地质灾害数值模拟软件市场前景

Ⅰ 数值模拟

数值模拟（数值法）是对数学模型的一种近似解法，它仅能求出计算域内有限点某个时刻水头的近似值，这个值在实际应用中可以满足精度要求。数值法可以解决许多复杂水文地质条件下的渗流计算问题，应用十分广泛。如用于大中型水源地、地下水的补径排条件复杂、渗流区形状不规则、含水介质为非均质各向异性等条件下，确定水头分布和流量计算。

（一）渗流区域离散化（以二维流为例）

采用数值模拟技术研究地下水的运动，首先将要研究的水文地质模型内的含水层离散化。所谓离散化，就是将要研究的渗流区非均质各向异性含水层，按照一定的方式剖分（分割）成许多相互联系的小均衡区，在每个小均衡区内是均质各向同性的。在每个小的均衡区内，其含水层参数视为常数；其中心水头值或有条件下的平均水头值视为小均衡区内水头代表值。剖分通常采用两种形式（矩形、多边形）进行。

1.矩形均衡域

它是用两组正交的平行线把均衡区分为许多小的矩形均衡域，如图7-3所示。在剖分时约定：①定水头或已知水头边界（一类边界）应从小均衡域的中心通过；②隔水边界（二类边界）与小均衡域的边界重合。这种剖分方法类似于直角坐标系，用适当的编号标定小区域及节（结）点（小均衡域的中心点）。常用的术语有：

图7-3 渗流区被剖分成矩形小均衡域

（据李俊亭等，1987）

1）点、行、列，点（节点）为小区域的中心点，网格的横向称行，竖向称列。

2）步长，分为空间步长（Δx，Δy，Δz）（图7-3）和时间步长（Δt）。

3）小区域及节点编号统一记为（i，j），表示小区域及节点位于第i行第j列。

2.多边形均衡域

由于多边形均衡域与复杂边界的几何形状比较接近，因此使用较多。它是先按三角形剖分渗流域，再以三角形为基础构成多边形均衡域，见图7-4。常用的术语及注意事项：

1）点元、面元、线元，三角形的边称线元，三角形的顶点称点元（节点或结点），三角形的面积称面元；

2）要求剖分时三角形的单个内角取30°～90°；

3）渗流区剖后的面积与原面积要吻合，既不要重复也不要开裂。

（二）基本均衡离散方程（以规则网格的有限差分方法为例）

将图7-3中的（i，j）的均衡区与相邻均衡域的水量交换关系表示在图7-5上。

图7-4 渗流区域三角形

图7-5（i，j）均衡区的流量关系示意

（据李俊亭等，1987）

1）均衡时段为Δt_n+1：

Δt_n+1=t_n+1-t_n0

表示点（i，j）上t_n时刻的水头。

2）若（i，j）均衡区内不存在垂向水量交替，则依据水均衡原理有：

地下水动力学

在x轴方向上不同均衡时段分别为：

地下水动力学

式中：

地下水动力学

3）考虑到式（7-14）与式（7-15）的不同，会产生不同的计算结果。计算方案（差分格式）将写出如下通式：

地下水动力学

式中：0≤θ≤1。θ常取3种情况：①当θ=0时称有限差分法的显示差分格式；②当θ=1/2时称有限差分法的对称（中心）差分格式；③θ=1称有限差分法的隐式差分格式。

有限差分方程实际上是基本微分方程的近似表达式，其近似程度可用泰勒级数进行分析。通过微分方程的差分表达式，可以看出在利用差分格式代替微分式时，是存在误差的，即用有限差分方程组模拟地下水流系统会产生误差。

（三）对于边界条件和垂向水量交换的处理

不论是已知水头的一类边界或已知流量的二类边界，计算点落在边界上，该点就不需要列入均衡方程。垂向水量交换的处理也是如此，若点与抽水井重合，该点已列入均衡离散方程时，抽水量就直接参与该点所在均衡区的水均衡。

