均衡區內，其含水層參數視為常數；其中心水頭值或有條件下的平均水頭值視為小均衡區內水頭代表值。剖分通常採用兩種形式（矩形、多邊形）進行。

1.矩形均衡域

它是用兩組正交的平行線把均衡區分為許多小的矩形均衡域，如圖7-3所示。在剖分時約定：①定水頭或已知水頭邊界（一類邊界）應從小均衡域的中心通過；②隔水邊界（二類邊界）與小均衡域的邊界重合。這種剖分方法類似於直角坐標系，用適當的編號標定小區域及節（結）點（小均衡域的中心點）。常用的術語有：

圖7-3 滲流區被剖分成矩形小均衡域

（據李俊亭等，1987）

1）點、行、列，點（節點）為小區域的中心點，網格的橫向稱行，豎向稱列。

2）步長，分為空間步長（Δx，Δy，Δz）（圖7-3）和時間步長（Δt）。

3）小區域及節點編號統一記為（i，j），表示小區域及節點位於第i行第j列。

2.多邊形均衡域

由於多邊形均衡域與復雜邊界的幾何形狀比較接近，因此使用較多。它是先按三角形剖分滲流域，再以三角形為基礎構成多邊形均衡域，見圖7-4。常用的術語及注意事項：

1）點元、面元、線元，三角形的邊稱線元，三角形的頂點稱點元（節點或結點），三角形的面積稱面元；

2）要求剖分時三角形的單個內角取30°～90°；

3）滲流區剖後的面積與原面積要吻合，既不要重復也不要開裂。

（二）基本均衡離散方程（以規則網格的有限差分方法為例）

將圖7-3中的（i，j）的均衡區與相鄰均衡域的水量交換關系表示在圖7-5上。

圖7-4 滲流區域三角形

圖7-5（i，j）均衡區的流量關系示意

（據李俊亭等，1987）

1）均衡時段為Δt_n+1：

Δt_n+1=t_n+1-t_n0

表示點（i，j）上t_n時刻的水頭。

2）若（i，j）均衡區內不存在垂向水量交替，則依據水均衡原理有：

地下水動力學

在x軸方向上不同均衡時段分別為：

地下水動力學

式中：

地下水動力學

3）考慮到式（7-14）與式（7-15）的不同，會產生不同的計算結果。計算方案（差分格式）將寫出如下通式：

地下水動力學

式中：0≤θ≤1。θ常取3種情況：①當θ=0時稱有限差分法的顯示差分格式；②當θ=1/2時稱有限差分法的對稱（中心）差分格式；③θ=1稱有限差分法的隱式差分格式。

有限差分方程實際上是基本微分方程的近似表達式，其近似程度可用泰勒級數進行分析。通過微分方程的差分表達式，可以看出在利用差分格式代替微分式時，是存在誤差的，即用有限差分方程組模擬地下水流系統會產生誤差。

（三）對於邊界條件和垂向水量交換的處理

不論是已知水頭的一類邊界或已知流量的二類邊界，計算點落在邊界上，該點就不需要列入均衡方程。垂向水量交換的處理也是如此，若點與抽水井重合，該點已列入均衡離散方程時，抽水量就直接參與該點所在均衡區的水均衡。

（四）均衡離散方程的解算

顯然，在含水層參數和邊界條件都給定的條件下，只要知道某時刻流場中所有點的水頭值，就可計算出下個時間步長的所有點的水頭。即在已知初始條件的基礎上，可以計算不同時刻各點水頭值、不同時刻的流場。對於這類問題的求解方法，從廣泛使用微機處理的角度來看，超鬆弛迭代為許多研究者所採用。

（五）應用

綜上所述，在已知初始條件、邊界條件、垂向水量交換以及給定含水層參數的情況下，可計算滲流區內不同時刻、不同節點的水頭值。當前，不論是在地下水資源評價的水量計算中，還是在礦山開采地下水的疏干計算或在因大面積地下水位下降引起的地質災害防治中，數值法都得到了廣泛應用。

