یادگیری مدل سازی آب های زیرزمینی یک چالش برای پیچیدگی کدها، کمبود یا کمیاب بودن داده های پیزومتریک و کیفیت آب، ناهمگونی شرایط متخلخل و معدود منابع برای کشف مدل های کامل و کاربردی آب های زیرزمینی با شرایط مرزی متفاوت و سناریوهای پیش بینی شده است.

آیا تابحال مدلی را در GMS ساخته اید که از چندین مدل مفهومی استفاده می کند؟ انجام این کار چند مزیت را ارائه می دهد. با این حال، در هنگام انجام این کار، خطاهای احتمالی نیز وجود دارد. ما در مورد برخی از مزایای استفاده از چندین مدل مفهومی و اینکه باید مراقب آن باشیم، بحث خواهیم کرد. یک مدل مفهومی ممکن است شامل یک یا چند پوشش نقشه باشد. هر پوشش باید شامل اشیاء مشخصه ای باشد که ساختارهای اصلی مدل آب زیرزمینی مانند چاه ها، رودخانه ها یا شارژ را تعریف می کنند. همه چیز در مدل مفهومی را می توان در یک شبکه یا مدل MODFLOW ترسیم کرد.

در این پست شما به تمامی آموزش های مفید متنی و ویدیویی به همراه لینک های دانلود نرم افزار و فعال ساز نرم افزار GMS دسترسی خواهید داشت. نرم افزار GMS متشکل از ده ها مدل ریاضی برای اهداف شبیه سازی مختلف است که به صورت ماژولار در کنار هم گرد آمده اند. از مشهورترین این مدل های ریاضی که در ذیل نرم افزار GMS معرفی شده است، می توان به MODFLOW که برای شبیه سازی جریان آب زیرزمینی استفاده می شود اشاره کرد. لینک ها در این پست با هر بار ارائه محصولات جدید، به روز می شوند.

آب زیرزمینی بزرگترین منبع آب شیرین جهان است و برای آبیاری و از این رو برای امنیت غذایی جهانی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در حال حاضر، پمپاژ آب های زیرزمینی ناپایدار بیش از شارژ بارندگی از رودخانه ها و آبراهه ها است که منجر به افت قابل توجهی در سطح آب های زیرزمینی و تلفات آب های زیرزمینی ناشی از ذخیره آن، به ویژه در مناطق با آبیاری شدید می شود. هنگامی که سطح آب های زیرزمینی افت می کند، تخلیه از آب های زیرزمینی به جریان ها کاهش می یابد، در جهت معکوس یا حتی به طور کامل متوقف می شود، در نتیجه کاهش جریان، با اثرات بالقوه مخرب بر روی اکوسیستم های آبزی است. در اینجا ما کاهش سطح آب های زیرزمینی که ناشی از پمپاژ آب های زیرزمینی است را به کاهش در گردش آب در سطح جهان پیوند می زنیم، و تخمین می زنیم که جریان های مهم محیطی - که برای حفظ اکوسیستم های سالم مورد نیاز هستند - دیگر پایدار نمی شوند. ما تخمین می زنیم که تا سال 2050، حدود 42 تا 79 درصد حوضه های آبخیزداری که در آن پمپاژ آب های زیرزمینی در سراسر جهان وجود دارد، 

آیا شما در تلاش برای اختصاص مواد به شبکه ای از مواد جامد هستید؟ در GMS، دستور Solids to MODFLOW ابزاری مفید برای این امر است، اما در همه موارد موفق نیست. این دستور گاه می تواند تغییراتی در چینه شناسی ایجاد کند. این فرمان همچنین با مدل هایی که از مش استفاده می کنند کار نمی کند.

خبر خوب این است که یک روش دیگر هم وجود دارد! دستور Classify Material Zones به شما امکان می دهد فقط با استفاده از چند مرحله، مناطق مواد را از مواد جامد به شبکه اختصاص دهید. گردش کلی کار برای انجام این کار به شرح زیر است:

بسیاری از انواع شرایط مرزی MODFLOW (به عنوان مثال، سطح آب، رودخانه ها، نهرها، زهکشی ها) شامل یک پارامتر قابلیت انتقال هستند. MODFLOW از قابلیت انتقال استفاده می کند تا به دلیل تنش وضعیت مرزی مقدار آب در داخل یا خارج از مدل را تعیین کند.

هنگام استفاده از یک مدل مفهومی، نحوه محاسبه و وارد کردن اصطلاح هدایت بستگی به این دارد که آیا شیء ویژگی چند ضلعی، قوس یا نقطه‌ای است. قبل از توضیح کامل این موضوع، یک بررسی کوتاه از تعریف هدایت مناسب است.

مدل Arc Hydro Groundwater یک طرح نقشه برداری از پایگاه داده برای نشان دادن مجموعه داده های آب های زیرزمینی در ArcGIS است. مدل داده ها به بایگانی، نمایش و تجزیه و تحلیل داده های چند بعدی از آب های زیرزمینی کمک می کند و شامل چندین مؤلفه برای نمایش انواع مختلف مجموعه داده ها از جمله بازنمایی سفره های آب و چاه / گمانه ها، مدل های هیدروژئولوژیکی سه بعدی، اطلاعات زمانی و داده های مدل های شبیه سازی است.