（四）均衡离散方程的解算

显然，在含水层参数和边界条件都给定的条件下，只要知道某时刻流场中所有点的水头值，就可计算出下个时间步长的所有点的水头。即在已知初始条件的基础上，可以计算不同时刻各点水头值、不同时刻的流场。对于这类问题的求解方法，从广泛使用微机处理的角度来看，超松弛迭代为许多研究者所采用。

（五）应用

综上所述，在已知初始条件、边界条件、垂向水量交换以及给定含水层参数的情况下，可计算渗流区内不同时刻、不同节点的水头值。当前，不论是在地下水资源评价的水量计算中，还是在矿山开采地下水的疏干计算或在因大面积地下水位下降引起的地质灾害防治中，数值法都得到了广泛应用。

目前有许多地下水数值法计算软件，适应性强、有较高的仿真性，广为采用，例如，MOP-FLOW（孔隙水三维有限差分法数值计算软件），GWMS-3D（二维或三维地下水流和污染物质运移数值模拟软件）等。

（六）实例

通过实例的学习，使同学们对用数值法求解过程有所了解。这个过程包括：①水文地质条件概化，建立概念模型；②根据水文地质概念模型，建立数值模型；③剖分计算区，整理计算资料；④校正数值模型；⑤验证数值模型；⑥运用模型进行预报。

实例位于太行山东麓冲洪积扇的交界处。含水层为第四纪松散层，上部为细砂和粉砂层，下部为砂卵砾石、粗砂砾石加土层、含粘土砾石层等。上部含水层地下水已被疏干，当前开采层埋深为40～80m，水位埋深多在10m以下，漏斗中心区已达30m。边沿部分地区水位埋深为2～10m。

1.水文地质概念模型

①含水层底板为隔水粘土层；②含水层主要为非均质各向同性的潜水含水层；③计算区的边界三面为已知水头的一类边界，另一面为不同程度的弱透水层，计算区面积近600km²；④区内有开采井；⑤地下水流为非稳定平面流，水流符合达西流。