目前有許多地下水數值法計算軟體，適應性強、有較高的模擬性，廣為採用，例如，MOP-FLOW（孔隙水三維有限差分法數值計算軟體），GWMS-3D（二維或三維地下水流和污染物質運移數值模擬軟體）等。

（六）實例

通過實例的學習，使同學們對用數值法求解過程有所了解。這個過程包括：①水文地質條件概化，建立概念模型；②根據水文地質概念模型，建立數值模型；③剖分計算區，整理計算資料；④校正數值模型；⑤驗證數值模型；⑥運用模型進行預報。

實例位於太行山東麓沖洪積扇的交界處。含水層為第四紀鬆散層，上部為細砂和粉砂層，下部為砂卵礫石、粗砂礫石加土層、含粘土礫石層等。上部含水層地下水已被疏干，當前開采層埋深為40～80m，水位埋深多在10m以下，漏斗中心區已達30m。邊沿部分地區水位埋深為2～10m。

1.水文地質概念模型

①含水層底板為隔水粘土層；②含水層主要為非均質各向同性的潛水含水層；③計算區的邊界三面為已知水頭的一類邊界，另一面為不同程度的弱透水層，計算區面積近600km²；④區內有開采井；⑤地下水流為非穩定平面流，水流符合達西流。

2.數值模型

1）微分方程：

地下水動力學

2）初始條件：H（x，y，0）=H₀（x，y）

3）一類邊界條件：H（x，y，t）｜_Γ1=H₁（x，y，t）

4）二類邊界條件：

地下水動力學

式中：W為匯源項，由降水入滲量和井的開采量代數和求出；n為內法線；其他符號同前。

3.剖分計算區並整理計算資料

將計算區剖分為506個小區、230個節點，其中第一類邊界點40個，二類14個，取旱季為模型校正時段，給出10個分區參數並經過試驗給出參數初值。

4.校正數值模型

校正結果表明，微分方程和邊界條件吻合。

5.驗證數值模型

取雨季水位資料，分7個時段進行水位驗證。根據驗證資料繪制高低水位擬合圖以及其他所需擬合圖件，證明擬合程度良好，符合規范要求。

6.模型使用

利用驗證過的符合實際的模擬模型，根據設計水位預計開采量，或根據設計的開采量預計不同時段的水位降低，尤其是漏斗中心的水位降低。

Ⅱ 想做大地震後的地震觸發數值模擬，用什麼有限元軟體合適呢最好是國產的價格不貴的，謝謝！

可以用元計算FELAC2.2，不僅是開源軟體，也可進行並行串列運算，詳情可以登錄元計算官網。

Ⅲ 數值模擬的數值模擬的發展史

數值模擬技術誕生於1953年Bruce G.H和PeacemanD.W模擬了一維氣相不穩定徑向和線形流。受當時計算機能力及解法限制，數值模擬技術只是初步應用於解一維一相問題。兩相流動模擬誕生於1954年，West W J和Garvin W.W模擬了油藏不穩定兩相流。
1955年Peaceman與Rachford研發的交替隱式解法(ADI)是數值模擬技術的重大突破。該解法非常穩定,而且速度快，所以迅速在包括石油,核物理，熱傳導等領域得到廣泛應用。1958年Douglas,Jim和Blair,P.M第一次進行了考慮毛管壓力效果的水驅模擬。1959年，Douglas Jim和Peaceman D.W第一次進行了兩維兩相模擬，這標志著現代數值模擬技術的開始。在他們的模擬器里全面考慮了相對滲透率，粘度，密度，重力及毛管壓力的影響。
