Quad-alapú nem-strukturált rácsok a VMOD Flex-ben
A MODFLOW-USG rugalmas rácsfinomĂtási lehetĹ‘sĂ©geket biztosĂt Ăşgy, hogy a finomĂtást csak azokon a helyeken kell elvĂ©gezni, ahol arra tĂ©nyleg szĂĽksĂ©g van. Egy korábbi bejegyzĂ©sben foglalkoztunk a Quad-alapĂş rácsoknak a nĂ©gyszögű cellákbĂłl eredĹ‘ egyszerű Ă©s vonzĂł rácsfinomĂtási lehetĹ‘sĂ©geivel (ezek a rácsok a strukturált vĂ©ges-differencia rácsokhoz hasonlĂł cellaformákat alkalmaznak). Ebben a bejegyzĂ©sben áttekintjĂĽk a Visual MODFLOW Flex felhasználĂłi felĂĽletben jelenleg fejlesztĂ©s alatt állĂł Quad-alapĂş rácsszerkezeteket.
Quad-alapú rácsok létrehozása a Visual MODFLOW Flex-ben
A nem-strukturált rácsok lĂ©trehozása során nem találunk olyan megoldást, amelynek eredmĂ©nyekĂ©nt egy adott rács minden esetre megfelelĹ‘ lenne. Minden modell egyedi, Ă©s a rács számos igazĂtást igĂ©nyel annak Ă©rdekĂ©ben, hogy pontos, hatĂ©kony Ă©s robusztus numerikus modellt tudjunk lĂ©trehozni. A lĂ©trehozandĂł modelltĂpus fĂĽggvĂ©nyĂ©ben szĂĽksĂ©g lehet a modellrács finomĂtására az alábbi igĂ©nyek valamelyikĂ©nek, vagy akár több igĂ©ny kielĂ©gĂtĂ©se Ă©rdekĂ©ben:
- Peremek (felszĂni vizek, drĂ©nek, kutak, stb.)
- Regionális modellek belsejében létrehozott lokális modellek (kút engedélyezés v. szennyeződésterjedés)
- GeolĂłgia (vetĹ‘sĂkok)
- Geológiai lencsék v. folyómeder szivárgás (vertikális alrétegek)
- EgyĂ©b: karsztcsatornák, felszĂn alatti bányák, 3D Ă©rctestek, stb.
A VMOD Flex teljes rugalmasságot kĂnál a Quad-alapĂş rácsok lĂ©trehozásában. A Voronoi-rácsokhoz hasonlĂłan, a folyamat a koncepcionális modell-objektumokkal kezdĹ‘dik: a koncepcionális modell peremfeltĂ©telei, pontok, törtvonalak Ă©s sokszögek formájában automatikusan bekerĂĽlnek a Quad-alapĂş rácsgenerátorba. Mindegyik objektum önállĂł finomĂtási szinttel rendelkezhet; pl. a peremeken elhelyezett konstans nyomás Ă©s általános nyomás peremfeltĂ©teleket 2-es, mĂg a folyĂłkat 4-es finomĂtási tĂ©nyezĹ‘vel finomĂthatjuk, a kĂştszűrĹ‘ket pedig 8-as tĂ©nyezĹ‘vel. További pont, törtvonal Ă©s sokszög alakok rendelhetĹ‘k a rácsgenerátorhoz azĂ©rt, hogy további igĂ©nyek szerinti finomĂtásokat tudjunk vĂ©gezni. A VMOD Flex-ben egyetlen Quad-alapĂş rács tetszĹ‘leges Quad-fa/Okt-fa vagy befĂ©szkelt rács kombináciĂłját tartalmazhatja, rĂ©teg-fĂĽggĹ‘ diszkretizáciĂłs megközelĂtĂ©ssel. Az alábbi ábrán egy pĂ©lda láthatĂł Quad-alapĂş rácsgenerátorra.
1. ábra: Quad-alapú rácsgenerátor a Visual MODFLOW-ban
A Quad-alapĂş rácsok lĂ©trehozása iteratĂv mĂłdon törtĂ©nik. Kezdetben egyszerűbb finomĂtást alkalmazva, lĂ©trehozhatunk egy MODFLOW-USG modellt, melyet lefuttatunk, Ă©s kiĂ©rtĂ©keljĂĽk az eredmĂ©nyt. Ezt követĹ‘en, kiegĂ©szĂtĹ‘ finomĂtás Ă©s simĂtás alkalmazásával, tovább mĂłdosĂthatjuk a rácsot. AlternatĂv megoldáskĂ©nt, a Visual MODFLOW Flex-ben több Quad-alapĂş rács is lĂ©trehozhatĂł. Ahogy fokozatosan Ă©pĂtjĂĽk fel a Quad-alapĂş rácsot, a 3D betekintĹ‘vel valĂłs idĹ‘ben megtekinthetĹ‘ a rácsgeometria, lehetĹ‘vĂ© tĂ©ve a „röptĂ©ben" törtĂ©nĹ‘ finomĂtási Ă©s simĂtási mĂłdosĂtásokat. Ha kĂ©szen áll a rács, számos nĂ©zetben megtekinthetĹ‘ (sĂkban, metszetben Ă©s 3D-ben), Ă©s korrelálhatĂł a koncepcionális modellel Ă©s a nyers adatokkal.