2.数值模型

1）微分方程：

地下水动力学

2）初始条件：H（x，y，0）=H₀（x，y）

3）一类边界条件：H（x，y，t）｜_Γ1=H₁（x，y，t）

4）二类边界条件：

地下水动力学

式中：W为汇源项，由降水入渗量和井的开采量代数和求出；n为内法线；其他符号同前。

3.剖分计算区并整理计算资料

将计算区剖分为506个小区、230个节点，其中第一类边界点40个，二类14个，取旱季为模型校正时段，给出10个分区参数并经过试验给出参数初值。

4.校正数值模型

校正结果表明，微分方程和边界条件吻合。

5.验证数值模型

取雨季水位资料，分7个时段进行水位验证。根据验证资料绘制高低水位拟合图以及其他所需拟合图件，证明拟合程度良好，符合规范要求。

6.模型使用

利用验证过的符合实际的模拟模型，根据设计水位预计开采量，或根据设计的开采量预计不同时段的水位降低，尤其是漏斗中心的水位降低。

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Ⅲ 数值模拟的数值模拟的发展史

数值模拟技术诞生于1953年Bruce G.H和PeacemanD.W模拟了一维气相不稳定径向和线形流。受当时计算机能力及解法限制，数值模拟技术只是初步应用于解一维一相问题。两相流动模拟诞生于1954年，West W J和Garvin W.W模拟了油藏不稳定两相流。
1955年Peaceman与Rachford研发的交替隐式解法(ADI)是数值模拟技术的重大突破。该解法非常稳定,而且速度快，所以迅速在包括石油,核物理，热传导等领域得到广泛应用。1958年Douglas,Jim和Blair,P.M第一次进行了考虑毛管压力效果的水驱模拟。1959年，Douglas Jim和Peaceman D.W第一次进行了两维两相模拟，这标志着现代数值模拟技术的开始。在他们的模拟器里全面考虑了相对渗透率，粘度，密度，重力及毛管压力的影响。
60年代数值模拟技术的发展主要在数值解法，第一个有效的数值模拟解法器是1968年Stone推出的SIP(Strong Implicit Procere)。该解法可以很好地用来模拟非均质油藏和形状不规则油藏。另一个突破是时间隐式法，该方法可以用来有效的解高流速问题，比如锥进问题。60年代其他方面的发展还有1967年Coats K.H和Nielsen R.L首次进行了三维两相模拟，而且提出了垂直平衡和拟相对渗透率及毛管压力方法。1968年Breitenbach E.A发表了三维三相模拟解法。
Stone在70年代发表了三相相对渗透率模型，由油水和油气两相相对渗透率计算油、气、水三相流动时的相对渗透率，该技术现在还广为应用。70年代另一项主要成就是Peaceman提出的从网格压力来确定井底流压的校正方法，及现在通用的Peaceman方程。在解法方面的发展是采用了正交加速的近似分解法。70年代在组分和热采模拟方面也取得很大进展，1973年Nolen J.S描述了考虑油气中间组分分布的组分模拟，Cook提出变黑油模拟来进行组分模拟。Shutler在1970年发表了对两维三相模型的蒸气注入模拟。70年代在EOR方面也取得了极大进展。
80年代最大的成就是Appleyyard J R和Cheshire I.M发表了嵌套因式分解法，该解法非常稳定而且速度快，是目前最为广泛应用的解法。正是基于该解法，Cheshire I.M于1981年同John Appleyard和Jon Holmes成立ECL公司，开始研发后来主导数值模拟软件市场的ECLIPSE软件。80年代见证的另一个主要发展是组分模型，虽然组分模型在60年代就已经推出，但很不稳定。80年代提出的体积平衡和Yong-Stephenson方程解决了组分模型稳定问题，使组分模型可以广为应用。Ponting D.K提出了角点网格来模拟模型，这样可以真实地描述油藏。
90年代数值模拟的进展主要在粗化技术，并行计算，PEBI网格等方面。Zoltan E.Heinemann提出了PEBI网格，PEBI网格结合了正交网格和角点网格的优点，现在正逐渐成为主流数值模拟网格体系。VIP于1994年推出并行算法，ECLIPSE于1996年推出并行算法。CMG于2001年推出并行算法。粗化技术的难点在于渗透率的粗化，基于流动计算进行的渗透率粗化可以较真实的符合地质模型，现在新的粗化技术还在发展。 21世纪数值模拟技术发展体现在两方面，一方面是一体化模拟技术，数值模拟将不只是对油藏的模拟，数值模拟将对油藏，井筒，地面设备，管网以及油气处理厂进行一体化模拟，从而最优化管理油田。另一方面是定量进行属性不确定性分析，定量分析属性不确定性对计算结果的影响。

Ⅳ 我是学工程地质的，正在读研，我的研究方向就是边坡的数值模拟，数值应用到岩土工程中的前景怎么样

数值分析在实际工程中当然是有应用的，不过主要的运用比较“高端”，得出专来的数据也就骗骗不懂属行的甲方，实际中，懂行的技术人员普遍不信任数值分析，因为数值分析中普遍存在“调参”的问题，经过调整过的数据，让内行人怎么信任得过。再说了，实际的边坡计算中，根本就没有纯粹依靠参数计算的，工程人员的工程经验占有很大很大的比重。