60年代數值模擬技術的發展主要在數值解法，第一個有效的數值模擬解法器是1968年Stone推出的SIP(Strong Implicit Procere)。該解法可以很好地用來模擬非均質油藏和形狀不規則油藏。另一個突破是時間隱式法，該方法可以用來有效的解高流速問題，比如錐進問題。60年代其他方面的發展還有1967年Coats K.H和Nielsen R.L首次進行了三維兩相模擬，而且提出了垂直平衡和擬相對滲透率及毛管壓力方法。1968年Breitenbach E.A發表了三維三相模擬解法。
Stone在70年代發表了三相相對滲透率模型，由油水和油氣兩相相對滲透率計算油、氣、水三相流動時的相對滲透率，該技術現在還廣為應用。70年代另一項主要成就是Peaceman提出的從網格壓力來確定井底流壓的校正方法，及現在通用的Peaceman方程。在解法方面的發展是採用了正交加速的近似分解法。70年代在組分和熱采模擬方面也取得很大進展，1973年Nolen J.S描述了考慮油氣中間組分分布的組分模擬，Cook提出變黑油模擬來進行組分模擬。Shutler在1970年發表了對兩維三相模型的蒸氣注入模擬。70年代在EOR方面也取得了極大進展。
80年代最大的成就是Appleyyard J R和Cheshire I.M發表了嵌套因式分解法，該解法非常穩定而且速度快，是目前最為廣泛應用的解法。正是基於該解法，Cheshire I.M於1981年同John Appleyard和Jon Holmes成立ECL公司，開始研發後來主導數值模擬軟體市場的ECLIPSE軟體。80年代見證的另一個主要發展是組分模型，雖然組分模型在60年代就已經推出，但很不穩定。80年代提出的體積平衡和Yong-Stephenson方程解決了組分模型穩定問題，使組分模型可以廣為應用。Ponting D.K提出了角點網格來模擬模型，這樣可以真實地描述油藏。
90年代數值模擬的進展主要在粗化技術，並行計算，PEBI網格等方面。Zoltan E.Heinemann提出了PEBI網格，PEBI網格結合了正交網格和角點網格的優點，現在正逐漸成為主流數值模擬網格體系。VIP於1994年推出並行演算法，ECLIPSE於1996年推出並行演算法。CMG於2001年推出並行演算法。粗化技術的難點在於滲透率的粗化，基於流動計算進行的滲透率粗化可以較真實的符合地質模型，現在新的粗化技術還在發展。 21世紀數值模擬技術發展體現在兩方面，一方面是一體化模擬技術，數值模擬將不只是對油藏的模擬，數值模擬將對油藏，井筒，地面設備，管網以及油氣處理廠進行一體化模擬，從而最優化管理油田。另一方面是定量進行屬性不確定性分析，定量分析屬性不確定性對計算結果的影響。

Ⅳ 我是學工程地質的，正在讀研，我的研究方向就是邊坡的數值模擬，數值應用到岩土工程中的前景怎麼樣

數值分析在實際工程中當然是有應用的，不過主要的運用比較「高端」，得出專來的數據也就騙騙不懂屬行的甲方，實際中，懂行的技術人員普遍不信任數值分析，因為數值分析中普遍存在「調參」的問題，經過調整過的數據，讓內行人怎麼信任得過。再說了，實際的邊坡計算中，根本就沒有純粹依靠參數計算的，工程人員的工程經驗佔有很大很大的比重。

