مش بندی مدل آب های زیرزمینی با MODFLOW 6 و Flopy :: بیسین - سایت تخصصی مهندسی آب

ابزار وبمستر

Bootstrap Example

عضويت در خبرنامه ايـميـل پايگاه بيسيــن - عضويت پس از کليک بر روي لينک فعال سازي که براي شما ارسال خواهد شد تکميل مي شود

پشتيباني شده با بيسين

مش بندی مدل آب های زیرزمینی با MODFLOW 6 و Flopy


MODFLOW 6 آخرین نسخه کد مدل سازی زیرزمینی MODFLOW توسط USGS است. این نسخه شامل برخی از ابزارهای نوآورانه و یک شکل مجدد کامل ساخت مدل است، اما تا به امروز این کد هیچ رابط کاربری گرافیکی (GUI) تجاری / باز نداشته است که باعث بهبود استفاده از کد برای طراحان مبتدی و مبتکران علوم زمین می شود.


یکی از جدیدترین ویژگی های جدید از MODFLOW 6 گزینه های مختلف اختیاری برای نسل مش مدل است. تنظیمات از شبکه منظم (مشابه MODFLOW 2005)، شبکه مشبک سه بعدی و شبکه غیر ساختاری است. Flopy که یک کتابخانه پایتون برای ساخت و شبیه سازی MODFLOW 6 است و دیگر مدل ها دارای ابزار برای تولید مش های سه گوش است. جریان کار در مدلسازی آبهای زیرزمینی با MODFLOW 6 و Flopy برای مدلهای مش مثلثی بسیار منعطف است و پتانسیل زیادی برای مدل سازی جریان آب های زیرزمینی محلی و منطقه ای وجود دارد.


این آموزش فرایند کامل را برای ایجاد یک مشی مثلثی با خدماتی از Flopy نشان می دهد و آن را به مدل MODFLOW 6 اضافه می کند. مدل شبیه سازی شده و نتایج به صورت مش و خطوط کانتور رنگی ارائه می شود.


فایل های ورودی

شما می توانید فایل های ورودی این آموزش را در این لینک دانلود کنید.


کد پایتون:


واردات کتابخانه های مورد نیاز

این آموزش نیاز به برخی از کتابخانه های هسته پایتون، Numpy، Matplotlib و Flopy دارد.


import os

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

from collections import OrderedDict


import flopy

from flopy.utils.triangle import Triangle as Triangle


flopy is installed in E:\Software\Anaconda3\lib\site-packages\flopy


مسیر پرونده مدل و اجرایی را تعریف کنید

پوشه برای فایل های مدل و خروجی شبیه سازی نیز تعریف شده است و همچنین اجرایی برای ژنراتور مش مثلثی و Modflow 6 تعریف شده است.


workspace = '../Model/'

triExeName = '../Exe/triangle.exe'

mf6ExeName = '../Exe/mf6.exe'


تعریف دامنه و محل تخلیه

دامنه فعال مدل یک trapezoid با سمت موازی کوچکتر است که در مدل شرقی قرار دارد. تخلیه به عنوان یک مستطیل در مرکز سمت چپ مدل مورد مفهوم قرار گرفت.


active_domain = [(0, 0), (100, 10), (100, 55), (0, 65)]

drain_domain= [(80, 31), (95, 31), (95, 34), (80, 34)]


ساختن Tringle mesh

ما از ابزار Triangle از utils flopy استفاده می کنیم که در واقع برنامه Triangle برای تولید مش ها را اجرا می کند. این آموزش همراه با اجرایی مثلث برای ویندوز همراه است، اگر شما از یک سیستم عامل دیگر استفاده می کنید که لازم است کامپایل کد منبع را که می توانید از آن پیدا کنید


https://www.cs.cmu.edu/~quake/triangle.html.


tri = Triangle(angle=30, model_ws=workspace, exe_name=triExeName)

tri.add_polygon(active_domain)

tri.add_polygon(drain_domain)

tri.add_region((10,10),0,maximum_area=30) #coarse discretization

tri.add_region((88,33),1,maximum_area=5) #fine discretization

tri.build()