Ⅳ CAE行业发展前景怎么样，听说很多都是国外的软件，而且限制很多

软件危机与悄然而至的软件革命

“梁国平首创有限元程序自动生成系统，数天内可完成数月才能完成的编程工作”。
——人民日报1993年7月26日
该系统不同于通常的有限元程序，而是有限元程序的生成系统，使用者只要提供相应信息，就能自动生成所需的有限元FORTRAN源程序...，该系统已达到国际领先水平。
——中国科学院鉴定委员会1993年8月6日
该系统适用于所有领域的各种有限元问题，用户只需输入有限元问题所需之表达式，如微分方程、形函数表达式、算法表达式就可得到所需之有限元程序，需要数月甚至数年才能完成完成的工作，利用该系统只用数天或数小时就可完成。
——中华人们共和国科学技术委员会科学技术研究成果公报960960
全球首套互联网有限元软件诞生。——人民日报2000年11月8日
我科学家研制成功高性能计算软件平台——光明日报2007年3月30日
最近梁国平小组研制成功并行有限元程序的自动生成，即由计算机自动产生可在任何一台并行计算机上运行的有限元程序，向高性能计算与网络计算迈出了建设的一步。
——中国科学院院士杨乐2007年3月24日
梁的系统“是迅速实现科学和实际计算的一个有力工具，我向任何有限元专家推荐这一系统”
——德国著名数学家K.H.Hoffmann199* 年
以我们的经验，在地球科学领域，世界上该没有其它任何一个数值模拟软件能像有限元语言那样灵活多样功能强大，有限元语言能使我们做广泛的科学研究，这些没有它，我们将不可能完成。
——加拿大地质勘探总部、高级研究科学家王克林——199* 年
地质构造动力学是复杂的动态过程，很少有有限元程序可以计算，我很高兴能找到梁国平教授的自动生成系统，很成功地模拟了造山过程和盆地生成过程的温度变化、流体流动和化学变化…梁教授的自动生成系统是一个有用的发明创造，我估计它会被广泛地应用于其它很多领域。
——美国加州大学柏克莱分校C.Y.Wang教授——199 年
。。。。。。
以上是国内外数百种报纸、各种媒体对中国科学院梁国平研究员发明“有限元程序自动生成系统”数十万条报导及几十位知名专家在应用该系统解决重大工程与科学难题后的部分评价。
当陈景润在攻克哥德巴赫猜想时，中关村数学所大院里另一名青年数学家梁国平正在为攻克软件业的一个世界性难题—模型语言与软件生成器废寝忘食的工作。这一在软件业及编程语言发展历史上具有重要意义的重大发明，经过八年潜心研究於1990年完成，获得中科院科技进步奖和国家科技进步奖，得到国内外许多知名数学家、软件专家、科学院院士、工程院院士和国内外许多工程与科学领域专家的认可。此后，从1991年到2004年，梁国平带领他的研究小组又完成了并行有限元程序自动生成系统的研发与应用，可以自动生成高性能计算程序，把编程效率提高一个数量级以上，适用于各个领域的各种工程与科学计算问题，在几十项国内外重大工程与科学问题上取得了一批重要应用成果。尤其重要的是在这批成果中有许多工程界的重要应用，而来自工程界的应用是重要的。这一发明为我国软件业业迎头赶上世界先进水平提供了难得的机会，它的推广应用将会对我国高性能计算的发展造成不可估量的影响，为中国软件在21世纪耸立于世界软件之林提供了千载难逢的良机。

Ⅵ 地下水数值模拟研究现状

1.2.1.1 解地下水流问题的数值方法

随着现代应用数学以及计算机技术的发展和广泛应用，数值模拟逐渐成为研究地下水运动规律、定量评价地下水资源以及模拟一些水文地质过程发生发展的主要手段。其研究范畴，由单纯研究地下水系统与自然环境系统之间的相互关系，扩大到研究与社会经济系统的相互关系；其研究内容，涉及饱和带、非饱和带和饱和-非饱和带^［1］。

在计算机上利用数值法可以模拟各种复杂的水文地质条件，虽然用这种方式求出的数值解仍然是近似值，但仍能满足人们生产研究的要求^［2］。和其他方法比较，数值模拟有很多优点，主要有^［3］：①模拟在计算机上进行，不需要像物理模拟那样建立专门的一套设备；②有广泛的适用性，可以用于水量计算、水位预报以及地面沉降等的计算，各种复杂的含水层、边界条件、水流情况都能模拟出来；③修改算法、修改模型比较方便；④可以程序化，只要编好软件，对不同的具体问题只要按要求整理数据就能上机计算，并立即得到相应的结果。它的不足之处是不如物理模拟来得逼真、直观，且计算工作量大。

