11. Реконструкция моделей семейства MODFLOW/MT3DMS

В препроцессоре реализованы методы реконструкции численных моделей MODFLOW, подготовленных в PMWIN, GMS и Visual MODFLOW FLEX, в концептуальные модели, используемые в препроцессоре.

Процедура реконструкция необходима из-за того что:

• У пользователей существует большое наследие в виде созданных моделей ModFlow
• Иногда отсутствуют/потеряны данные по геометрии гидрогеологических объектов и их режимам работы
• В препроцессоре используется концептуальный подход в отличие от сеточного MODFLOW

Зачитываемые ключевые файлы:

• Геометрия и доп. данные GRD, DIS, TRN, BAS,
• Геофильтр. свойства LPF, UPW,
• Гидрогеол. объекты RIV, DRN, GHB, HFB, RCH, EVT, CHD
• Объекты наблюдений HOB, ZBI, ZB, TSV

11.1. Диалог реконструкции модели

Вызвать диалог для реконструкции численных моделей MODFLOW можно двумя способами:

1. командой («Создать новый гидрогеологический проект»), расположенной на панели вкладок рабочего окна препостпроцессора (Рис. 11.1.1):

   

   Рисунок 11.1.1 - Команда для вызова диалога создания нового проекта на панели вкладок

2. комбинацией клавиш «Ctrl+N».

После произведенных действий на экране появится окно диалога для создания нового проекта (Рис. 11.1.2). В диалоге необходимо указать:

• «Имя проекта» - может состоять из латинских букв, цифр и символов «_» и «-»;
• «Размерность проекта»: 3D;
• «Создать проект» - в раскрывшемся списке выбрать «Реконструкция Modflow модели»;
• нажать кнопку «Создать».

Рисунок 11.1.2 - Диалог для создания нового проекта

На экране препроцессора появится окно «Мастер реконструкции модели MODFLOW».

Рисунок 11.1.3 - Окно «Мастер реконструкции модели MODFLOW»

11.2. Реконструкция модели PMWIN

Для того, чтобы реконструировать численную модель MODFLOW, подготовленную в PMWIN, в концептуальную модель, необходимо:

1. В окне «Мастер реконструкции модели MODFLOW» в поле «Программа, где была создана модель» выбрать «PMWIN».

2. Далее переходим к выбору директории, в которой расположена модель для реконструкции, подготовленная в PMWIN и выбираем файл, с расширением ( *.nam ) и нажимаем кнопку «Открыть».

   Примечание

   Также можно загрузить нужную модель перетаскиванием основного файла модели с расширением ( *.nam ).

3. В окне мастера появится список файлов, зачитанных и обработанных объектов модели. Для запуска модели на реконструкцию необходимо нажать на кнопку «Начать реконструкцию».

   

   Рисунок 11.2.1 - Окно «Мастер реконструкции модели MODFLOW»

4. Далее окрытвается окно «Мастер реконструкции модели MODFLOW» и начинается процесс разбора файлов модели MODFLOW. Список объектов слева наполняется по мере разбора того или иного объекта модели. Снизу в журнале происходит выдача информации о ходе разбора и реконструкции.

   

   Рисунок 11.2.2 - Окно «Мастер реконструкции модели MODFLOW»

5. В случае успешной реконструкции пользователю будет выведено информационное окно, в котором необходимо нажать кнопку «Ок».

   

   Рисунок 11.2.3 - Информационное окно

6. Далее в окне «Мастер реконструкции модели MODFLOW» станет активная кнопка «Создать концептуальную модель», отвечающая за вызов процедуры создания концептуальной модели.

7. Нажав на кнопку «Создать концептуальную модель» запускается процедура создания концептуальной модели на основании реконструированных данных. После окончания создания концептуальной модели выводится окно со статистикой созданных объектов.

   

   Рисунок 11.2.4 - Информационное окно

После успешной реконструкции модели в центральном окне отображается навигатор. Он предназначен для быстрого перемещения по модулям и диалогам препостпроцессора. Далее перейдя во вкладку Слои можно увидеть реконструированную модель MODFLOW в концептуальную.

Рисунок 11.2.5 - Вкладка Слои

11.3. Реконструкция модели GMS

Для того, чтобы реконструировать численную модель MODFLOW, подготовленную в GMS, в концептуальную модель, необходимо в окне «Мастер реконструкции модели MODFLOW» в поле «Программа, где была создана модель» выбрать «GMS».

Далее, переходим к выбору директории, в которой расположена модель для реконструкции, с расширением ( *.mfn ) и нажимаем кнопку «Открыть».

Примечание

Также можно загрузить нужную модель перетаскиванием основного файла модели с расширением ( *.mfn ).

По аналогии с Реконструкция модели PMWIN после нажатия в окне мастера кнопки «Начать реконструкцию» производится реконструкция численной модели MODFLOW, подготовленной в GMS, в концептуальную модель.

11.4. Реконструкция модели VM FLEX

Для того, чтобы реконструировать численную модель MODFLOW, подготовленную в VM FLEX, в концептуальную модель ПК НИМФА, необходимо в окне «Мастер реконструкции модели MODFLOW» в поле «Программа, где была создана модель» выбрать «VM FLEX».

Далее, переходим к выбору директории, в которой расположена модель для реконструкции, с расширением ( *.in ) и нажимаем кнопку «Открыть».

Примечание

Также можно загрузить нужную модель перетаскиванием основного файла модели с расширением ( *.in ).

