在模拟复杂地下水系统时，河流-含水层相互作用是较细致、也较关键的内容之一。在处理受地表水影响区域的地下水流时，理解河流-含水层相互作用对于建立合理模拟很重要。作为 MODFLOW 的一部分，地下水建模系统（GMS）提供 SFR2（StreamFlow Routing）包，用于模拟河流-含水层相互作用。
什么是 SFR2 包？
SFR2 提供了一种模拟增水河段和失水河段、流量路径、河床渗漏，以及跨多个含水层层位相互作用的方法。相比 RIV 和 SFR1 包，SFR2 提供了较多扩展：
- 通过定义好的河网进行河流流量路径模拟。
- 考虑地表水和地下水之间的相互作用。
- 设置河流分段和路径。
- 模拟河床下方的非饱和流。
- 累积河流增益和损失。
- 连接到多个 MODFLOW 层。
何时选择 SFR2 而不是 RIV 包
虽然 RIV 和 SFR2 都可用于河流-含水层交换建模，但它们适用于不同场景。
RIV 可用于简单渗漏建模、大区域尺度模型，或水位保持恒定的河流。它也适合在使用 streamflow 前建立并验证模型。
RIV 对计算要求较低，适合运行时间是主要关注点，但不需要详细河流流量路径的模型。RIV 只追踪河流和含水层之间的流量；一旦水进入河流，它就从模型中离开。
SFR2 可用于河岸带、湿地或受河网影响的流域项目。
SFR2 能够提供地表连通系统中地下水动态的更详细认识。SFR2 会追踪水体，使其能够沿河流向下游移动，并可能在另一位置重新进入含水层。SFR2 输出对水量平衡、许可和环境影响评估很重要。
设置 SFR2 模型
较合适的做法是先使用 RIV 包建立简单模型，以便较快获得反馈并便于排查；当模型成功验证后，再启用 SFR2 包。
收集 SFR2 所需数据
SFR2 包会将河流划分为弧段以及与该段相关的河段。在模拟前需要准备部分数据：
- 确定入流和出流，包括支流、分流、湖泊、井位置和调度，如适用。
- 收集河床导水性、厚度和水力传导系数的现场测量值，或查找类似材料的公开取值。
- 列出河流水文或水力变化和属性，例如河床高程、宽度、坡度、糙率（Manning’s n）、底质和导水性。
- 使用 GIS 图层或 DEM 数据数字化河段。
建立 GMS 概念模型
数据收集完成后，在 GMS 中建立概念模型。建议先使用 RIV 包建立初始模型。SFR2 需要河床导水性、厚度和水力传导系数，用于模拟控制河流与含水层之间水体移动的渗漏过程。
- 创建概念模型和用于河流的 coverage。
- 在 Map 模块中创建河流弧线。
- 根据水文或水力变化将每条河流拆分为弧段，例如坡度或底质变化。
- 为河流路径创建弧线。确认弧线方向正确，并确保分段和河段编号从入流到出流按顺序排列。
- 为每条河流弧线指定属性，例如河床高程、宽度、坡度、糙率（Manning’s n）和导水性。
- 将河段指定到合适的 MODFLOW 层，以模拟垂向交换。
加入 SFR2 包
在 GMS 的 MODFLOW Packages 中，需要启用 SFR2。之后，GMS 就可以把河网与河流分段和河段关联起来。
- 启用 SFR2。
- 按需要配置路径选项、入流来源和随时间变化的流量。
- 将概念模型映射到 MODFLOW。
- 运行模型。
结论
当需要更详细了解河流和含水层之间的相互作用时，可以选择 SFR2 包。SFR2 允许模拟河流水力、流量路径，以及含水层与增水或失水河段之间的动态相互作用，包括间歇性河流。
可以使用 GMS 中的 SFR2 包和 MODFLOW 相关功能开展此类建模。