目前，解地下水流问题的数值方法有很多，但最通用的还是有限差分法（Finite Difference Method）和有限元法（Finite Element Method）。这两种方法的根本区别在于有限差分法是建立在用差商近似表示导数的基础上的，而有限元法是建立在直接求函数的近似解基础上的。除了这两种方法以外，还有特征线法（Method of Characteristics）、边界元法（Boundary Element Method）等，在此不再详述。

20世纪50年代有限差分法主要用于石油流动领域的计算，60年代中期拓宽了应用领域，用于解地下水流问题。有限差分法有许多优点：①对于简单问题（如均质各向同性含水层中的一维、二维稳定流问题）的数学表达式和计算过程比较直观、易懂；②有相应高效的算法；③对一般的地下水流问题来说解的精度比较高；④有广泛使用的商用软件，如MODFLOW、PLASM等。需要注意的是，对某些自然边界条件，有限差分法必须进行特殊处理，灵活性一般说来相对要差一些。因此，标准的有限差分法在近似不规则边界上不如有限元法方便（积分有限差分法能和有限元法一样处理不规则边界），对内部边界如断层带的处理以及模拟点源（汇）、渗出面和移动着的地下水面等，有限差分法也不如有限元法好。

有限元法于20世纪60年代后期引入地下水计算中。这种方法的优点有：①程序的统一性。有限元法对各种地下水流和溶质、热量运移问题，计算过程基本相同，程序编写比较方便，很多例子表明从解某一类问题的程序转换为解另一类问题的程序比较简单；②对不规则边界或曲线边界、各向异性和非均质含水层的处理比较方便；③单元大小比较随意，同一计算区内可以视需要采用多种单元形状和多种插值函数以适应水头、浓度等变量的变化或精度要求；④水流问题、溶质运移问题的解精度一般比较高。有限元法虽然有上述这些优点，也有一些缺陷，主要是局部区域质量不守恒，有时会影响计算结果。另一个是和有限差分法等共有的缺陷，即渗流速度、流量只能在先求出水头后，再由Darcy定律算出渗流速度，渗流速度乘以过水断面面积再得到流量^［3］。这样做误差大，算不准，至今尚未彻底解决。2004年薛禹群等^［4］、YE 等^［5］又把数学上新出现的多尺度有限元法引入地下水领域，并得到初步应用，它不仅可以大量减少单元数，还能提高计算精度。因此，多尺度有限元是一种很有应用前景的方法。

1.2.1.2 地下水数值模拟软件

随着计算机技术的快速发展，使得复杂含水层系统中的地下水流运动及溶质运移的数值模拟变为可能。近年来，在人机交互、计算机图形学和科学可视化等技术的推动下，地下水数值模拟软件在质量上有了较大的发展和提高^［6］。其中较有影响地位的有Visual MODFLOW、FEFLOW、GMS。

（1）Visual MODFLOW：由加拿大Waterloo水文地质公司在MODFLOW的基础上开发研制的Visual MODFLOW软件，是目前较流行且被各国同行一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统^［7］。该软件主要包括MODFLOW（水流模拟）、Modpath（平面和剖面流线示踪分析）、MT3D（溶质运移模拟）和Zone Budget（水量均衡计算）四大模块。界面设计包括三大彼此联系但又相对独立的模块，即前处理模块、计算模块和后处理模块。Visual MODFLOW以其求解方法的简单适用、适应范围的广泛及可视化功能的强大成为较有影响的地下水数值模拟软件，其使用范围越来越大。然而实践证明，它往往并不适合某些复杂的地质条件，如不饱和流、密度变化的水流（海水入侵）、热对流等棘手的问题。

