مدل سازی استوکستیک MODFLOW با T-PROGS
سه روش برای تولید مدل سازی تصادفی در GMS با استفاده از MODFLOW در ورژن 2000 یا 2005 وجود دارد. اول، پهنه بندی پارامتر با استفاده از هر یک از روش نمونه گیری تصادفی، نمونه برداری مکعب لاتین، و یا زمینه گاوسی برای تولید نتایج مختلف می باشد. روش دوم استفاده از شبیه سازی شاخص های تولید شده توسط ابزار T-PROGS می باشد. سوم، روش فضایی تهی مونت کارلو (NSMC) است؛ که به تولید مدل های متعدد با مجموعه های مختلف از پارامترها اقدام می کند (در GMS 9.0 و ورژن های بعد از آن).
پس از تولید نتایج شبیه سازی تصادفی، کاربر می تواند این نتایج را با استفاده از جستجوگر پروژه بررسی کرده و ببینید. کاربر همچنین می تواند نتایج را با استفاده از Wizard و یا ابزار تجزیه و تحلیل آماری به منظور بررسی ریسک راه حل های تصادفی اصلاح نماید.
گزینه های مدل سازی تصادفی را می توان به یک نسخه خریداری شده از GMS اضافه کرد.
یکی از این روش ها برای رویارویی با مدل ناهمگنی شبیه سازی تصادفی، بر اساس و پایه چند نماینده استخراجی و معادل قابل قبول از ناهمگونی مکان واقعی است. در حالت ایده آل، چنین رویکردی تولید یک تنوع زیرسطحی از چینه خاک بر اساس پارامترهای زمین شناسی تفسیری مانند عرض و طول، نسبت مواد، گرایش موقعیت و ناهمسانگردی را فعال می کند. استخراجی های متعدد که به داده های گمانه مشروط است با یک رویکرد منطقی برای رویارویی با عدم اطمینان همراه با خصوصیات مکان واقعی به مدل سازان ارئه می شود. شبیه سازی تصادفی را می توان به عنوان نماینده منطقه ای از رفتار آبخوان علاوه بر شبیه سازی مقیاس محلی اعمال کرد. شبیه سازی تصادفی به ویژه مناسب مدل های مقیاس محلی به دنبال ناهمگونی پیچیده می باشد که نمایانگر درست تری از چینه شناسی رسوبات واقعی است. این ناهمگونی ها باعث می شود تا درک واقع بینانه و به طور بالقوه دقیق تری در مدل سازی انتقال املاح توسط شبیه سازی کانال های جریان ترجیحی با لنز نازکی از خاک رس، شن، ماسه، یا مواد دیگر ایجاد شود. نتیجه نهایی رویکرد تصادفی شبیه سازی متعدد از پارامترهای هیدرولیکی خواهد بود که در نتیجه آن، یک راه حل احتمالاتی ایجاد می شود. چنین راه حلی اعتبار بیشتر و درک بهتری از شرایط مکان واقعی را فراهم می کند.
نرم افزار نامحدود T-PROGS برای تولید شبیه سازی تصادفی از ناهمگنی خاک ایجاد شده است. این امکان را می توان به شبیه سازی MODFLOW به عنوان "مجموعه مواد" در بسته LPF و یا به عنوان "داده HUF" در بسته HUF گنجانید. (نگاه کنید آموزش های T-PROGS).
GMS شامل یک رابط T-PROGS (احتمال انتقال زمین آماری) است. این ویژگی نرم افزار توسط استیون کارل توسعه یافته است. از T-PROGS برای انجام انتقال احتمالاتی زمین آمار در داده های گمانه استفاده می شود. خروجی T-PROGS مجموعه ای از N ماده بر روی یک شبکه 3D است. هر یک از مجموعه مواد به داده گمانه و ویژگی های مواد و انتقال بین گمانه زیر روند مشاهده شده در داده های گمانه مشروط است. این مجموعه مواد می تواند برای شبیه سازی تصادفی در MODFLOW استفاده شود. نمونه مجموعه مواد تولید شده توسط نرم افزارT-PROGS در زیر نشان داده شده است. این نرم افزار همچنین می توانید برای تولید مجموعه داده های ورودی چندگانه برای بسته HUF مورد استفاده قرار گیرد.