Ⅳ CAE行業發展前景怎麼樣，聽說很多都是國外的軟體，而且限制很多

軟體危機與悄然而至的軟體革命

「梁國平首創有限元程序自動生成系統，數天內可完成數月才能完成的編程工作」。
——人民日報1993年7月26日
該系統不同於通常的有限元程序，而是有限元程序的生成系統，使用者只要提供相應信息，就能自動生成所需的有限元FORTRAN源程序...，該系統已達到國際領先水平。
——中國科學院鑒定委員會1993年8月6日
該系統適用於所有領域的各種有限元問題，用戶只需輸入有限元問題所需之表達式，如微分方程、形函數表達式、演算法表達式就可得到所需之有限元程序，需要數月甚至數年才能完成完成的工作，利用該系統只用數天或數小時就可完成。
——中華人們共和國科學技術委員會科學技術研究成果公報960960
全球首套互聯網有限元軟體誕生。——人民日報2000年11月8日
我科學家研製成功高性能計算軟體平台——光明日報2007年3月30日
最近梁國平小組研製成功並行有限元程序的自動生成，即由計算機自動產生可在任何一台並行計算機上運行的有限元程序，向高性能計算與網路計算邁出了建設的一步。
——中國科學院院士楊樂2007年3月24日
梁的系統「是迅速實現科學和實際計算的一個有力工具，我向任何有限元專家推薦這一系統」
——德國著名數學家K.H.Hoffmann199* 年
以我們的經驗，在地球科學領域，世界上該沒有其它任何一個數值模擬軟體能像有限元語言那樣靈活多樣功能強大，有限元語言能使我們做廣泛的科學研究，這些沒有它，我們將不可能完成。
——加拿大地質勘探總部、高級研究科學家王克林——199* 年
地質構造動力學是復雜的動態過程，很少有有限元程序可以計算，我很高興能找到梁國平教授的自動生成系統，很成功地模擬了造山過程和盆地生成過程的溫度變化、流體流動和化學變化…梁教授的自動生成系統是一個有用的發明創造，我估計它會被廣泛地應用於其它很多領域。
——美國加州大學柏克萊分校C.Y.Wang教授——199 年
。。。。。。
以上是國內外數百種報紙、各種媒體對中國科學院梁國平研究員發明「有限元程序自動生成系統」數十萬條報導及幾十位知名專家在應用該系統解決重大工程與科學難題後的部分評價。
當陳景潤在攻克哥德巴赫猜想時，中關村數學所大院里另一名青年數學家梁國平正在為攻克軟體業的一個世界性難題—模型語言與軟體生成器廢寢忘食的工作。這一在軟體業及編程語言發展歷史上具有重要意義的重大發明，經過八年潛心研究於1990年完成，獲得中科院科技進步獎和國家科技進步獎，得到國內外許多知名數學家、軟體專家、科學院院士、工程院院士和國內外許多工程與科學領域專家的認可。此後，從1991年到2004年，梁國平帶領他的研究小組又完成了並行有限元程序自動生成系統的研發與應用，可以自動生成高性能計算程序，把編程效率提高一個數量級以上，適用於各個領域的各種工程與科學計算問題，在幾十項國內外重大工程與科學問題上取得了一批重要應用成果。尤其重要的是在這批成果中有許多工程界的重要應用，而來自工程界的應用是重要的。這一發明為我國軟體業業迎頭趕上世界先進水平提供了難得的機會，它的推廣應用將會對我國高性能計算的發展造成不可估量的影響，為中國軟體在21世紀聳立於世界軟體之林提供了千載難逢的良機。

Ⅵ 地下水數值模擬研究現狀

1.2.1.1 解地下水流問題的數值方法

隨著現代應用數學以及計算機技術的發展和廣泛應用，數值模擬逐漸成為研究地下水運動規律、定量評價地下水資源以及模擬一些水文地質過程發生發展的主要手段。其研究范疇，由單純研究地下水系統與自然環境系統之間的相互關系，擴大到研究與社會經濟系統的相互關系；其研究內容，涉及飽和帶、非飽和帶和飽和-非飽和帶^［1］。

在計算機上利用數值法可以模擬各種復雜的水文地質條件，雖然用這種方式求出的數值解仍然是近似值，但仍能滿足人們生產研究的要求^［2］。和其他方法比較，數值模擬有很多優點，主要有^［3］：①模擬在計算機上進行，不需要像物理模擬那樣建立專門的一套設備；②有廣泛的適用性，可以用於水量計算、水位預報以及地面沉降等的計算，各種復雜的含水層、邊界條件、水流情況都能模擬出來；③修改演算法、修改模型比較方便；④可以程序化，只要編好軟體，對不同的具體問題只要按要求整理數據就能上機計算，並立即得到相應的結果。它的不足之處是不如物理模擬來得逼真、直觀，且計算工作量大。

