Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller - National ...

Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller © 2000 GEUS
ring forhold til et antal forskellige hydrologiske påvirkninger med henblik på at adressere problemet med
”entydighed” .
ASTM D5981-96 definerer kalibrering som en proces hvorved modellens repræsentativitet af den hydrogeologiske
ramme, hydrauliske forhold og randbetingelser detaljeres med henblik på at opnå en ønsket grad af
overensstemmelse mellem simuleringer og grundvandsstrømnings systemet. Kalibrering kan også defineres
som en metode til at varierer randbetingelser, parameterværdier etc. (indenfor et realistisk interval) med henblik
på at opnå en acceptabel ”match” mellem simuleringer og målte data. Denne sidste definition tillader
ikke iterationer i kalibreringsprocessen, der også indebærer en raffinering af den konceptuelle model. Trinnene
i kalibreringsprotokollen omfatter 1) fastsættelse af kalibreringsmål, 2) fastlæggelse af acceptable
kvantitative nøjagtighedskrav, 3) identifikation af kalibrerings parametre (normalt hydrauliske ledningsevner
og magasintal) samt 4) ”history matching” (der findes desværre ikke noget godt dansk udtryk for dette begreb).
”History matching” er anvendelse af ”trial and error” og/eller automatiske metoder (f.eks. invers modellering)
med henblik på at opnå den ønskede overensstemmelse mellem simuleringer og det fysiske system.
Guiden præsenterer kalibreringsprocessen i deskriptive termer, med reference til ASTM 5490 for
kvantitative metoder til fastlæggelse af nøjagtighedskriterier.
Udkastet til de australske retningslinier (Middlemis, 2000) fastlægger følgende mht. kalibrering og validering
bl.a.:
• det anbefales at en model kalibreres i forhold til forskellige hydrologiske forhold (tørre / våde perioder
og forskellige påvirkninger) og at kalibreringen opnås med hydrauliske ledningsevner og andre parametre
som er konsistente med målte værdier, idet dette bidrager til adressering af entydighedsproblemet i
modelkalibrering
• i tilfælde af automatisk kalibrering, så inkluder så mange parametre som muligt for ”simultan” identifikation,
men begræns antallet af parametre til dem som er nødvendige for at beskrive den kendte rumlige
og tidslige struktur i magasin forhold og påvirkninger
• acceptkriterier for modelkalibrering bør bedømmes i forhold til vandbalance, residualafvigelser og kvalitative
nøjagtighedskriterier, og i forhold til valgte ”fornuftige” kvantitative nøjagtighedskriterier
• de valgte kvantitative nøjagtighedskriterier (kalibreringsmål) bør diskuteres og der bør skabes enighed
om disse mellem rekvirent, projektmanager, modellør, og model reviewer, og de bør være genstand for
yderligere forhandling på forskellige trin i arbejdet
• kalibrerede modeller bør verificeres ved at køre modellen i ”predictive mode” og tjekke om simuleringen
matcher observationer fra et ”reserveret” datasæt, som ikke har været benyttet til kalibrering af modellen;
sensititivitetsanalyser bør også gennemføres
De hollandske retningslinier omtaler problemstillingen med at arbejde med en model med ”for mange” frihedsgrader.
En numerisk grundvandsmodel kan i princippet bestå af et stort antal elementer/blokke som i
princippet kan tildeles egne parameterværdier. Dette kan resultere i op til tusindvis af ”frihedsgrader”. Som
følge af en begrænset informationsmængde, både med hensyn til definition af den geologiske struktur og
med hensyn til observationer af trykniveau og koncentrationer, er det særligt vigtigt at antallet af frihedsgrader
reduceres mest muligt. Dette kan sikres ved at processerere parameterværdier på en gennemskuelig måde,
f.eks. ved at ”zonere” modelområdet i et begrænset antal områder, som tildeles samme parameterværdier.
En faldgruppe i denne forbindelse består i at den struktur der modelleres gøres så detaljeret at den er svær at
arbejde med i modelleringsprocessen en anden faldgruppe hænger sammen med at data ofte har gyldighed på
en anden skala end den modellen arbejder med (og at man som følge heraf må arbejde med ”effektive parametre”).
Stationære modeller benyttes ofte og disse modeller neglicerer magasineringseffekter og kan kun beskrive
gennemsnitsstrømningsforhold. Princippet i en stationær model er at man arbejder på en situation hvor det
antages at ændringer i tid kan negliceres. Observationerne til en stationær kalibrering stammer fra en dynamisk
situation og dette kan medføre alvorlige fejl, for systemer med en stor langtidshukommelse.
62