راه حل MODFLOW برای یک شبکه T-PROGS. خطوط سیاه، خطوط هم مقدار سطح آب و خطوط آبی خطوط مسیر برای خروجی های چاه آب هستند.
احتمال مشاهده شده گذار (دایره) و مدل زنجیره مارکوف (خطوط توپر) برای مجموعه ای از داده های گمانه با چهار ماده.
نرم افزار T-PROGS از یک رویکرد زمین آماری مبتنی بر احتمال انتقال در مدل تغییرات مکانی 3D زنجیر مارکف بهره گیری می کند، که با راه اندازی معادلات شاخص کو-کریجینگ و تدوین و فرموله کردن تابع هدف شبیه سازی شده ANNEAL می نماید. روش احتمال گذار مزایای متعددی نسبت به روش شاخص کریجینگ سنتی دارد. نخست، رویکرد احتمال گذار با تمایلات موضعی نامتقارن juxta است، مانند توالی جریمه به سمت بالا. دومین ویژگی، در رویکرد احتمال گذار یک چارچوب مفهومی برای ترکیب تفاسیر زمین شناسی در توسعه پذیری مکانی مقطع-همبسته وجود دارد. علاوه بر این، روش احتمال گذار به طور انحصاری به برازش بر منحنی تجربی برای توسعه شاخص (مقطعی) در مدل واریوگرام تکیه نمی کند. این بسیار سودمند است زیرا داده های زمین شناسی معمولا تنها برای توسعه یک مدل از تغییرات مکانی در جهت عمودی کفایت می کنند. روش احتمال گذار یک چارچوب مفهومی برای ایجاد بینش های زمین شناسی در یک مدل ریاضی ساده و مفید زنجیره مارکوف را فراهم می کند. و این امر از طریق ایجاد ارتباط بین ویژگی های اساسی قابل مشاهده میانگین طول، نسبت مواد، ناهمسانگردی، و موقعیت juxta با پارامترهای مدل زنجیره مارکوف انجام می شود.
هر منحنی نشان دهنده احتمال گذار از مواد J به مواد K است. احتمال گذار (tijk(h به صورت زیر تعریف می شود:
که در آن x وضعیت مکانی، h تاخیر (بردار جدایی)، و j، k به معنی مواد است. توجه داشته باشید که منحنی در قطر نشان دهنده احتمالات خودکار گذار، و منحنی در خارج از قطر نشان دهنده احتمال انتقال عرضی است.
گام بعدی در تجزیه و تحلیل توسعه یک مدل زنجیره مارکوف برای جهت عمودی است که متناسب با داده مشاهدهداتی احتمال گذار عمودی می باشد. منحنی های زنجیره مارکوف به عنوان خطوط توپر در شکل preceeding نشان داده شده است. از نظر ریاضی یک مدل زنجیره مارکوف به داده طبقه یک بعدی در یک جهت Φ به شکل ماتریس نمایی اعمال می شود:
که در آن h نشان دهنده تاخیر در جهت Φ، و RΦ نشان دهنده یک ماتریس نرخ انتقال است.
با ورودی های rjk، f به نمایندگی از میزان تغییر از دسته j به دسته K (مشروط به حضور J) در واحد طول در جهت Φ. نرخ انتقال برای اطمینان از تناسب خوب بین مدل زنجیره مارکف و داده های مشاهده ای احتمال گذار تنظیم می شود.