目前，解地下水流問題的數值方法有很多，但最通用的還是有限差分法（Finite Difference Method）和有限元法（Finite Element Method）。這兩種方法的根本區別在於有限差分法是建立在用差商近似表示導數的基礎上的，而有限元法是建立在直接求函數的近似解基礎上的。除了這兩種方法以外，還有特徵線法（Method of Characteristics）、邊界元法（Boundary Element Method）等，在此不再詳述。

20世紀50年代有限差分法主要用於石油流動領域的計算，60年代中期拓寬了應用領域，用於解地下水流問題。有限差分法有許多優點：①對於簡單問題（如均質各向同性含水層中的一維、二維穩定流問題）的數學表達式和計算過程比較直觀、易懂；②有相應高效的演算法；③對一般的地下水流問題來說解的精度比較高；④有廣泛使用的商用軟體，如MODFLOW、PLASM等。需要注意的是，對某些自然邊界條件，有限差分法必須進行特殊處理，靈活性一般說來相對要差一些。因此，標準的有限差分法在近似不規則邊界上不如有限元法方便（積分有限差分法能和有限元法一樣處理不規則邊界），對內部邊界如斷層帶的處理以及模擬點源（匯）、滲出面和移動著的地下水面等，有限差分法也不如有限元法好。

有限元法於20世紀60年代後期引入地下水計算中。這種方法的優點有：①程序的統一性。有限元法對各種地下水流和溶質、熱量運移問題，計算過程基本相同，程序編寫比較方便，很多例子表明從解某一類問題的程序轉換為解另一類問題的程序比較簡單；②對不規則邊界或曲線邊界、各向異性和非均質含水層的處理比較方便；③單元大小比較隨意，同一計算區內可以視需要採用多種單元形狀和多種插值函數以適應水頭、濃度等變數的變化或精度要求；④水流問題、溶質運移問題的解精度一般比較高。有限元法雖然有上述這些優點，也有一些缺陷，主要是局部區域質量不守恆，有時會影響計算結果。另一個是和有限差分法等共有的缺陷，即滲流速度、流量只能在先求出水頭後，再由Darcy定律算出滲流速度，滲流速度乘以過水斷面面積再得到流量^［3］。這樣做誤差大，算不準，至今尚未徹底解決。2004年薛禹群等^［4］、YE 等^［5］又把數學上新出現的多尺度有限元法引入地下水領域，並得到初步應用，它不僅可以大量減少單元數，還能提高計算精度。因此，多尺度有限元是一種很有應用前景的方法。

1.2.1.2 地下水數值模擬軟體

隨著計算機技術的快速發展，使得復雜含水層系統中的地下水流運動及溶質運移的數值模擬變為可能。近年來，在人機交互、計算機圖形學和科學可視化等技術的推動下，地下水數值模擬軟體在質量上有了較大的發展和提高^［6］。其中較有影響地位的有Visual MODFLOW、FEFLOW、GMS。

（1）Visual MODFLOW：由加拿大Waterloo水文地質公司在MODFLOW的基礎上開發研製的Visual MODFLOW軟體，是目前較流行且被各國同行一致認可的三維地下水流和溶質運移模擬評價的標准可視化專業軟體系統^［7］。該軟體主要包括MODFLOW（水流模擬）、Modpath（平面和剖面流線示蹤分析）、MT3D（溶質運移模擬）和Zone Budget（水量均衡計算）四大模塊。界面設計包括三大彼此聯系但又相對獨立的模塊，即前處理模塊、計算模塊和後處理模塊。Visual MODFLOW以其求解方法的簡單適用、適應范圍的廣泛及可視化功能的強大成為較有影響的地下水數值模擬軟體，其使用范圍越來越大。然而實踐證明，它往往並不適合某些復雜的地質條件，如不飽和流、密度變化的水流（海水入侵）、熱對流等棘手的問題。