（2）FEFLOW：FEFLOW是由德国水资源规划与系统研究所（WASY）历时20多年的研究，开发出来的地下水流动及物质迁移模拟软件系统^［8］。软件问世以来，在理论研究和实际问题的处理上，经过了不断的发展、修改、扩充、提高，日趋完善。从20世纪70年代末至今，FEFLOW 经过了大量的测试和检验，成功地解决了一系列与地下水有关的实质性问题，如判断污染物迁移途径、追溯污染物的来源、海水入侵等，是功能较齐全的三维地下水模拟分析软件。

（3）GMS：GMS是由Brigham Young大学环境模拟研究实验室开发的较先进的、基于概念模型的地下水系统模拟软件^［9］。GMS是唯一支持Tins、solids、钻孔数据、2D 或者3D地质统计学的系统，它也包括2D和3D的有限单元和有限差分模型。此外，它还封装了基于MODFLOW的水流模型、溶质运移模型MODPATH、MT3D和RT3D，以及基于有限单元法的FEMWATER模型等。其主要优点体现于：在前处理过程中，GMS软件可以采用MODFLOW 等模块的输入数据，同时MODFLOW 等模块的计算结果又可以直接导入GMS中进行后处理，实现计算结果的可视化。

Ⅶ 岩土工程数值模拟软件

市面上有来限元软件都可以，不源过有操作界面中英文之分，首先你可以考虑这个方面。其次学校有可能没有买相同多类型的有限元软件，最好询问一下学校买了哪一种，如果做硕士论文时，用盗版属于侵权，公司会告你的。我个人建议选择较为大型的软件，因为在计算结果上有保证，我用的FLAC3D，挺容易学的。

Ⅷ 主要数值模拟软件

近年来，计算机模拟技术在许多研究领域得到了广泛的应用，开发出了许多优秀的模拟软件和程序。同样，可用于研究CO₂地质储存的数值模拟软件也很多，主要有PHREEQC、GEM、ECLIPSE、TOUGHREACT、PETROMOD、MUFTE-UG和NUFT等。这些软件有各自的特点和适用性。因此在进行数值模拟之前，需对这些数值模拟软件进行评价分析，选择适用于所要研究解决问题的模拟软件。现对目前国际上常用的几款软件简介如下。

（一）PHREEQC

PHREEQC是一款用于计算多种低温水文地球化学反应的计算机软件（Scott and David,2011）。以离子缔合水模型为基础.PHREEQC能够完成以下任务：

1）计算物质形成种类与矿物的溶解饱和指数；

2）模拟地球化学反演过程；

3）计算序批式反应与一维运移反应。

另外，与多组分溶质－运移模型耦合的PHREEQC可生成PHAST，是一个用于模拟地下水流系统的三维反应－运移模拟器。但由于PHREEQC是在单相水流的基础上建立的模型，因而不能模拟超临界CO₂水的两相流体运动。PHREEQC最简单的应用就是计算溶液中各种化学物质的分布，以及溶液中矿物与气体的饱和状态。反演模拟功能可推导和量化在流动过程中，能够反映化学物质变化的化学反应方程。

（二）GEM

GEM v.2009.13 是一款用来模拟利用CO₂和酸性气体提高石油采收率的模拟器，该模拟器完全耦合了地球化学组成状态方程（Nghiem et al.，2004）。GEM 采用一步求解法进行状态方程的求解，缺点是计算工作量大。GEM 可以用来模拟对流和弥散流体、油（或超临界CO₂），气和咸水间的平衡、水相物种间的化学平衡，以及矿物的动态溶解和沉淀。该模拟器采用自适应的隐式离散技术，可用1D、2D或者3D模型来模拟孔隙介质中溶质的运移。油相和气相用一个状态方程来模拟，气体在水相的溶解度采用亨利定律模型来计算。水通过蒸发进入到气相、盖层的穿透，热效应和裂隙的封闭作用也可以利用GEM来模拟。