Arc Hydro Groundwater Wiki یک سایت آنلاین پشتیبانی شده برای اسناد و مدارک مدل داده های Arc Hydro Groundwater است. ویکی طراحی مدل مدل داده های Arc Hydro و سایر مدل های داده ساخته شده در بالای آن را ثبت می کند.

مدیریت آبهای زیرزمینی جنبه های کمی و کیفی را در نظر می گیرد. توسعه شهری در کشورهای نوظهور با خدمات بهداشتی مطابقت ندارد و گاهی اوقات منبع آب نیز محل دفع فاضلاب است. این یک آموزش سریع در مورد شبیه سازی گروهی از تأثیر الاستیک بر روی چاه آب در نیجریه است. شبیه سازی با MODFLOW و MT3DMS در شرایط گذر بیش از 70 سال انجام شده است.

یک آموزش جالب برای تبدیل یک مدل جریان آب زیرزمینی عددی سه‌بعدی که با MODFLOW به یک مدل 2D سبک انجام شده است. مورد مطالعه، یک مدل جریان آب زیرزمینی از نشت سد است که با گسسته سازی افقی از 50 تا 12.5 متر و 21 لایه انجام می شود. آموزش شی و مکانی مجموعه داده های آموزشی همراه با برخی بحث در مورد ساخت مدل و گسسته سازی.

ادامه بهره برداری از آب های زیرزمینی در آب و هوای خشک باعث ایجاد سناریوی شدید جریان و ذخیره آب های زیرزمینی می شود. با افزایش نرخ پمپاژ، جریان های حاصل از شارژ، ذخیره و آب دریا افزایش می یابد. با گذشت زمان، آب دریا وارد آبخوان می شود و به چاه ها می رسد و بر کیفیت آب تأثیر می گذارد. این آموزش تاثیر بهره برداری شدید از آب زیرزمینی 50 چاه در یک دوره شبیه سازی 60 ساله را نشان می دهد.

MODFLOW یک نرم افزار برای مدل سازی آب های زیرزمینی است که توسط USGS ساخته شده است. این نرم افزار قادر است شرایطی را که مربوط به جریان آب زیرزمینی مانند تبخیر و تعرق، شارژ مجدد، زهکشی، تعامل رودخانه در میان دیگران است، نمایان کند. رویکرد متفاوت متناسب آن توانایی محاسبه رژیم جریان با کنترل استثنایی بر اختلاف بودجه آب را فراهم می آورد. با MODFLOW می توان به این امر تکیه کرد که جریان موجود در مدل، همان جریان خارج از آن، از مقیاس منطقه ای و مقاطع است.

MODFLOW برای محاسبه سطح آب و رژیم های جریان آب زیرزمینی طراحی شده است، و می توان آن را با یک مدل حمل و نقل قوی به عنوان MT3DMS همراه کرد. یک ابزار مناسب برای مدل سازی ردیابی ذرات، MODPATH است. این نرم افزار قادر به محاسبه خطوط جریان و زمان مربوط به ذرات در جریان آب های زیرزمینی است.

مدل سازی آب های زیرزمینی می تواند در مقیاس های زمانی و مکانی مختلف انجام شود ، از یک آزمایشگاه تا یک حوضه کامل ، از حالت پایدار تا هزاران سال. هر الزام مدل سازی دارای یک تفسیر خاص و تنظیم شرایط مرزی است. این آموزش در مورد نمونه ای از مدل سازی آب های زیرزمینی منطقه ای در حوضه آند در شرایط پایدار است ، این آموزش کل مجموعه مراحل مدل سازی را به عنوان تولید شبکه و واردات ارتفاع و همچنین شبیه سازی مدل و ارزیابی نتیجه را در بر می گیرد. مدل سازی عددی در نرم افزار منبع باز به عنوان MODFLOW با Model Muse انجام شد که هر دو توسط USGS تهیه شده اند.

ModelMuse یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) برای سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) مدل هایMODFLOW 6 ،MODFLOW-2005 ، MODFLOW-LGR ،MODFLOW-LGR2 ،MODFLOW-NWT ،MODFLOW-CFP ،MODFLOW-OWHM ،MODPLH ،SUTRA ،MT3D-USGS و WellFootprint و مدل غیر USGS MT3DMS است. این بسته نرم افزاری یک رابط کاربری گرافیکی برای ایجاد پرونده ورودی و حمل و نقل برای PHAST و فایل های ورودی برای سایر مدل ها ارائه می دهد. در ModelMuse، داده های مکانی مدل مستقل از شبکه هستند، و داده های زمانی مستقل از دوره های استرس هستند. وارد کردن این داده ها به طور مستقل به کاربر این امکان را می دهد تا تفسیر مکانی و زمانی را دوباره تعریف کند.