（2）FEFLOW：FEFLOW是由德國水資源規劃與系統研究所（WASY）歷時20多年的研究，開發出來的地下水流動及物質遷移模擬軟體系統^［8］。軟體問世以來，在理論研究和實際問題的處理上，經過了不斷的發展、修改、擴充、提高，日趨完善。從20世紀70年代末至今，FEFLOW 經過了大量的測試和檢驗，成功地解決了一系列與地下水有關的實質性問題，如判斷污染物遷移途徑、追溯污染物的來源、海水入侵等，是功能較齊全的三維地下水模擬分析軟體。

（3）GMS：GMS是由Brigham Young大學環境模擬研究實驗室開發的較先進的、基於概念模型的地下水系統模擬軟體^［9］。GMS是唯一支持Tins、solids、鑽孔數據、2D 或者3D地質統計學的系統，它也包括2D和3D的有限單元和有限差分模型。此外，它還封裝了基於MODFLOW的水流模型、溶質運移模型MODPATH、MT3D和RT3D，以及基於有限單元法的FEMWATER模型等。其主要優點體現於：在前處理過程中，GMS軟體可以採用MODFLOW 等模塊的輸入數據，同時MODFLOW 等模塊的計算結果又可以直接導入GMS中進行後處理，實現計算結果的可視化。

Ⅶ 岩土工程數值模擬軟體

市面上有來限元軟體都可以，不源過有操作界面中英文之分，首先你可以考慮這個方面。其次學校有可能沒有買相同多類型的有限元軟體，最好詢問一下學校買了哪一種，如果做碩士論文時，用盜版屬於侵權，公司會告你的。我個人建議選擇較為大型的軟體，因為在計算結果上有保證，我用的FLAC3D，挺容易學的。

Ⅷ 主要數值模擬軟體

近年來，計算機模擬技術在許多研究領域得到了廣泛的應用，開發出了許多優秀的模擬軟體和程序。同樣，可用於研究CO₂地質儲存的數值模擬軟體也很多，主要有PHREEQC、GEM、ECLIPSE、TOUGHREACT、PETROMOD、MUFTE-UG和NUFT等。這些軟體有各自的特點和適用性。因此在進行數值模擬之前，需對這些數值模擬軟體進行評價分析，選擇適用於所要研究解決問題的模擬軟體。現對目前國際上常用的幾款軟體簡介如下。

（一）PHREEQC

PHREEQC是一款用於計算多種低溫水文地球化學反應的計算機軟體（Scott and David,2011）。以離子締合水模型為基礎.PHREEQC能夠完成以下任務：

1）計算物質形成種類與礦物的溶解飽和指數；

2）模擬地球化學反演過程；

3）計算序批式反應與一維運移反應。

另外，與多組分溶質－運移模型耦合的PHREEQC可生成PHAST，是一個用於模擬地下水流系統的三維反應－運移模擬器。但由於PHREEQC是在單相水流的基礎上建立的模型，因而不能模擬超臨界CO₂水的兩相流體運動。PHREEQC最簡單的應用就是計算溶液中各種化學物質的分布，以及溶液中礦物與氣體的飽和狀態。反演模擬功能可推導和量化在流動過程中，能夠反映化學物質變化的化學反應方程。

（二）GEM

GEM v.2009.13 是一款用來模擬利用CO₂和酸性氣體提高石油採收率的模擬器，該模擬器完全耦合了地球化學組成狀態方程（Nghiem et al.，2004）。GEM 採用一步求解法進行狀態方程的求解，缺點是計算工作量大。GEM 可以用來模擬對流和彌散流體、油（或超臨界CO₂），氣和鹹水間的平衡、水相物種間的化學平衡，以及礦物的動態溶解和沉澱。該模擬器採用自適應的隱式離散技術，可用1D、2D或者3D模型來模擬孔隙介質中溶質的運移。油相和氣相用一個狀態方程來模擬，氣體在水相的溶解度採用亨利定律模型來計算。水通過蒸發進入到氣相、蓋層的穿透，熱效應和裂隙的封閉作用也可以利用GEM來模擬。