По аналогии с Реконструкция модели PMWIN после нажатия в окне мастера кнопки «Начать реконструкцию» производится реконструкция численной модели MODFLOW, подготовленной в VM FLEX, в концептуальную модель ПК НИМФА.

11.5. Методические рекомендации по реконструкции модели

В процессе работы процедуры считывания и разбора модели MODFLOW, созданной в PMWIN/GMS/VM FLEX; и в дальнейшем, после реконструкции в концептуальную модель, желательно провести самостоятельную диагностику модели:

• в диалоге мастера, на странице отображения считанных объектов, проверить их состав, некоторые специфические данные, которые характеризуют объект (например, число наблюдательных скважин, минимальный и максимальный напоры в модели и так далее). Визуально оценить состав объектов в сцене отображения мастер-диалога
• проверить во вкладке «Опции импорта» единицы измерения. Реконструкция всегда проводится в единицах измерения длины [м] и времени [сут].
• проверить стресс-периоды на их корректность во вкладке «Параметры модели». Если какой либо из стресс-периодов нестационарный, то необходимо проверить разбивку периода на фильтрационные шаги. Если необходимо рассчитывать безнапорную модель, то необходимо выбрать пункт «Переменная влагонасыщенность». Если задача профильная, то нужно проверить направление вектора ускорения свободного падения на равенство «–Y»
• проверить число слоев во вкладке «Слои». Если необходимо рассчитывать безнапорную модель, то в каждом слое установить тип слоя – «Безнапорный», для возможного осушения данного слоя. Проверить координаты модели на предмет правильного поворота и перемещения
• попробовать построить поверхностную сетку модели, построить боковую сеточную границу во вкладке «Сетка». Убедиться в корректности геометрии модели. В случае перехлеста слоев (такое возможно при использовании неактивных ячеек внутри модели для моделирования осушенной зоны) необходимо применить опцию выклинивания;
• проверить модель на наличие контура области моделирования и в каждом слое зоны с геофильтрационными свойствами. В случае реконструкции модели GMS возможны ситуации, когда геофильтрационные параметры являются калибруемыми, но не для всех них задано соответствие параметрам калибровки. Тогда эти значения свойств в зоне будут отрицательные. Минимальный набор свойств в зоне:
  1. напор
  2. горизонтальный коэффициент фильтрации
  3. вертикальная анизотропия
• проверить наблюдательные скважины на их наличие и корректность данных внутри. Наблюдательные скважины устанавливаются в центр блока в случае отсутствия информации по точным координатам. При реконструкции моделей PMWIN не учитывается активность скважин, так как она не записывается в разбираемый файл.
• проверить вертикальные скважины на наличие и правильность. Иногда, с помощью ансамбля вертикальных скважин в MODFLOW моделируется ГУ II-го рода. Такой ансамбль можно удалить или заменить его либо линией граничного условия (в этом случае требуется пересчитать объемный расход в линейный), или же нарисовать линию с заданным расходом. Вертикальные устанавливаются в центр блока в случае отсутствия информации по точным координатам
• проверить линии ГУ I-го рода с заданным напором на корректность значений и геометрии. Невозможно на данный момент реконструировать площадное ГУ с заданным напором в виде полигонального ГУ
• проверить геометрию барьеров (внутреннее граничное условие) и граничных условий, а также заданных в них параметрах на корректность
• проверить реки и дрены на корректность задания дна, уровня и коэффициент перетока в них. Объект реки, у которого коэффициент перетока, уровень и дно – это есть функции трех переменных (X, Y, T), корректно реконструирован не будет. Также необходимо проверить способ установки водоемов и их привязку к модели или слою
• проверить на дублированность рек полилиниями и водоемами. То есть при реконструции PMWIN возможна ситуация, когда под полилинией реки находится площадной водоем
• проверить зоны с заданным напором по времени, которые реконструируются как водоемы (ГУ 3-го рода без отрыва уровня) с большим (1е9) коэффициентом перетока. В случае, если в модели MODFLOW данное условие представляло собой набор ячеек, заданный вдоль границы области моделирования, необходимо убедиться, чтобы размер ячейки был в 2 раза меньше, чем размер ячейки MODFLOW у границы
• проверить зоны инфильтрации и эвапотранспирации на корректность данных внутри. Эвапотранспирация, у которой поверхность не совпадает с кровлей модели реконструирована не будет
• для зональных источников ГУ необходимо проверить геометрию на наличие зон «маленького» размера, которые соответствуют примерно 1 ячейке из MODFLOW. Такие артефакты часто возникают на границах объектов или на границе области
• особое внимание следует уделить многосвязным объектам, учет вырезов в них как соответствующих условий, установленных во все слои и выключающих данный источник в нужное время
• дополнительно можно добавить сеточные зоны для дополнительной детализации определенных зон интереса
• после проведения всех проверок, модель можно запустить на счет и проверить результаты моделирования на адекватность, на воспроизведение напора на наблюдательных скважинах; если есть данные по балансу модели MODFLOW, то это также может быть критерием проверки того что реконструированная модель правильно воспроизводит все гидрогеологические условия
• бывают отрицательные свойства в моделях GMS c недозаданными параметрами калибровки при использовании калибровки с опорными точками (ASP+Pilot Points)
• использованная в качестве тестовой база из 19 моделей не полностью покрывает все случаи задания геофильтрационных моделей. В процессе эксплуатации модуля могут встречаться объекты, которые будут некорректно реконструированы или которые вообще невозможно реконструировать. С такими моделями необходимо обращаться непосредственно к разработчикам.