Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller - National ...

More documents

Recommendations

Info

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
C.4 Modelsimulering og usikkerhedsanalyse Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller © 2000 GEUS ASTM D5611-94 beskriver teknikker til udførelse af sensitivitetsanalyser med henblik på tilvejebringelse af kvantitative relationer mellem modelresultater og hydrauliske parametre eller randbetingelser. Sensitiviteten af en model er variationen af en eller flere modeloutput (f.eks. trykniveau eller vandbalance) som følge af variationen i en eller flere input (normalt hydraulisk ledningsevne eller randbetingelser). For at fastlægge usikkerheden på modelresultater, skal denne proces udføres for både kalibrerings og simulerings simuleringerne. Guiden introducerer sensitivitetstyperne I til IV, hvor IV indikerer betydelig modelprognose usikkerhed, fordi ændringer i input for denne type producerer ikke signifikante effekter på kalibreringen, men signifikante effekter på simuleringerne. Dette indikerer at uafhængige målinger eller bestemmelse af disse ”sensitive” parametre er kritiske med henblik på at reducere usikkerheden. ASTM D5718-95 udstikker forslag til grafisk og skreven præsentation af modelrapporter, så vel som anbefalinger til arkivering af modelopsætning, med henblik på inkludering af dokumentation af information genereret under udviklingen af modellen. Udkastet til de australske retningslinier (Middlemis, 2000) behandler usikkerhed og simulering på følgende vis, bl.a.: • modelløren bør skitsere metoden for usikkerhedsanalyse, og indikere hvordan resultater vil blive præsenteret på en meningsfuld måde i relation til formålet med modelstudiet • under trial-and error kalibrering, bør der gennemføres en (delvis) sensitivitetsanalyse med henblik på at forbedre modellørens forståelse og accelerere kalibreringsprocessen • såfremt formålet med Hi Fi modeller er vurdering af den årlige grundvandsdannelse eller den udnyttelige ressource, en post-processering af model vandbalancen bør gennemføres med henblik på tilvejebringelse af en sandsynlighedsfordeling for den totale grundvandsdannelse • med henblik på kvantificering af usikkerheder på systempåvirkninger bør der for korte simuleringsperioder (f.eks. mindre end 10 år) som minimum gennemføres en omfattende scenario analyse, og hvor det er vigtigt at kvantificere risiko, bør en stokastisk metodik benyttes • for Hi Fi modeller bør usikkerhed på magasinparametre håndteres ved udførelse af en Monte Carlo analyse • rapportering skal ske ved bestemte milepæle med henblik på review af tekniske og kontraktmæssige fremskridt; som minimum anbefales rapportering efter konceptuel model, kalibrering og simuleringer • modelarkivering bør bevares med henblik på gen-åbning af modellen for review og/eller fremtidig detaljering af modellen • der gives omfattende retningslinier for ”model appraisal”, ”peer review”, ”model audit” og ”post-audit”. De hollandske retningslinier (Waveren et al., 1999) beskriver nogle faldgrupper omkring brug af modellen som et prognose værktøj. De nævner et velkendt eksempel nemlig at man kalibrerer en model på baggrund af gennemsnitssituation og herefter anvender modeller til simulering af særlig våd eller tør periode. Et andet eksempel vedrører modeller som er meget afhængige af grundvandsdannelsen fra ”topsystemet”. På grund af kompleksiteten af de øvre jordlag/vegetation mm. bruger man ofte mange ressourcer på at kalibrere disse forhold. Hvis modellen imidlertid skal anvendes til vurdering af effekter på ændringer for de dybe grundvandsmagasiner, så er de lavpermeable ”adskillende” lag mindst lige så vigtige at fokusere på under modelkalibreringen. Hvis kalibreringsperioden er karakteriseret af relativt små trykniveaugradienter mellem øvre og dybe magasiner, så er det vanskeligt at kalibrere lækagekoefficienten (den vertikale hydrauliske ledningsevne) for disse lavpermeable lag, selvom denne parameter vil være en helt afgørende faktor ved simuleringerne af ændrede påvirkninger af systemet. 63
Page 1 and 2:
Retningslinier for Opstilling af Gr
Page 3 and 4:
Page 5 and 6:
Page 7 and 8:
Tabel 2.1 Definition af terminologi
Page 9 and 10:
Model validering Virkelighed Model
Page 11 and 12: Retningslinier for Opstilling af Gr
Page 27 and 28: RMS ≤ Ω stot hvor stot er stand
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 61: Retningslinier for Opstilling af Gr
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
show all

Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller - National ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?