معیارهای تقسیم بندی گستره مدل به اجزای کوچک تر - MODFLOW Grid
معیارهای تقسیم بندی گستره مدل به اجزای کوچک تر
همان طور که در قسمت روشهای حل عددی اشاره شده است برای حل معادلات دیفرانسیل جزیی باید محیط را به اجزای کوچک تر تقسیم کرد. در روش تفاضل های محدود معمولا منطقه مطالعاتی با استفاده از خطوط موازی عمود بر هم یا غیر عمود در فضای منحنی الخط به تعدادی جز چهار ضلعی (سلول) تقسیم می شود. در روش اجزای محدود یا حجم محدود، منطقه به تعدادی المان چندضلعی تقسیم می شود. هر قدر ابعاد سلول ها کوچک تر باشد تعداد سلول ها بیش تر شده و دقت محاسبات افزایش می یابد. با افزایش تعداد سلول ها، داده های ورودی بیش تری مورد نیاز بوده و حجم کار آماده سازی داده ها و نیز حجم عملیات محاسباتی به مراتب بیش تر خواهد شد، البته در مناطق دور از محل های مورد توجه و مکان های فاقد آمار و اطلاعات، کوچک کردن اندازه سلول ها کمک چندانی به افزایش دقت محاسبات نمی کند. از سوی دیگر (با توجه به مسایلی همچون ناهمگنی آبخوان) انتخاب سلول هایی با ارائه - ابعاد بزرگ باعث ایجاد خطا و عدم دست یابی به نتایج با دقت قابل قبول می شود. عوامل موثر بر اندازه سلول در جدول زیر شده اند.
اهداف تقسیم بندی منطقه مدل
به طور کلی تقسیم بندی محدوده مدل به اجزای کوچک تر با توجه به اهداف زیر صورت می گیرد:
- افزایش پایداری و همگرایی حل مدل
- افزایش دقت مدل
- کاهش پراکندگی عددی
- کاهش محدودیت های محاسباتی همچون حافظه، ظرفیت و زمان اجرای مدل
- سازگاری عددی
معیارهای مهم در طراحی شبکه منطقه مدل
به طور خلاصه در طراحی شبکه مدل که از حساس ترین مراحل مدل سازی است باید به معیارهای زیر توجه نمود:
- شبکه به گونه ای طراحی شود که تمام محدوده مطالعاتی را دربرگیرد . معمولا هر چه وسعت منطقه مدل بیش تر باشد فواصل شبکه بندی بزرگ تر و هر چه دقت عددی مورد نیاز بیش تر باشد، این فواصل کوچک تر انتخاب می شوند. افزایش بیش از اندازه تعداد سلول ها منجر به اعمال محدودیت های محاسباتی در حافظه، ظرفیت و زمان اجرای مدل خواهد شد.
- بسته به هدف مطالعه، فواصل شبکه بندی در محدوده هایی که بیش تر مورد نظر می باشند (محدوده های اجرای طرح یا محدوده های بحرانی) کوچک تر انتخاب می شوند.
- می توان اندازه ابعاد سلول (Δz و Δy و Δx ) را در تمام گستره شبکه مدل یکنواخت (و البته نه مساوی با هم) در نظر گرفت ولی در این حالت نمی توان اندازه سلول را در مناطق بحرانی کوچک تر نمود. بنابراین معمولا شبکه بندی را باید نامنظم انتخاب نمود.
- در مناطقی در درون محدوده مدل که منابع آب سطحی (همچون رودخانه ها یا دریاچ ه ها) ارتباط هیدرولیکی با آبخوان دارند سلول ها ریزتر انتخاب می شوند.
- در مناطقی که تغییرات محسوسی در مقادیر پارامترهای هیدروژئولوژیک یا ارتفاع سطح آب آبخوان وجود دارد (محیط غیریکنواخت) تا جای ممکن گره ها نزدیک به هم در نظر گرفته می شوند.
- هر چه تراکم نقاط تغذیه و تخلیه بیش تر باشد، اندازه سلول ها کوچک تر انتخاب می شود.
- در مناطقی که گرادیان هیدرولیکی (یا شیب تغییرات پارامترهای کیفیتی) شدیدتر است، فواصل گره ها کوچک تر انتخاب می شود.
- هر چه داده ها بیش تر و با کیفیت بهتری در دسترس باشد، برای دست یابی به نتایج بهتر می توان ابعاد سلول ها را کوچک تر انتخاب نمود. در غیر این صورت سلول ها بزرگ انتخاب می شوند.
- از آن جایی که معمولا مرزهای آبخوان به صورت خط مستقیم نمی باشد، سلول ها به طور کامل در محدوده مدل قرار نمی گیرند. به این جهت، بهتر است اندازه سلول ها در مرزها به گونه ای انتخاب شود که حداکثر نزدیکی بین شکل هندسی گستره مدل و شکل هندسی محدوده مطالعاتی برقرار باشد.
- برای شبکه های تفاضل محدود، فاکتور گسترش شبکه یا نسبت بعد سلولی بزرگ به بعد سلولی کوچک برای سلول های کنار هم، نباید از 1.5 بیش تر باشد. نسبت سیما یا نسبت بین ابعاد حداکثر و حداقل سلول به صورت ایده آل برابر با واحد می باشد و در شبکه های تفاضل های محدود نباید از 10 بیش تر شود. در شبکه های اجزای محدود این نسبت از 5 نباید بیش تر باشد.
همچنین فاکتورهای زیر را در جهت یابی شبکه باید در نظر داشت:
- عوامل هیدرولوژیک، هیدروژئولوژیک و زمین شناسی منطقه: عوامل کلیدی همچون رودخانه ها، برکه ها و گسل ها اهمیت ویژه ای دارند. برای مثال یک زون گسلی که بر جریان آب زیرزمینی اثر می گذارد بهتر است به موازات و یا عمود بر محورهای سلول ها قرار گیرد.
- جهت غالب جریان آب زیرزمینی: برای کاستن از پراکندگی عددی که حاصل تجزیه بردار سرعت جریان آب زیرزمینی در راستای محورهای سلول های شبکه است، باید شبکه را به موازات محور جریان غالب آب زیرزمینی قرار داد. در صورتی که جهت های گوناگونی برای جریان آب زیرزمینی در منطقه مدل وجود دارد، بهتر است جهت یابی شبکه به موازات جریان در مناطق بحرانی باشد.
غیریکنواختی ویژگی های هیدرولیکی: از آنجایی که هدایت هیدرولیکی در مدل به صورت مولفه هایی در راستای محورهای سلول های محاسباتی بیان میشود با قرار دادن شبکه به موازات تانسورهای هدایت هیدرولیکی دقت محاسباتی افزایش می یابد.
برای یافتن تمامی مطالب مرتبط با این مطلب در سایت از جستجوی سایت در حاشیه سمت راست و بالای صفجه استفاده فرمایید.
ورود به بخش آموزش های متنی GMS
دانلود آخرین نسخه نرم افزار GMS
دریافت لایسنس ارزیابی (14 روزه)
برای سفارش انجام مدل سازی اینجا کلیک کنید
تماس واتساپ: 09190622992 (98+)
شناسه تلگرام مدیر سایت: Basin_Ir_bot@
نشانی ایمیل: www.Basin.ir@Gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
تماس با ما
تماس واتساپ
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
سفارش پروژه
در منابع آب
نظرات (۰)