（三）ECLIPSE

ECLIPSE是一個並行化的可以模擬黑油、組分、熱采等問題的成熟軟體（Schlumberger,2008）。1994年，勝利石油管理局引進了ECLIPSE油藏數值模擬串列軟體，廣泛開展了從油藏到氣藏，從常用油田到特殊油氣田、從常規模擬研究到特殊模擬研究等多方面的應用。主要模塊有主模型、黑油、組分、熱采、流線法、運行平台和ECLIPSEOffice等。

ECLIPSE是一個商業軟體，在使用中其內核部分是封閉的，使用者只能將其作為一個「黑箱」來操作。其不足之處有：不可能免費獲得和隨意使用、修改；無法耦合最前沿的地質流體熱力學模型；無法加入更多影響因素來研究具體問題。因此，ECLIPSE不適宜用於科學研究。

（四）TOUGH2/TOUGHREACT

TOUGH2是Transport of Unsaturated Groundwater and Hea（t 非飽和地下水流及熱流傳輸）的英文縮寫，是一個模擬一維、二維和三維孔隙或裂隙介質中，多相流、多組分及非等溫的水流及熱量運移的數值模擬程序（Pruesset al.,1999）。TOUGH2使用積分有限差（Integral Finite Differences,IFD）（圖9-1）的方法來解決多相流動和多組分化學運移模擬中的空間離散化問題。為了滿足大規模計算需要， Zhang等（2008）開發了TOUGH2的平行計算版本，即TOUGH2-MP。

圖9-1 積分有限差分法中的空間離散化和幾何參數數據

許天福等在TOUGH2的框架基礎之上，增加了多組分溶質運移和地球化學反應的模擬功能，形成了一套校為完善的可變飽和地質介質中非等溫多相流體反應地球化學運移模擬軟體 TOUGHRE ACT(Xu et al.,2004）。除了包含TOUGH2的所有功能外，TOUGHREACT還可以應用於一系列的反應性流體和地球化學遷移問題。例如：伴隨Kd線性吸附和放射性衰變的污染物遷移問題；在周圍環境條件下，自然界中地下水的化學演變；核廢料處置場地評估；深部岩層的沉積成岩作用；CO₂地質儲存：多相流體運動，多組分反應地球化學，各種封存形式封存量以及隨時間空間變化；礦物沉積（如表生銅礦富集）；自然和補給環境下熱水系統中的礦物變化。

（五）PETROMOD

由德國IES(Integrated Exploration System）公司研究開發的PETROMOD多組分、多相態的多維含油氣系統模擬軟體綜合平台已被世界石油業所公認（IES,1995）。該軟體融入了斷層活動性、鹽丘上涌和刺穿、火山岩的侵入、氣體擴散效應，油氣水三相運移和油氣吸附模型等相關技術。

該模擬軟體平台推出和採用的油氣運移組合模擬演算法（Hybird）是當今最先進的油氣運移模擬演算法，既可以保證模擬的精度，又可以極大地提高模擬的運算速度。其中的PETROFLOW3D用於油氣運移、聚集、圈閉和散失等情況的模擬，同時PETROCHARGE EXPRESS為我們提供了基於圖件的油氣運移和圈閉模擬的快速分析工具。

（六）MUFTE-UG

MUFTE-UG是MUFTE和UG.MUFTE的結合。MUFTE即多相流（Multiphase Flow）、運移（Transport）和能量（Energy）模型（Class et al.，2002; Helmig,1997）。該軟體包主要包括物理模型概念和孔隙裂隙介質中等溫和非等溫多相多組分流動和運移過程的離散方法。它能對裂隙孔隙介質進行離散性描述。UG是非結構性網格（Unstructured Grid）的縮寫，它提供的數據結構能快速解算以平行、自適應多網格法為基礎的離散型偏微分方程。具有模塊化結構的MUFTE UG很容易解決各種有特殊要求的問題。

模塊化結構的MUFTE-UG具有許多不同的環境與技術應用。例如，在環境應用領域，MUFTE-UG能夠模擬如下兩個問題。

1)NAPL（非液相流體）向飽和與非飽和土壤的滲流。優化改進的修復技術在MUFTE中具有廣泛的研究和發展空間。

2)CO₂地下運移。CO₂以高溫高壓灌注地表以下幾千米的地層中，MUFTE-UG可用於非均質含水層（對流和彌散運移）中羽狀體演化評價，伴隨溫度效應（由於膨脹和壓縮）和組分間相互溶解（鹵水和CO₂）。