Quad-alapú rácsok mintaalkalmazásai
Az alábbi példák a Quad-alapú rácsok különböző alkalmazásait ismertetik.
Biscayne-vĂzadĂł (Florida)
A pĂ©lda a MODFLOW-USG felhasználĂłi kĂ©zikönyvben szereplĹ‘ Biscayne-vĂzadĂł modellen alapszik. A kezdeti rácsmĂ©ret 97 sor x 56 oszlop volt, ami kb. 800 m oldalmĂ©retű egyenletes rácskiosztásnak felel meg (egyetlen rĂ©tegben). A Quad-alapĂş rácsok a koncepcionális modell alakzatai alapján kĂ©szĂĽltek (törtvonalakkal ábrázolt csatornák, pontokkal ábrázolt vĂzkivĂ©teli kutak). A csatornák mentĂ©n találhatĂł cellák 3-as tĂ©nyezĹ‘vel, a kutak körĂĽli cellák 4-es tĂ©nyezĹ‘vel kerĂĽltek finomĂtásra (ld. az alábbi ábrát).
2. ábra: Biscayne-vĂzadĂł csatorna Ă©s kĂşt shapefájlok (balra)
Ă©s generált "simĂtott" Quad-fa rács (jobbra)
A létrehozott rács hasonló a MODFLOW-USG felhasználói kézikönyv 37. ábráján látható rácshoz (a példában ismertetett felbontás és a kutak helye nem teljesen azonos a felhasználói kézikönyvben megadott adatokkal).
Bányák vĂztelenĂtĂ©se Ă©s regionális vĂzmĂ©rlege
Egy kĂĽlszĂni bánya regionális vĂzmĂ©rleg vagy vĂztelenĂtĂ©si modelljĂ©nek kĂ©szĂtĂ©se során gyakran van szĂĽksĂ©g a fejtĂ©si gödör körĂĽl rácsfinomĂtásra, mert Ăgy kiaknázhatĂłk a nagyfelbontásĂş tömbmodellekben lĂ©vĹ‘ rĂ©szletes informáciĂłk, illetve a felbontást a vĂzkivĂ©teli kutak környĂ©kĂ©re tudjuk fĂłkuszálni. Ebben a pĂ©ldában simĂtással befĂ©szkelt rácsokat láthatunk a gödör környĂ©kĂ©n, Ă©s finomĂtást a folyĂłk/konstans nyomás peremek mentĂ©n a modell szĂ©leinĂ©l.
3. ábra: BefĂ©szkelt rács a vĂzkivĂ©teli kutak Ă©s a bányagödör körĂĽl,
durvább felbontás a vonalas peremfeltételek mentén
MODFLOW-2000/2005 modellek pontosságának és hatékonyságának növelése
Ez a pĂ©lda egy egyszerű mĂłdját mutatja meg egy meglĂ©vĹ‘ MODFLOW-2000/2005 modell feljavĂtásának. Erre számos esetben lehet szĂĽksĂ©g: a modell nem konvergens, hosszĂş futásidĹ‘k, vagy Ăşj adatok beĂ©pĂtĂ©sĂ©re van szĂĽksĂ©g, Ă©s a kĂ©rdĂ©ses terĂĽleteken nagyobb pontosságra van igĂ©ny. A regionális lĂ©ptĂ©kű MODFLOW-2000 modell változĂł cellamĂ©retű rácsot alkalmazott a kĂştmezĹ‘ környĂ©kĂ©n.
4. ábra: Változó rácskiosztású eredeti MODFLOW-2000 modellrács
A modellt beimportáltuk a VMOD Flex-be, Ă©s egy simĂtott befĂ©szkelt rácsot definiáltunk a változĂł cellamĂ©retű rács helyett. A befĂ©szkelt modell felbontása kĂ©tszerese lett az eredeti sűrĂtett felbontásnak (ld. az alábbi ábrát).
5. ábra: BefĂ©szkelt modell (simĂtással)
Ă–sszefoglalĂł
A MODFLOW-USG rugalmas rácsfinomĂtási lehetĹ‘sĂ©geket biztosĂt Ăşgy, hogy a finomĂtást csak azokon a helyeken kell elvĂ©gezni, ahol arra tĂ©nyleg szĂĽksĂ©g van, akár horizontális, akár vertikális irányokban. A Quad-alapĂş rácsok rĂ©vĂ©n, a Visual MODFLOW Flex lehetĹ‘vĂ© teszi a nem-strukturált rácsok lehetĹ‘sĂ©geinek teljes kihasználását. A Quad-alapĂş rácsgenerátor 2014 vĂ©gĂ©n fog a felhasználĂłk rendelkezĂ©sĂ©re állni, lehetĹ‘vĂ© tĂ©ve, hogy a modellezĹ‘ az igĂ©nyei szerint alakĂtsa Ă©s mĂłdosĂtsa a modellrácsot.