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原文信息
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通讯作者：吴初
通讯单位：中国水利水电科学研究院
作为广泛使用的地下水流模型,MODFLOW提供了一系列软件包来模拟河流与含水层系统中地下水的相互作用。然而, 这些现有的软件包缺乏通用的方法来解决河段的混沌模拟序列, 并要求建模者对这些河段进行排序作为代码的输入。因此, 模拟划分为大量河段的河流网络(例如渠道灌溉系统)具有挑战性。在本研究中, 开发了河流自动路径包(Streamflow Automatic Routing,SAR), 并提出了自动确定河段模拟序列的有效方法。SAR输入文件中的河段顺序是任意的, 可以允许通过直接删除河段并在河段组的末尾添加河段来修改河段网络。这主要包括两个过程:扫描水系统的所有出水通道, 以及对水系统的每个出水通道调用递归算法。使用假设的河流-含水层系统对SAR包进行了测试, 并将其应用于中国吐鲁番盆地艾丁湖复杂流场。模拟和观测结果的良好匹配表明SAR包精确模拟了河流和含水层之间的交互通量。SAR包可以显著提高复杂河流网络的模拟效率, 可广泛作为MODFLOW子程序包应用于河流和渠道交错的农业灌溉区。SAR软件包可以自动确定流段的模拟顺序，这意味着流段不必由建模者按顺序编号。因此，SAR简化和方便了数据库，可以提高对流网进行必要调整的效率。随着灌溉区的扩大，相关河网的结构可能变得越来越复杂。SAR软件包绕过了STR和SFR软件包中固定段数的限制，允许在每个压力期有不同的段数。
对于已经建立了模拟序列和流网结构的模型，对流网结构进行小的修改和增加或删除流段（SEGs）将是很繁琐的。在增加或删除SEG后，建模者必须重新分析流网的收敛关系，并重新排列SEG的顺序。SAR软件包通过利用流段序列（SSEQ）的自动规划，增强了这种小范围流网结构修改和编号的可操作性。用户只需在输入文件中直接删除不必要的SEG，或在文件末尾添加新的SEG，SAR就可以自动完成模拟序列的排序。
SAR软件包是为单向地表水流模拟而开发的，不能明确模拟特定的地表水控制结构（如涵洞、堰、闸和泵）以及低梯度地区可能的双向地表水流，如地表水流向（SWR；Hughes等人，2012）。对于双向地表水流，可以根据水位的变化和输水计划改变河段的模拟方向，河段中的模拟顺序也应进行交换。
图文导读
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图 2 四种类型的 SEG 和 SYS 之间的流动。SYS1 包含两个 HSEG、一个 TSEG 和一个 LSEG，而 SYS2 包含一个 HSEG、一个 LSEG 和一个 DSEG。（SEG河段、SYS河系、HSEG源头河段、TSEG支流段、DSEG改道段、LSEG最后河段）SAR包使用三个概念元素来分析河流网络中的河流之间的关系：河流范围（RCH）、河流段（SEG）和河流系统（SYS），它们是可以确定模拟序列号的连接段。SAR 根据 SEG 在河网中的位置和上下游段之间的连接将 SEG 分为四种类型：源头河段（HSEG）、支流段（TSEG）、导流段（DSEG）和末流段（LSEG） ）。![]()
图 3 SAR 获得 SEG 仿真序列过程的流程图。“Updated”和“not Updated”组中的流数由框的颜色表示。颜色越深，SEG越多，反之亦然。![]()
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Xu, C., Wu, C., Li, T. et al. An automatic ordering method for streams in surface-water/groundwater interaction modeling. Hydrogeol J (2022). https://doi.org/10.1007/s10040-022-02531-3
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https://doi.org/10.1007/s10040-022-02531-3
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