地下水数值模型即通过数值方法求解地下水动力学方程的计算程序。SkyCoMuS模型是基于网格单元中心差分原理的地下水数值模拟模型。作为通用性的模型，SkyCoMuS可用于与地下水运动规律有关的各类模拟计算，如论证地下水源地供水量、圈画水源地保护区、研究矿坑涌水影响、研究干旱区绿洲生态水分关系、优化区域地下水开采布局、评价含水层回补(MAR)效果，预测地下水超采与修复、预测海水入侵（结合变密度模块）、预测地下水污染（结合溶质运移模型）等。

SkyCoMuS本身为无可视化界面的计算程序，可以直接运行，但需用户按格式准备数据，使用有一定难度。为提高模型易用性，研发团队为SkyComus开发了基于ARCGIS平台的SKY-ARCCOMUS软件界面。用户可以在ARCGIS平台上以图形可视化的方式为SkyCoMuS模型准备输入数据，运行模型、进行模拟结果的提取、展示等。

版权所有：中国水利水电科学研究院 水资源所

开发者：SkyCoMuS模型研发课题组

联系人：陆垂裕 博士, 正高级工程师

联系方式：010-68785712

邮箱：CyLu@iwhr.com;  63711279@qq.com

一、软件下载  

二、快速了解  

（1）SkyCoMuS模型是基于网格单元中心差分原理的三维地下水数值模拟模型，其瞬变（非恒定）地下水三维动力学偏微分方程如下：

     （1）

其中：，和分别为渗透系数在X，Y和Z方向上的分量（L/T）,并假定渗透系数的主轴方向与坐标轴的方向一致；为水位值（L）；为单位体积的流量（T-1），用以代表来自源/汇处的水量；为孔隙介质的贮水率 （L-1）；为时间（T）。

（2）模型采用面向对象的C++语言模块化设计，实现了各功能的高度模块化和通用化，使得模型易于理解、修改和添加新的模拟功能模块。

（2）SkyCoMuS模型可采用TXT文件方式或数据库方式（SQL-Sever）两种方式作为模型输入输出，灵活适应不同应用场景。TXT文件模式下对运行环境的要求低，模型运行速度快，但数据可读性一般；在数据库模式下模型的运行效率稍低，但数据可读性好，管理比较方便。

（3）SkyCoMuS模型采用共享内存模式和OPENMP应用编程接口来实现并行运算。模型多个运行环节都可并行运算，包括网格单元间的水力传导系数计算、应力期数据读取、源汇项处理、矩阵方程求解，模拟结果输出等，多核系统下可显著提高运行效率。当前根据多个应用实例的测试，大致能够将运算时间缩短0.1~1.0倍左右，网格单元数量越多，运算规模越大并行运算效果越好。

（4）SkyCoMuS模型的算法和输入数据可兼容MODFLOW2005（为SkyCoMuS的模拟选项），以往采用MODFLOW2005进行的模拟应用通过适当数据处理可以较为容易地迁移到SkyCoMuS。在用户选择采用原MODFLOW模拟方法而不是SkyCoMuS的全有效单元法进行模拟时，运行SkyCoMuS可取得与MODFLOW2005一致的模拟结果。

（5）SkyCoMuS模型包含了13个地下水数值模拟时常用的源/汇项模拟模块，能够适用于大多数地下水数值模拟应用条件。这些源/汇项模拟模块为面上入渗补给、潜水蒸发、时变定水头、通用水头、井流（注水/抽水）、常年性河流、排水沟、水平流动屏障（断层/防渗设施）、季节性河流、水库、平原湖泊、夹层体贮水、地面沉降。

图6 SkyComus可以模拟的地下水源/汇项

（6）SkyCoMuS模型独创有“全有效单元法”，不仅具有很高的模拟精度，同时从方程原理上很好解决了大降深流场模拟情况下的网格单元反复“疏干-湿润”问题。SkyComus的“全有效单元”法同时考虑上风单元和下风单元并进行加权计算，不仅无缝解决了以往网格单元“疏干-湿润”转化模拟的难题，同时也能够充分保证差分计算的精度，另外在传统皮卡德（Picard）迭代法和普通的PCG求解器下即可取得很好收敛稳定性。

（7）SkyCoMuS模型对于河流及人工渠道构成的复杂河网系统，只需简便地指定复杂河网系统中不同河道/渠道的汇流与分水联系，模型便可智能识别河网系统中各河渠的模拟逻辑次序；模型可完整模拟河道/渠道的汇流、取水、用水、分水以及自身的水面蒸发、沿程渗漏损失、用水回归等；河渠的用水可以分为沿程用水和末端用水两种方式；河渠的取水量还可以通过其用水量进行自动试算确定。

（8）SkyCoMuS模型针对湖泊地表-地下水耦合模拟，在以往方法上提出重大改进，主要包括湖泊蓄滞空间的设定与网格单元剖分解耦，湖床位置可以自由设定，因此在湖泊蓄滞空间的离散化方面更加方便；采用倾斜湖床的算法解决湖泊-地下水耦合模拟的边界处理连续性问题；湖泊水位-面积-蓄量之间能够线性联动等。