Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller - National ...

More documents

Recommendations

Info

Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller © 2000 GEUS digt at interpolere mellem nærliggende celler, for at opnå det bedst mulige estimat af trykniveauet ved boringen. Derved introduceres en interpolationsfejl, som vil være proportional med den anvendte horisontale diskretisering og gradienten på trykniveauet i området. Den sidste skalafejl skyldes den geologiske heterogenitet indenfor de numeriske celler, som det i en deterministisk grundvandsmodel er umuligt at beskrive eksplicit, da hver celle skal tilskrives ét sæt hydrauliske parametre. . Det kræver derfor et detaljeret kendskab til den rumlige variabilitet af den hydrauliske ledningsevne, som sjældent er tilgængelig i praksis, at kvantificere denne type fejl. Imidlertid vil det undertiden være muligt at give et kvalificeret skøn på den hydrauliske ledningsevnes geostatistiske egenskaber ved at inddrage erfaringsværdier fra sammenlignelige områder. Alternativt kan fejlen vurderes, hvis trykniveaudata fra tætstående boringer er til rådighed. Tidsskalaeffekter kan være en fejlkilde, hvis der anvendes en stationær grundvandsmodel. Anvendelse af observationsdata, som repræsenterer ikke-stationære tilstande, vil ved brug af en stationær model resultere i afvigelser mellem observeret og simuleret trykniveau, som ikke kan elimineres. Tabel 3.4 Angivelse af standardafvigelse, s, (i m) på observationer af hydraulisk trykniveau. ∆x betegner den horisontale diskretisering, J er den hydrauliske gradient, og d er dybden under terræn (Sonnenborg, 2000a). Obs.-fejl Skalafejl Ikke- Samlet Vertikal Interpol. Topografi Heterogen. stationaritet usikkerhed Generelt 0.05–0.2 ≥ 0 0.5 ∆x J stopo/d 1) a slnK J 2) ∆hmax/2 3) √Σs 2 Esbjerg 0.1 0.1 0.5 0.1 1.0 0.5 1.2 Fyn 0.1 0.2 1.5 0.2 2.1 0.5 2.6 1) stopo angiver standardafvigelsen på terrænkoten ift. cellekoten. 2) slnK er standardafvigelsen på log K. a er korrelationslængden for log K (hvis korrelationslængden er større end den anvendte diskretisering, ∆x, er a = ∆x). 3) ∆hmax angiver forskellen mellem maksimum og minimum trykniveau i tidsserien. RETNINGSLINIE 32. Det er hensigtsmæssigt at opstille kriterier for, hvor præcist modellen skal kunne reproducere kalibreringsdata (Sonnenborg, 2000a), før estimationsprocessen påbegyndes. Herved sikres det, at modellen opnår en kvalitet, som er i overensstemmelse med formålet med modelarbejdet. Samtidig sikrer klare kalibreringskriterier, at modelløren ved, hvad målet med estimationsarbejdet er, og hvornår modellen kan betragtes som være færdigkalibreret. Både kvantitative og kvalitative kriterier kan med fordel specificeres. Det fører til følgende typer kriterier: ME ∆h max ≤ α hvor ∆hmax er forskellen mellem maksimum og minimum hydraulisk trykniveau i området og α er nøjagtighedskriteriet. Dette kriterium udtrykker, at den globale under- eller overprediktion i forhold til den globale trykniveauforskel i modelområdet skal være mindre end α. Hvis der ikke er foretaget en kvantificering af observationsusikkerheden, vil følgende kriterium kunne anvendes til at vurdere, hvor godt observationsdata i gennemsnit simuleres: RMS ∆h max ≤ β Hvis usikkerheden på observationsdata er kvantificeret, kan afvigelsen mellem observeret og simuleret værdi sammenlignes med observationsusikkerheden. Hvis der kun indgår én datatype i kriteriet og alle data er behæftet med samme usikkerhed kan følgende anvendes: 26 kriterium 1 kriterium 2
