Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller - National ...

Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller © 2000 GEUS
RETNINGSLINIE 16. Det skal på alle ydre rande af den numeriske model være beskrevet, hvorledes disse
reagerer i forhold til omverdenen (Brun, 2000b, Jensen, 2000a). Konceptuelt er der forskellige metoder til at
beskrive vandudvekslingen mellem vandløb og grundvand, som bør nøje overvejes i forbindelse med modelopstilling.
Som nævnt tidligere kan forskellige antagelser afprøves ved at der arbejdes med et antal alternative
konceptuelle modeller / modeldesigns, som så nærmere evalueres og evt. elimineres i de senere faser
på baggrund af sammenligninger med observationer fra det konkrete område.
RETNINGSLINIE 17. Følgende forhold bør inddrages ved valget af numerisk net og dermed den stedlige
diskretisering (Brun, 2000c, Jensen, 2000a):
• variationer i vandspejlet
• magasin-egenskaber
• retning af strømning
• geologisk lagdeling
• stedslig variation i infiltration, oppumpning, udveksling med vandløb
• antal beregningsceller
• behov for finere diskretisering i delområder
En simpel undersøgelse af diskretiseringsgraden, kan evt. gennemføres ved at sammenligne resultaterne fra
to simuleringer udført med forskellig diskretisering.
RETNINGSLINIE 18. Vertikal diskretisering af en strømningsmodel vil ofte være et ”kompromis” mellem en
række modsatrettede ønsker og behov. Der er i princippet to forskellige hovedtyper man kan vælge mellem:
a)”vektor-metoden”, at lade beregningslag følge de geologiske lag selvom disse har stærkt varierende kote
og evt. klinger ud/bliver til tynde lag i dele af modelområdet (jf. DK-model Fyn og Sjælland) og b) ”pixelmetoden”,
at lade beregningslag udgøres af et relativt regulært numerisk net ( jf. DK-model Jylland), hvor
f.eks. det øverste beregningslag er placeret 2 m under grundvandsspejlet og det følgende lag består af lige
tykke og nogenlunde regulære vandrette lag. Vektormetoden (type a) giver mulighed for at lade beregningslag
følge de hydrostratigrafiske enheder, et bestemt beregningslag svarer dermed til den samme enhed f.eks.
”kalken” eller et bestemt ”smeltevandsmagasin”. Det at lagene i visse områder blive tynde, skråtstille mm.
kan dog medføre alvorlige numeriske problemer som kan give vandbalancefejl, problemer med partikelbaneog
stoftransportberegninger, og er ofte særligt kritiske i forbindelse med stationære kørsler, hvor man kan
risikere at modellen ikke konvergerer, eller ikke er tilstrækkelig robust til f.eks. invers modellering. Man kan
ikke her få pålidelige modelresultater. Pixel-metoden (type b) med et meget mere regulært beregningsgrid
(vertikalt), er i modsætning hertil meget mere ”stabil” i forbindelse med stationære kørsler, partikelbane- og
stoftransportkørsler, og også i forbindelse med udveksling af randbetingelser mellem regional model og
submodel, men ulempen ved type b er at tynde lag ”forsvinder” eller ”udviskes”. Det er ikke noget problem i
forbindelse med vandbalance- og vandressourcevurderinger, men metoden bør ikke anvendes uden omtanke
i forbindelse med stoftransportmodellering, hvis der forekommer f.eks. tynde lerlag, som bør repræsenteres
”eksplicit” i modelopsætningen. Visse modelkoder giver mulighed for arbejde med ”hydrostratigraphic
units”, dvs. at man kan definere de ”kasser” f.eks. fra forskellige lag, der repræsenterer et givent grundvandsmagasin,
se også RETNINGSLINIE 9.
RETNINGSLINIE 19. Anvendelsen af en numerisk model forudsætter, at parametrene, som indgår i de
diskretiserede ligninger, f.eks. strømningsligningen kvantificeres (Sonnenborg, 2000a). I tilfældet med tredimensional
ikke-stationær grundvandsstrømning, skal der for hvert numerisk element fastsættes værdier for
de hydrauliske egenskaber udtrykt ved parametrene Kx, Ky, Kz, og Ss. Antallet af numeriske elementer vil
stort set altid overstige antallet af målinger af de hydrauliske parametre, der er til rådighed i et givent område,
og det er derfor nødvendigt at estimere parametrenes værdi. Dette kan gøres ud fra (1) de tilgængelige
målinger af de hydrauliske parametre (f.eks. hydraulisk ledningsevne) eller (2) observerede værdier af systemets
tilstandsvariable (f.eks. hydraulisk trykniveau). Den første metode kan gennemføres selv om der ikke
er tilstrækkeligt med målinger af de hydrauliske egenskaber til at dække hele det numeriske net. Ved interpolation
ud fra målingerne kan der etableres værdier over hele området. Denne metode vil pga. primært to effekter
ofte resultere i for store afvigelser mellem observeret og simuleret tilstandsvariable (residualer). For det første