شرایط اولیه در شبیه سازی ماندگار و غیر ماندگار آب زیرزمینی با مدل ریاضی MODFLOW
شرایط اولیه
منظور از شرایط اولیه مقادیر متغیرهای مجهول درون محدوده مدل (مانند بار هیدرولیکی و جریان) در لحظه ابتدایی شبیه سازی می باشد. در شبیه سازی های غیرماندگار لازم است شرایط اولیه مشخص باشد. معمولا مدل برای یک حالت ماندگار واسنجی شده و نتایج آن به عنوان شرایط اولیه در شبیه سازی غیرماندگار مورد استفاده قرار می گیرد. یک شیوه مناسب دیگر در تعیین شرایط اولیه استفاده از داده های صحرایی می باشد. استفاده از مدل برای تولید مقادیر بار هیدرولیکی باعث سازگاری شرایط اولیه، شرایط مرزی هیدرولوژیکی و پارامترهای مربوط به مدل می شود. در صورتی که اگر از مقادیر اندازه گیری شده صحرایی به عنوان مقادیر اولیه استفاده شود، در گام های زمانی اولیه مدل تنها به شرایط مرزی اعمال شده عکس العمل نشان نمی دهد، بلکه مدتی را صرف تعدیل توزیع بارهای هیدرولیکی اندازه گیری شده م یکند به گونه ای که بین داده های هیدرولوژیکی مدل و پارامترهای آن با مقادیر اولیه بار هیدرولیکی تعادل برقرار شود. این مرحله اصطلاحا گرم شدن مدل نامیده می شود.
دو نوع شرایط اولیه به صورت ماندگار می تواند، مورد استفاده قرار گیرد که عبارت از شرایط ماندگار ساکن و شرایط ماندگار شبه دینامیک می باشد.
در شرایط ماندگار ساکن، بار هیدرولیکی در کل محدوده مدل ثابت بوده و هیچ جریانی در سامانه وجود ندارد (بخش الف شکل). حالت ماندگار ساکن برای شبیه سازی افت آب مورد استفاده قرار می گیرد. به این معنی که مثلا برای شبیه سازی افت بار هیدرولیکی ناشی از پمپاژ آب از یک نقطه، شرایط اولیه در آن محدوده شرایط ماندگار ساکن در نظر گرفته می شود.
این نوع شرایط اولیه (ماندگار ساکن) نمی تواند بین جریان های اصلی که در اثر گرادیان بار هیدرولیکی به وجود می آیند، رابطه ای برقرار نماید. به این دلیل ممکن است در بعضی شبیه سازی ها مناسب نباشد. اغلب برنامه های محاسباتی مثل MODFLOW و یا AQUIFEM-1 محاسبات را بر پایه توزیع بار هیدرولیکی اولیه که توسط کاربر تعیین شده است انجام می دهند.
نمایش شماتیک شرط اولیه (الف- ماندگار ساکن، ب- نیمه دینامیک، ج- دینامیک دوره ای)
معمولا توزیع بار هیدرولیکی پیش از شبیه سازی های غیرماندگار به وسیله شبیه سازی ماندگار تعیین م یشود. نتیجه این عمل ایجاد شرایط ماندگار شبه دینامیک است (بخش ب شکل). تحت این شرایط بار هیدرولیکی می تواند به صورت مکانی متغیر باشد و جریان ورودی و خروجی سامانه مقدار یکسانی دارند، ولی باز هم تغییرات زمانی برای جریان و بار هیدرولیکی وجود ندارد. اغلب شبیه سازی ها بر پایه این نوع شرایط اولیه انجام می شود.
نوع دیگری از شرایط اولیه وجود دارد که با دو نوع بالا متفاوت می باشد. این نوع شرایط اولیه که قابل استفاده در شبیه سازی های ناماندگار می باشد، شرایط دینامیک دوره ای نامیده می شود (بخش ج شکل) این شرایط دارای یک سری بارهای هیدرولیکی است که در اثر نوسانات دوره ای سطح آب به وجود می آیند. به عنوان مثال اگر یک دوره که نوسانات ماهانه بار هیدرولیکی را نشان می دهد برای سری های میانگین سالانه موجود باشد، با توجه به تشابه همه سال ها، هر دوره شامل یک سری یکسان از مقادیر بار هیدرولیکی خواهد بود به شکلی که هر یک ماه خاص در سال های متوالی مقدار تقریبا یکسانی دارد. همانطور که مشخص است شرایط اولیه با توجه به این که بار هیدرولیکی به صورت ماهانه متغیر است دینامیک می باشد. از طرفی شرایط آغازین یک نوع شرایط ماندگار است، چرا که هر دوره سالانه به طور کلی ماندگار باقی می ماند.
این نوع شرایط اولیه می تواند از طریق اجرای مدل با یک سری ورود یهای دوره ای (مثلا نرخ تغذیه متوسط ماهانه) تولید شود. این روند محاسبات تا هنگام دست یابی به یک الگوی دور های منظم، ادامه می یابد. تولید شرایط اولیه دوره ای دینامیک نیاز به شبیه سازی غیرماندگار دارد و در این بین حتما باید مدل برای یک آبنمود مشاهده شده واسنجی شود.
در محاسبات غیرماندگار، یک روش دیگر نیز م یتواند برای تعیین مقادیر اولیه متغیرها به عنوان شرایط اولیه استفاده شود و آن استفاده از یک توزیع دلخواه و سپس اجرای مدل غیرماندگار می باشد. نتایج مدل غیرماندگار هنگامی به عنوان شرایط اولیه قابل قبول خواهد بود که با نتایج انداز هگیری شده همساز شود. سپس این نتایج می تواند به عنوان شرایط اولیه در شبیه سازی ها جهت پیش بینی نتیجه مورد نظر در مدلها مورد استفاده قرار گیرد.
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)