Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller - National ...

Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller © 2000 GEUS
RETNINGSLINIE 28. Kalibreringen af en grundvandsmodel kan med fordel gennemføres jf. en såkaldt ”kalibreringsprotokol”
(se figur 3.1). Kalibreringsprotokolen angiver de skridt, der tages i kalibreringen af modellen.
Observationsdata er en basal forudsætning for at kunne gennemføre en kalibrering. Det er vigtigt dels at
inddrage de relevante data (typisk pejledata og afstrømningsdata), dels at vurdere usikkerheden på de anvendte
observationer. Det næste skridt i kalibreringsprocessen består i at opstille både kvantitative og kvalitative
kriterier for, hvor præcist modellen skal reproducere de observerede værdier. Derefter skal det analyseres,
hvilke modelparametre, der skal udvælges som kalibreringsparametre. Til dette formål vil både en analyse af
det fysiske system samt en sensitivitetsanalyse af potentielle kalibreringsparametre med fordel kunne udføres.
Efter de tre indledende faser er gennemført, kan selve estimationen foretages. Denne iterative proces forløber
ved successivt at ændre værdierne af kalibreringsparametrene. Ændringerne foretages på basis af en analyse
af residualerne, enten ud fra en fysisk indsigt i det modellerede system eller ved gennemførelse af en detaljeret
sensitivitetsanalyse. Estimationsprocessen kan afsluttes med en analyse af usikkerheden på de estimerede kalibreringsparametre.
Endelig skal resultatet af kalibreringen rapporteres, hvilket inkluderer præsentation og
vurdering af optimerede parametre og simuleringsresultater (Sonnenborg, 2000a).
RETNINGSLINIE 29. I arbejdet med strømningsmodeller vil det primært være målinger af hydraulisk trykniveau
og vandløbsvandføring, der kan inkluderes i kalibreringsprocessen (Sonnenborg, 2000a). Hvis den
umættede zone indgår i modellen, vil målinger af vandindhold måske være til stede. I sjældne tilfælde vil der
også være mulighed for at inddrage målinger af grundvandets alder samt grundvandets strømningsretning
og -hastighed. I første omgang er det hensigtsmæssigt at analysere det foreliggende datasæt for systematiske
fejl. Trykniveaumålinger kan være påvirket af effekter, som ikke er inkluderet i den opstillede model. Eksempelvis
kan visse observationer være influeret af prøvepumpningsforsøg, af invindingsboringer som er nedlagt,
m.m. Det anbefales derfor, at de tilgængelige data evalueres, f.eks. vha. konturplot eller anden visuel
teknik til at illustrere det generelle trykniveaubillede i området. Når der anvendes en stationær grundvandsmodel,
er udvælgelse af repræsentative data langt fra triviel. Hvis tidsserier af det hydrauliske trykniveau er
til rådighed, skal der foretages en midling af trykniveauet, der afspejler, hvilken slags stationær model der er
opstillet. Stationære tilstande vil kun i meget sjældne tilfælde optræde i grundvandsmagasiner, og det skal
derfor vælges, hvilken situation der ønskes en model for. Vandføringsdata for grundvandszonen er ikke direkte
tilgængelig, men der kan opnås et indirekte mål for grundvandets udveksling med vandløb, her benævnt
“baseflow”, ved at inddrage værdier af vandløbenes sommervandføringer, hvor den mindste vandføring i
vandløbet optræder.
RETNINGSLINIE 30. Hvis det skal være muligt at estimere rumligt distribuerede parametre, er det vigtigt,
at der er observationsdata til rådighed i hele det modellerede område (Sonnenborg, 2000a). Ideelt set er det
mest fordelagtigt, hvis kalibreringsdata fordeler sig jævnt indenfor området. I realiteten vil der altid være
flere data til rådighed i nogle områder en andre. Det kan derfor være hensigtsmæssigt at eliminere nogle
observationer i områder, hvor densiteten af data er stor. Herved undgås, at visse områder tillægges meget
større vægt end andre, når kalibreringen gennemføres, idet modelløren vil være tilbøjelig til at vurdere kalibreringsresultatet
ud fra nogle kvantitative numeriske kriterier (se Appendix A). Hvad enten der simuleres
stationært eller ikke-stationært kan det anbefales, at både trykniveau og vandføring inddrages i kalibreringen.
Jo flere typer data der anvendes, des større chance er der for at undgå problemer med manglende identificerbarhed
og entydighed. Desuden kan indragelsen af flere datatyper resultere i en reduktion af usikkerheden
på de estimerede parametre, se f.eks. Christensen et al. (1998).
RETNINGSLINIE 31. Trykniveauobservationer kan være behæftet med en række fejl bl.a. målefejl, skalaeffekter,
interpolationsfejl, geologisk heterogenitet og tidsskalaeffekter (Sonnenborg, 2000a). I tabel 3.4 er vist
et eksempel på fejlanalyse for Esbjerg modellen og DK-model Fyn. Samlet vil målefejlene typisk resultere i
en standardafvigelse på trykniveauobservationsværdien på 5 – 20 cm. Skalaeffekter medfører en yderligere
usikkerhed på data. Skalaeffekter opstår, fordi der anvendes numeriske celler af endelig størrelse til beskrivelse
af den kontinuerte fysiske virkelighed. Eksempelvis kan der være uoverensstemmelse mellem boringens
filtersatte interval og den vertikale diskretisering i modellen. Observationsboringens horisontale placering
vil kun sjældent være sammenfaldende med midtpunktet af en numerisk celle. Det kan derfor være nødven-
25