RMS ≤ Ω stot hvor stot er standardafvigelsen på observationsdata. Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller © 2000 GEUS Hvis der er variabel usikkerhed på de inkluderede observationsdata kan følgende kriterium anvendes: Foruden de kvantitative krav opstillet ovenfor, kan der angives kvalitative kriterier. Følgende tre kriterier vil være fornuftige: (1) De estimerede parametre skal have realistiske værdier. (2) Residualerne skal være fordelt fornuftigt både i tid og sted. (3) Områdets hydrogeologiske karakteristika skal reproduceres af modellen. Det må kræves, at modellen er i stand til at simulere eksempelvis strømningsretning eller beliggenheden af grundvandsskel korrekt. Afhængigt af om usikkerheden på observationsdata er bestemt, kan både kriterium 1 samt et af de tre kriterier 2, 3 og 4 specificeres. Hvor stringente krav, der skal opstilles til en given model, afhænger af formålet med undersøgelsen. I tabel 3.5 er der givet et eksempel på, hvordan nøjagtighedskriterierne bliver skærpet i takt med at kravene til modellen pålidelighed øges. Hvis grænserne for hhv. α, β og Ω, som er angivet i tabel 3.5, overholdes i såvel kalibrering som validering, og de tre kvalitative kriterier samtidig er opfyldt, vil modellen i de fleste tilfælde producere meningsfulde resultater. Tabel 3.5 Eksempel på nøjagtighedskriterier for forskellige modeltyper (Sonnenborg, 2000a). Akvifer simulering Overslagsberegning Konservativ High fidelity α 0.15 0.1 0.05 β 0.3 0.2 0.1 Ω 4 3 2 RETNINGSLINIE 33. Følgende forhold skal tages i betragtning, når kalibreringsparametrene udvælges (Sonnenborg, 2000a): (1) De skal være identificerbare, (2) de skal være relativt dårligt kendt, (3) de simulerede tilstandsvariable skal være tilstrækkeligt sensitive overfor ændringer i parameteren, (4) antallet af parametre skal minimeres. Identificerbarhed vedrører den direkte simulering af tilstandsvariable. At en parameter ikke er identificerbar indebærer, at der ikke findes en entydig løsning til det opstillede problem mht. parametrene. Ikke identificerbarhed optræder med andre ord, hvis forskellige parametersæt kan føre til samme løsning mht. tilstandsvariablene. Til den endelige udvælgelse af kalibreringsparametre er en simpel sensitivitetsanalyse et stærkt redskab. Ved denne metode eksekveres modellen en eller to gange for hver parameter. Hver gang modellen køres, ændres værdien af en parameter lidt (5 – 25 %) fra dens initielle værdi, og den resulterende påvirkning af de simulerede tilstandsvariable registreres (ofte udtrykt ved RMS-værdien). På baggrund af sensitivitetsanalysen vil det være muligt at identificere de modelparametre, som har størst indflydelse på afvigelsen mellem observeret og simuleret tilstandsvariabel. Kalibreringsparametrene kan dermed udvælges på et objektivt kriterium, og er ikke alene afhængigt af modellørens erfaring og subjektive vurderinger. RETNINGSLINIE 34. Estimationen af kalibreringsparametrene kan foretages enten ved manuel kalibrering eller automatisk kalibrering (invers modellering, Sonnenborg, 2000a). Manuel kalibrering baserer sig på modellørens evne til successivt at ændre parameterværdierne, så modellen giver en forbedret beskrivelse af observationsdata. Den automatiske kalibrering bygger på en matematisk beskrivelse af estimationsproces- 27 kriterium 3 SE ≤ Ω kriterium 4
Page 1 and 2: Retningslinier for Opstilling af Gr
Page 7 and 8: Tabel 2.1 Definition af terminologi
Page 9 and 10: Model validering Virkelighed Model
Page 25: Retningslinier for Opstilling af Gr
Page 35 and 36: 4. RETNINGSLINIER OM STOFTRANSPORTM
Page 45 and 46: 4.8.8 Validering Retningslinier for
Page 47 and 48: 5. LITTERATUR Retningslinier for Op
Page 63 and 64: C.4 Modelsimulering og usikkerhedsa
Page 65 and 66: D.2 Erfaringer med National Vandres
Page 69 and 70: Tabel E.1 Sammenligning af 3D grund
Page 71: 71 Retningslinier for Opstilling af

Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller - National ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?