（七）NUFT

NUFT(Nonisothermal Unsaturated-Saturated Flow and Transport model）是一套用來解決在多孔介質中多相、多組分非等溫流動和溶質運移過程中地下污染物運移的數值解法器（Nitao,1998）。此軟體利用簡單的代碼來利用通用的實用程序和輸入文件的格式。最近，此代碼在Unix和DOS系統下運行成功。

該程序利用一套完整的有限差分空間離散法求解平衡方程組。每一個時間步長內利用Newton-Raphson方法求解非線性方程組，而在每一步迭代過程中利用直接解法和預共軛梯度法求解線性方程組。該模型可以解決一、二和三維水流及溶質運移問題。將來該模型會耦合進毛細滯後、非正交網格離散、有限單元剖分和固體非線性等溫吸附等功能。

（八）CODE-BRIGHT

CODE-BRIGHT是一個有限元程序，用來處理地質介質中的熱－水力學（THM）的耦合問題（Olivella et al.，1996）。可以計算普通狀況下的5個主要控制方程（壓力平衡、水質量平衡、氣體質量平衡、能量平衡和少量的化學平衡）的初始邊界值問題，在一定條件下，也能計算局部區域的平衡方程。空間離散採用有限元法，時間離散採用隱式有限差分方法。採用Newton-Raphson迭代求解非線性問題。

CODE-BRIGHT能夠模擬氣體對水的趨替及氣體的溶解過程、各組分和能量的對流及非對流通量、還有水相態的變化。用戶可以自由選擇稀疏矩陣存儲器和直接、迭代求解方法。並行程序已經可以使用。為了便於用戶處理大量的信息.CODE-BRIGHT使用Gi D系統做前、後處理工作。

（九）COORES

CO₂儲層環境模擬器（COORES）是由IFP編寫的研究CO₂從井到盆地尺度儲存過程的程序代碼（Le Gallo et al.，2006）。它由美國應用數學部開發，是指定的並經過油藏工程、地球化學及熱力學等部門驗證的程序。

該程序在剖分過程中允許用戶根據需要靈活地改變網格大小、形狀和樣式來精確地刻畫儲層特徵，從而將必須的網格數量降到最少。使用結構化或非結構化的網格，COORES能夠模擬非均質孔隙介質中的多組分、3相及3D的水流過程。通過Newton方法將完全耦合的摩爾守恆方程線性化。考慮到礦物學的變化，運移模型還耦合了一種地球化學反應模擬器Arxim。通過假設不同的孔隙度－滲透率和孔隙度－毛細壓力定律，如Kozeny-Carman、Labrid或Fair-Hatch定律，修正了孔隙度變化產生的滲透率、毛細壓力改變。

（十）DUMUX

DUMUX是模擬孔隙介質中多尺度、多物理作用的水流和運移過程的程序（Bastian et al.，2008）。它由德國斯圖加特大學開發，基於分散或統一的數值環境（DUNE），用C^+＋語言編寫。Du NE採用一個共同的介面，允許不同的實現共用相同的概念（例如網格、解算器），提高資源利用率。該框架包括許多可以單獨下載的模塊。DUMUX是一個額外的模塊，它繼承了其他模塊的功能，主要是為了方便和有效的實現模型在孔隙介質水流問題（從問題的提出、空間和時間離散方案的選擇和非線性方程解法，到模型的耦合）的應用。DUMUX有即用的數值模型和實例應用。

Ⅸ 岩土工程數值模擬的軟體中 那個比較強大說清楚一些

岩土工程軟體有很多 有限元裡面就有ansys FLAC adina Mare Sap5，我用過三種。總得感覺 FLAC比較強大，但是有些模型也搞不定。ansys編程比較復雜。