تولید مثلثی و نمایندگی مرزی

گام بعدی بازنویسی مش و شناسایی مرزهای ایجاد شده از نسل مش است.


fig = plt.figure(figsize=(15, 15))

ax = plt.subplot(1, 1, 1, aspect='equal')

tri.plot(edgecolor='gray')


<matplotlib.collections.PatchCollection at 0x9005c88>



### Indentification and representation of grid boundaries


fig = plt.figure(figsize=(15, 15))

ax = plt.subplot(1, 1, 1, aspect='equal')

tri.plot(edgecolor='gray')

numberBoundaries = tri.get_boundary_marker_array().max()+1


cmap = plt.cm.get_cmap("hsv", numberBoundaries)


labelList = list(range(1,numberBoundaries))

i = 0

for ibm in range(1,numberBoundaries):

    tri.plot_boundary(ibm=ibm, ax=ax,marker='o', color=cmap(ibm), label= ibm)


handles, labels = plt.gca().get_legend_handles_labels()

by_label = OrderedDict(zip(labels, handles))

plt.legend(by_label.values(), by_label.keys(), loc='lower right')


<matplotlib.legend.Legend at 0x91c6ac8>



نمایندگی ویژگی های مثلث

با استفاده از روش های موجود برای شیء مثلث "tri" ما می توانیم رأس و centroid را با موقعیت و برچسب خود نشان دهیم.


fig = plt.figure(figsize=(15, 15))

ax = plt.subplot(1, 1, 1, aspect='equal')

tri.plot(ax=ax, edgecolor='gray')

tri.plot_vertices(ax=ax, marker='o', color='blue')

tri.label_vertices(ax=ax, fontsize=10, color='blue')

tri.plot_centroids(ax=ax, marker='o', color='red')

tri.label_cells(ax=ax, fontsize=10, color='red')

output_12_0.png



پیکربندی مدل MODFLOW 6

هنگامی که مش با مثلثی داریم، می توانیم مدل MODFLOW 6 را ایجاد کنیم. همانطور که می دانید، MODFLOW 6 بین مدل و شبیه سازی تفاوت دارد، زیرا مفهوم مبادله بین مدل ها را پیاده سازی می کند. یک شبیه سازی می تواند مدل های زیادی داشته باشد، برای این مورد ما یک شبیه سازی فقط یک مدل را داریم.


name = 'mf'

sim = flopy.mf6.MFSimulation(sim_name=name, version='mf6',

                             exe_name=mf6ExeName,

                             sim_ws=workspace)

tdis = flopy.mf6.ModflowTdis(sim, time_units='SECONDS',

                             perioddata=[[1.0, 1, 1.]])

gwf = flopy.mf6.ModflowGwf(sim, modelname=name, save_flows=True)

ims = flopy.mf6.ModflowIms(sim, print_option='SUMMARY', complexity='complex', 

                           outer_hclose=1.e-8, inner_hclose=1.e-8)


پیکربندی بسته بندی اختیاری مثلثی

MODFLOW 6 فایل فشرده سازی فضایی و فایل فشرده سازی زمانی را متفاوت می کند. در گزینه های اختیاری فضایی ما سه نوع شبکه داریم: منظم (.dis)، مثلثی (.disv) و بدون ساختار (* .disu). این مورد مورد مطالعه از سه جهته استفاده می کند.


cell2d = tri.get_cell2d()

vertices = tri.get_vertices()

xcyc = tri.get_xcyc()

nlay = 1

ncpl = tri.ncpl

nvert = tri.nvert

top = 1.

botm = [0.]


dis = flopy.mf6.ModflowGwfdisv(gwf, length_units='METERS',

                               nlay=nlay, ncpl=ncpl, nvert=nvert,

                               top=top, botm=botm, 

                               vertices=vertices, cell2d=cell2d)

Configuration of the flow package and the initial conditions

npf = flopy.mf6.ModflowGwfnpf(gwf, k=0.0001)

ic = flopy.mf6.ModflowGwfic(gwf, strt=10.0)