（三）ECLIPSE

ECLIPSE是一个并行化的可以模拟黑油、组分、热采等问题的成熟软件（Schlumberger,2008）。1994年，胜利石油管理局引进了ECLIPSE油藏数值模拟串行软件，广泛开展了从油藏到气藏，从常用油田到特殊油气田、从常规模拟研究到特殊模拟研究等多方面的应用。主要模块有主模型、黑油、组分、热采、流线法、运行平台和ECLIPSEOffice等。

ECLIPSE是一个商业软件，在使用中其内核部分是封闭的，使用者只能将其作为一个“黑箱”来操作。其不足之处有：不可能免费获得和随意使用、修改；无法耦合最前沿的地质流体热力学模型；无法加入更多影响因素来研究具体问题。因此，ECLIPSE不适宜用于科学研究。

（四）TOUGH2/TOUGHREACT

TOUGH2是Transport of Unsaturated Groundwater and Hea（t 非饱和地下水流及热流传输）的英文缩写，是一个模拟一维、二维和三维孔隙或裂隙介质中，多相流、多组分及非等温的水流及热量运移的数值模拟程序（Pruesset al.,1999）。TOUGH2使用积分有限差（Integral Finite Differences,IFD）（图9-1）的方法来解决多相流动和多组分化学运移模拟中的空间离散化问题。为了满足大规模计算需要， Zhang等（2008）开发了TOUGH2的平行计算版本，即TOUGH2-MP。

图9-1 积分有限差分法中的空间离散化和几何参数数据

许天福等在TOUGH2的框架基础之上，增加了多组分溶质运移和地球化学反应的模拟功能，形成了一套校为完善的可变饱和地质介质中非等温多相流体反应地球化学运移模拟软件 TOUGHRE ACT(Xu et al.,2004）。除了包含TOUGH2的所有功能外，TOUGHREACT还可以应用于一系列的反应性流体和地球化学迁移问题。例如：伴随Kd线性吸附和放射性衰变的污染物迁移问题；在周围环境条件下，自然界中地下水的化学演变；核废料处置场地评估；深部岩层的沉积成岩作用；CO₂地质储存：多相流体运动，多组分反应地球化学，各种封存形式封存量以及随时间空间变化；矿物沉积（如表生铜矿富集）；自然和补给环境下热水系统中的矿物变化。

（五）PETROMOD

由德国IES(Integrated Exploration System）公司研究开发的PETROMOD多组分、多相态的多维含油气系统模拟软件综合平台已被世界石油业所公认（IES,1995）。该软件融入了断层活动性、盐丘上涌和刺穿、火山岩的侵入、气体扩散效应，油气水三相运移和油气吸附模型等相关技术。

该模拟软件平台推出和采用的油气运移组合模拟算法（Hybird）是当今最先进的油气运移模拟算法，既可以保证模拟的精度，又可以极大地提高模拟的运算速度。其中的PETROFLOW3D用于油气运移、聚集、圈闭和散失等情况的模拟，同时PETROCHARGE EXPRESS为我们提供了基于图件的油气运移和圈闭模拟的快速分析工具。

（六）MUFTE-UG

MUFTE-UG是MUFTE和UG.MUFTE的结合。MUFTE即多相流（Multiphase Flow）、运移（Transport）和能量（Energy）模型（Class et al.，2002; Helmig,1997）。该软件包主要包括物理模型概念和孔隙裂隙介质中等温和非等温多相多组分流动和运移过程的离散方法。它能对裂隙孔隙介质进行离散性描述。UG是非结构性网格（Unstructured Grid）的缩写，它提供的数据结构能快速解算以平行、自适应多网格法为基础的离散型偏微分方程。具有模块化结构的MUFTE UG很容易解决各种有特殊要求的问题。