با شروع از GMS 10.4 ،GMS می تواند پرونده های MODFLOW را برای استفاده با نسخه های دیگر MODFLOW صادر کند. نسخه ششم از MODFLOW شامل یک برنامه شی گرا جدید و چارچوب اساسی برای پشتیبانی از انواع مختلف مدل در همان شبیه سازی است.

روند انجام این کار مشابه با ذخیره فایل های متنی بومی است. در پنجره MODFLOW Global / Basic Package، گزینه ای برای ذخیره نسخه MODFLOW 6 وجود دارد. با انتخاب این گزینه ، هنگام اجرای MODFLOW از GMS، پرونده های MODFLOW 6 تولید می شوند.

برای بیش از 30 سال، برنامه MODFLOW توسط دانشگاهیان، مشاوران خصوصی و دانشمندان دولتی برای شبیه سازی دقیق، مطمئن و کارآمد جریان آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفته است. با گذشت زمان، افزایش علاقه به فعل و انفعالات آبهای سطحی و زیرزمینی، پالایش محلی با شبکه های تودرتو و بدون ساختار، جریان آب زیرزمینی کارست، حمل و نقل املاح و نفوذ آب شور، به تولید نسخه های بیشماری از MODFLOW منجر شده است. اگرچه این نسخه های MODFLOW اغلب بر اساس نسخه اصلی MODFLOW (قبلاً MODFLOW-2005) است، اما گاها ناسازگاری هایی وجود دارد که استفاده از آنها را با سایر نسخه های MODFLOW محدود می کند. در بسیاری موارد، توسعه این نسخه های جایگزین MODFLOW به دلیل ساختار برنامه زیرین چالش برانگیز بوده است، که برای شبیه سازی یک مدل جریان آب زیرزمینی منفرد با استفاده از یک شبکه معمولی MODFLOW متشکل از لایه ها، ردیف ها و ستون ها طراحی شده است.

تمام نیازها در یک مدل سازی آب های زیرزمینی

پروژه های آب های زیرزمینی روز به روز بیشتر و بیشتر می شوند - نیاز به نرم افزار مدل سازی با قابلیت های پیشرفته تر از گذشته نیز همواره پر رنگ تر احساس می گردد. FEFLOW بهترین کلاس را برای شبیه سازی جریان آب های زیرزمینی، آلاینده ها، سن آب های زیرزمینی و انتقال حرارت فراهم می کند. FEFLOW با رابط کاربری کارآمد و دامنه عملکرد و انعطاف پذیری در عین حال بی نظیر، به یک استاندارد در مدل سازی آبهای زیرزمینی پریمیوم در طی 35 سال گذشته تبدیل شده است.

نرم افزار GMS می تواند با استفاده از قالب پرونده FEFLOW ASCII مدل (*.fem) مش های عناصر محدود 2D و 3D را وارد و صادر کند. این امر امکان ساخت مش در GMS و صادرات آن را فراهم می کند تا بتوان از آن برای ساختن مدل در FEFLOW استفاده کرد. همچنین ، مش از یک مدل FEFLOW را می توان از FEFLOW صادر کرده و برای مشاهده، اصلاح و پردازش بعد از آن به GMS وارد کرد.

بعضی اوقات این اتفاق می افتد که شما یک مدل سه بعدی کاملاً توسعه یافته در GMS داشته باشید و نیاز به انتقال یک مجموعه داده از مدل سه بعدی به یک مدل 2D دارید. GMS روشی برای تبدیل یک مجموعه داده در یک شبکه سه بعدی به شبکه 2D فراهم می کند. از آنجا می توان مجموعه داده را به عنوان داده 2D برای استفاده در یک مدل 2D صادر کرد.

برای به دست آوردن یک مجموعه داده 2 بعدی از یک مجموعه داده 3 بعدی، موارد زیر را لازم دارید:

آیا در نصب GMS ،SMS یا WMS مشکلی دارید؟ در اینجا سه ​​مسئله نصب مشترک وجود دارد و چگونگی غلبه بر آنها.

موارد اصلی هنگام استفاده از ماشین های مجازی انتخاب نوع صحیح نصب است. قفل های تک کاربره با محیط های مجازی سازگار نیست. اگر می خواهید XMS را با یک قفل تک کاربره نصب کنید و یک ماشین مجازی شناسایی شود، XMS نصب نخواهد شد. برای حل این مشکل به قفل شبکه احتیاج دارید. قفل های شبکه طوری طراحی شده اند که با ماشین های مجازی قابل استفاده هستند. قفل های تک کاربره قابلیت استفاده به عنوان قفل شبکه را ندارند.

هنگامی که یک مدل GMS کامل دارید، می توانید از همان مدل برای ایجاد یک مدل پیش بینی استفاده کنید. از یک مدل پیش بینی کننده برای ایجاد پیش بینی ها بر اساس سناریوهای آینده فرضی استفاده می شود. به عنوان مثال ، ممکن است شما نیاز به ایجاد مدلی داشته باشید که پیش بینی می کند اگر آبخوان با افزایش جمعیتی از آبخوان در منطقه مدل، کرنش را تجربه کند.