تعریف مرز ثابت CHD مرز شرایط

طرف چپ و راست مدل به عنوان مرز CHD تعریف شده است که نشان دهنده یک جریان منطقه ای به راست از سمت هیدرولیک 30 تا 10 متر است. ببینید که لبه های لبه از لبه های شبکه مدل بدست می آید.


chdList = []


leftcells = tri.get_edge_cells(4)

rightcells = tri.get_edge_cells(2)


for icpl in leftcells: chdList.append([(0, icpl), 30])

for icpl in rightcells: chdList.append([(0, icpl), 10])


chd = flopy.mf6.ModflowGwfchd(gwf, stress_period_data=chdList)


تعریف شرایط مرزی تخلیه DRN

در قسمت سمت چپ بخش مدل، یک تخلیه به عنوان دو خط در مرز از یک ناحیه اعلام شده وجود دارد. تخلیه ارتفاع 2.5 متر پایین تر از مرز ثابت سر شرقی است.


drnList = []


drnCells = tri.get_edge_cells(5) + tri.get_edge_cells(7)


for icpl in drnCells: drnList.append([(0, icpl), 7.5, 0.10])


chd = flopy.mf6.ModflowGwfdrn(gwf, stress_period_data=drnList)


گزینه های خروجی را تعریف کنید، فایل های ورودی را وارد کنید و مدل را اجرا کنید

این آموزش نوع داده ای که ذخیره می شود و سوابق در پرونده لیست تعیین می کند. سپس فایل های مدل Modflow 6 روی پوشه مدل نوشته شده و شبیه سازی انجام می شود.


oc = flopy.mf6.ModflowGwfoc(gwf,

                            budget_filerecord='{}.cbc'.format(name),

                            head_filerecord='{}.hds'.format(name),

                            saverecord=[('HEAD', 'LAST'),

                                        ('BUDGET', 'LAST')],

                            printrecord=[('HEAD', 'LAST'),

                                         ('BUDGET', 'LAST')])


sim.write_simulation()

success, buff = sim.run_simulation()


writing simulation...

  writing simulation name file...

  writing simulation tdis package...

  writing ims package ims_-1...

  writing model mf...

    writing model name file...

    writing package disv...

    writing package npf...

    writing package ic...

    writing package chd_0...

INFORMATION: maxbound in ('gwf6', 'chd', 'dimensions') changed to 19 based on size of stress_period_data

    writing package drn_0...

INFORMATION: maxbound in ('gwf6', 'drn', 'dimensions') changed to 32 based on size of stress_period_data

    writing package oc...

FloPy is using the following  executable to run the model: ../Exe/mf6.exe

                                   MODFLOW 6

                U.S. GEOLOGICAL SURVEY MODULAR HYDROLOGIC MODEL

                            VERSION 6.0.3 08/09/2018


   MODFLOW 6 compiled Aug 09 2018 13:40:32 with IFORT compiler (ver. 18.0.3)


This software has been approved for release by the U.S. Geological 

Survey (USGS). Although the software has been subjected to rigorous 

review, the USGS reserves the right to update the software as needed 

pursuant to further analysis and review. No warranty, expressed or 

implied, is made by the USGS or the U.S. Government as to the 

functionality of the software and related material nor shall the 

fact of release constitute any such warranty. Furthermore, the 

software is released on condition that neither the USGS nor the U.S. 

Government shall be held liable for any damages resulting from its 

authorized or unauthorized use. Also refer to the USGS Water 

Resources Software User Rights Notice for complete use, copyright, 

and distribution information.


 Run start date and time (yyyy/mm/dd hh:mm:ss): 2019/03/27 10:24:15


 Writing simulation list file: mfsim.lst

 Using Simulation name file: mfsim.nam

 Solving:  Stress period:     1    Time step:     1

 Run end date and time (yyyy/mm/dd hh:mm:ss): 2019/03/27 10:24:15

 Elapsed run time:  0.041 Seconds


خاتمه طبیعی شبیه سازی.