هنگامی که زنجیره مارکوف برای جهت z از داده های گمانه توسعه می یابد، یک مدل از تغییرات مکانی باید برای x و y توسعه داده شود. داده های گمانه معمولا به اندازه کافی در این جهت متراکم نیستند. با این حال، x و y جهت زنجیر مارکف را می توان با فرض گرایش موضعی juxta و نسبت داده های مشاهده شده در جهت عمودی نیز در جهت افقی درست دانست. طراح مدل پس از آن برآورد نسبت طول متوسط در x و y را نسبت به جهت z فراهم می کند، و ماتریس نرخ انتقال برای x و y را می توان فرموله کرد. در این شرایط X و Y و Z زنجیر مارکف به یک زنجیره پیوسته 3D مارکوف با استفاده از ابزار MCMOD درون T-PROGS تبدیل می شود.
در مرحله نهایی راه اندازی یک تجزیه و تحلیل احتمال گذار با استفاده از T-PROGS، طراح اقدام ایجاد یک شبکه، به تعداد نمونه مدل مشخص (N) می کند، و ابزار TSIM را راه اندازی می کند. کد TSIM با استفاده از زنجیره ای 3D مارکوف به تدوین و فرموله سازی هر دو شاخص cokriging معادلات و یک تابع هدفشبیه سازی شده ANNEAL می پردازد. این برنامه تولیدکننده شبیه سازی تصادفی با استفاده از ترکیبی از نسخه های اصلاح شده از GSLIB کد SISIM و ANNEAL است.
نمونه داده چینه HUF تولید شده توسط نرم افزار T-PROGS. خطوط آبی نشان دهنده خطوط هم مقدار مسیر ذرات و آب هستند.
استفاده از انتقال زمین آمار احتمالاتی با مدل MODFLOW دارای دو محدودیت اساسی است. اول، الگوریتم های تصادفی اساسی مورد استفاده توسط نرم افزار T-PROGS چنین فرموله شده است که شبکه MODFLOW باید دارای عرض ردیف، ستون و لایه یکنواخت باشد. عرض ردیف می تواند متفاوت از عرض ستون شکل بگیرد، اما هر سطر باید عرض یکسانی داشته باشد. این امر منجر به تولید یک شبکه متعامد یکنواخت خواهد شد. در حالی که در شبکه های MODFLOW متعامد x و y باید از این اصل تبعیت کنند، ضخامت لایه مجاز است متفاوت باشد بر اساس عبور از سلول به سلول دیگر. این دقت کافی را برای مرزهای لایه در مدلسازی صحیح در سطح زمین و بخش بالایی و کف واحد آبخوان باعث می شود. اگر یک شبکه صرفا متعامد استفاده شود، لایه مرزهای داخلی و خارجی نامنظم باید در یک مد stair-step با تغییر خواص مواد و یا با فعال / غیر فعال شدن سلول از طریق آرایه IBOUND شبیه سازی شود. محدودیت دوم این است که به منظور رسیدن به سطح بالایی از جزئیات در شبیه سازی ناهمگنی ها، ابعاد سلول شبکه به طور کلی باید بسیار کوچک نگه داشته شود. این موضوع می تواند مشکلاتی را در بعد عمودی منجر شود. تعداد زیادی از لایه های با ضخامت های کوچک در نزدیکی بالای مدل به طور کلی تضمین می کند که بسیاری از سلول ها در این منطقه متراکم خواهند شد. که در محاسبه ارتفاع سطح آب (برای شبیه سازی های مربوط به سفره های آب محصور نشده) احتمالا در بالای آن وجود داشته باشد. به عنوان یک نتیجه دیگر، این سلول های فراوان دستخوش بی ثباتی عددی و مسائل مربوط به تلاش در محاسبات مرتبط با تر شوندگی سلول و خشک شدن افزایش خواهد یافت.