模块化结构的MUFTE-UG具有许多不同的环境与技术应用。例如，在环境应用领域，MUFTE-UG能够模拟如下两个问题。

1)NAPL（非液相流体）向饱和与非饱和土壤的渗流。优化改进的修复技术在MUFTE中具有广泛的研究和发展空间。

2)CO₂地下运移。CO₂以高温高压灌注地表以下几千米的地层中，MUFTE-UG可用于非均质含水层（对流和弥散运移）中羽状体演化评价，伴随温度效应（由于膨胀和压缩）和组分间相互溶解（卤水和CO₂）。

（七）NUFT

NUFT(Nonisothermal Unsaturated-Saturated Flow and Transport model）是一套用来解决在多孔介质中多相、多组分非等温流动和溶质运移过程中地下污染物运移的数值解法器（Nitao,1998）。此软件利用简单的代码来利用通用的实用程序和输入文件的格式。最近，此代码在Unix和DOS系统下运行成功。

该程序利用一套完整的有限差分空间离散法求解平衡方程组。每一个时间步长内利用Newton-Raphson方法求解非线性方程组，而在每一步迭代过程中利用直接解法和预共轭梯度法求解线性方程组。该模型可以解决一、二和三维水流及溶质运移问题。将来该模型会耦合进毛细滞后、非正交网格离散、有限单元剖分和固体非线性等温吸附等功能。

（八）CODE-BRIGHT

CODE-BRIGHT是一个有限元程序，用来处理地质介质中的热－水力学（THM）的耦合问题（Olivella et al.，1996）。可以计算普通状况下的5个主要控制方程（压力平衡、水质量平衡、气体质量平衡、能量平衡和少量的化学平衡）的初始边界值问题，在一定条件下，也能计算局部区域的平衡方程。空间离散采用有限元法，时间离散采用隐式有限差分方法。采用Newton-Raphson迭代求解非线性问题。

CODE-BRIGHT能够模拟气体对水的趋替及气体的溶解过程、各组分和能量的对流及非对流通量、还有水相态的变化。用户可以自由选择稀疏矩阵存储器和直接、迭代求解方法。并行程序已经可以使用。为了便于用户处理大量的信息.CODE-BRIGHT使用Gi D系统做前、后处理工作。

（九）COORES

CO₂储层环境模拟器（COORES）是由IFP编写的研究CO₂从井到盆地尺度储存过程的程序代码（Le Gallo et al.，2006）。它由美国应用数学部开发，是指定的并经过油藏工程、地球化学及热力学等部门验证的程序。

该程序在剖分过程中允许用户根据需要灵活地改变网格大小、形状和样式来精确地刻画储层特征，从而将必须的网格数量降到最少。使用结构化或非结构化的网格，COORES能够模拟非均质孔隙介质中的多组分、3相及3D的水流过程。通过Newton方法将完全耦合的摩尔守恒方程线性化。考虑到矿物学的变化，运移模型还耦合了一种地球化学反应模拟器Arxim。通过假设不同的孔隙度－渗透率和孔隙度－毛细压力定律，如Kozeny-Carman、Labrid或Fair-Hatch定律，修正了孔隙度变化产生的渗透率、毛细压力改变。

（十）DUMUX

DUMUX是模拟孔隙介质中多尺度、多物理作用的水流和运移过程的程序（Bastian et al.，2008）。它由德国斯图加特大学开发，基于分散或统一的数值环境（DUNE），用C^+＋语言编写。Du NE采用一个共同的接口，允许不同的实现共用相同的概念（例如网格、解算器），提高资源利用率。该框架包括许多可以单独下载的模块。DUMUX是一个额外的模块，它继承了其他模块的功能，主要是为了方便和有效的实现模型在孔隙介质水流问题（从问题的提出、空间和时间离散方案的选择和非线性方程解法，到模型的耦合）的应用。DUMUX有即用的数值模型和实例应用。

Ⅸ 岩土工程数值模拟的软件中 那个比较强大说清楚一些

岩土工程软件有很多 有限元里面就有ansys FLAC adina Mare Sap5，我用过三种。总得感觉 FLAC比较强大，但是有些模型也搞不定。ansys编程比较复杂。