نمایندگی داده های خروجی

ما تراز محاسبه شده را وارد می کنیم و آنها را در فرمت مدل نشان می دهیم. نمایندگی از Equipotential تراز با Interpolation تراز در هر centocroid سلول انجام می شود.


fname = os.path.join(workspace, name + '.hds')

hdobj = flopy.utils.HeadFile(fname, precision='double')

head = hdobj.get_data()


fig = plt.figure(figsize=(15, 15))

ax = plt.subplot(1, 1, 1, aspect='equal')

img=tri.plot(ax=ax, a=head[0, 0, :], cmap='Spectral')

fig.colorbar(img, fraction=0.02)


<matplotlib.colorbar.Colorbar at 0xa6eacf8>



from scipy.interpolate import griddata

x, y = tri.get_xcyc()[:,0],tri.get_xcyc()[:,1]

xG = np.linspace(x.min(),x.max(),100)

yG = np.linspace(y.min(),y.max(),100)

X, Y = np.meshgrid(xG, yG)

z = head[0,0,:]


fig = plt.figure(figsize=(15, 15))

ax = plt.subplot(1, 1, 1, aspect='equal')

img=tri.plot(ax=ax, edgecolor='lightsteelblue', a=head[0, 0, :], cmap='Spectral', alpha=0.8)

fig.colorbar(img, fraction=0.02)

Ti = griddata((x, y), z, (X, Y), method='cubic')

CS = ax.contour(X,Y,Ti, colors='Cyan', linewidths=2.0)

ax.clabel(CS, inline=1, fontsize=15, fmt='%1.0f')

plt.show()


مدیر سایت: بهزاد سرهادی

نشاني ايميل (فعال): www.Basin.ir@Gmail.com

شناسه تلگرام مدير سايت: SubBasin@

تلفن تماس:  09190622992 (98+)

(سوالات تخصصي را در گروه تلگرام ارسال کنيد)

_______________________________________________________

×

راهنماي حل مشکل دانلود: با توجه به مسدود شدن درايو گوگل در ايران از آي پي ديگر کشورها براي دانلود فايل ها استفاده کنيد.




سفارش پروژه داريد؟ يا قصد همکاري در انجام پروژه؟ و يا قصد فروش فايل خود؟

با فشردن دکمه زير يکي از بخش هاي "سفارش انجام پروژه" يا "همکاري با بيسين" و يا "فروش فايل" را انتخاب فرماييد







آمار آنلاين-مقايسه اي بارش در حوضه هاي اصلي کشور

منبع: وزارت نيرو - اين نمودار ممکن است براي دقايقي به دليل بروزرساني غير فعال شود


آخرين تصوير ماهواره هواشناسي - موقعيت ايران

W3Schools

________________________________________________________________________________

____________________________________________________

_____________________________

W3Schools

نظرات  (۰)

فرم ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی

درباره بهترين هاي بيسيـــن بدانيد...

Bird

يکي از مهمترين اهداف اين سايت تهيه آموزش هاي روان از ابزارهاي کاربردي علوم آب است.

اهميت مطالعات محيطي با ابزارهاي نوين در چيست؟

امروز با فارغ التحصيلي جمع کثير دانشجويان سالهاي گذشته و حال، با گذر از کمي گرايي ديگر صرف وجود مدارک دانشگاهي حرف اول را در بازار کار نمي زند؛ بلکه سنجش ديگري ملاک؛ و شايسته سالاري به ناچار! باب خواهد شد. يکي از مهم ترين لوازم توسعه علمي در هر کشور و ارائه موضوعات ابتکاري، بهره گيري از ابزار نوين است، بيسين با همکاري مخاطبان مي تواند در حيطه علوم آب به معرفي اين مهم بپردازد.

جستجو در بيسين


ابزارهاي نوين

بیسین - سایت تخصصی مهندسی آب

بیسین جهت ارائه مطالب و خدمات تخصصی در حیطه نرم افزارها و مدل های شبیه سازی مهندسی آب با رویکرد پژوهشی-آموزشی ایجاد شده است که توسعه خود را در گرو همکاری مخاطبان می بیند.

اطلاعات سايت

  • www.Basin.ir@gmail.com
  • بهزاد سرهادي
  • تاريخ امروز:
  • شناسه تلگرام: SubBasin
  • شماره تماس: 09190622992-098