بسته Hydrogeologic Unit Flow یا HUF که با MODFLOW 2000 منتشر شد، این امکان را برای غلبه بر هر دو این محدودیت ها داده و در نتیجه مکانیزم قدرتمندی برای ترکیب انتقال زمین آمار احتمالاتی در شبیه سازی MODFLOW به وجود می آورد. با بسته بندی HUF، طراح در ورودی امکان تعریف مولفه عمودی چینه در یک مد مستقل از شبکه را خواهد داشت که در آن داده ها با استفاده از مجموعه ای چینه از ارتفاع و ضخامت آرایه تعریف می شود. آرایه اول ارتفاع بالای مدل را تعریف می کند. آرایه های باقی مانده ضخامت هر یک از سری واحد های هیدرولوژیک را با شروع از بالا و پیشرفت به پایین مدل تعریف می کنند. برای هر مجموعه ای از ضخامت، بسیاری از ورودی ها در آرایه ممکن است صفر باشند. این امکان برای شبیه سازی ناهمگنی های پیچیده، از جمله pinchouts و embedded lenses ایجاد شده است که می تواند برای شبیه سازی با بسته های LPF و BCF یک مسأله باشد.
رابط T-PROGS در GMS شامل گزینه ای برای یکپارچه سازی نتایج انتقال زمین آماری احتمالاتی با بسته HUF است. رویکرد اساسی استفاده از این گزینه در ایجاد پوشش یک شبکه پس زمینه متراکم در شبکه MODFLOW و اجرای T-PROGS در شبکه پس زمینه است.
مجموعه ای از آرایه های HUF سپس از شبکه پس زمینه برای استفاده با مدل MODFLOW استخراج می شود. برای استفاده از این گزینه، برای اولین بار یک شبکه MODFLOW با تعداد مد نظر از لایه ها و ارتفاعات لایه ایجاد می کنیم که باید برای مطابقت مرزهای آبخوان درون یابی گردند. عرض سطر و ستون یکنواخت در اینجا هستند، اما ضخامت لایه ممکن است از سلولی به سلول دیگر متفاوت باشد. سپس، هنگامی که TSIM راه اندازی شد، گزینه HUF باید انتخاب شود. GMS سپس اقدام به تولید یک شبکه پس زمینه می کند که دربرگیرنده شبکه MODFLOW است. سطر و ستون این شبکه در مطابقت با شبکه MODFLOW است اما ضخامت لایه یکنواخت بوده و نسبتا نازک می باشد، و در نتیجه تعداد بسیار بیشتری از لایه ها در شبکه MODFLOW خواهد بود. مشخص کردن تعدادی از لایه ها در این شبکه پس زمینه صورت می پذیرد. در اینجا شبیه سازی T-PROGS به منظور دست آوردن دسته ای از "مجموعه مواد" در شبکه پس زمینه صورت می پذیرد. هر یک از مجموعه مواد در خروجی T-PROGS سپس از شبکه پس زمینه به مجموعه ای از HUF ارتفاع / ضخامت آرایه منتقل می شود. آرایه ارتفاع بالای HUF برابر با بالای شبکه MODFLOW تنظیم می شود. آرایه ضخامت سپس با جستجو از طریق شبکه پس زمینه برای پیدا کردن ارتفاع پایین گروه به هم پیوسته شاخص ها اقدام می نماید. ارتفاعات از این گروه ها پس از آن به یک آرایه مناسب ارتفاع در ورودی HUF اضافه می شود. مجموعه ای حاصل از آرایه ورودی HUF در GMS در بخش جستجوگر پروژه ردیف می شود. با کلیک بر روی هر آیتم در جستجوگر پروژه، مجموعه ای انتخاب شده از آرایه HUF در بسته HUF بارگذاری شده و چینه مربوطه در پنجره GMS نمایش داده می شود. چندین آرایه ورودی HUF را می توان برای انجام یک شبیه سازی تصادفی استفاده کرد.
منبع: www.Aquaveo.com
مترجم: سایت بیسین
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)