Modelowanie hydrogeologiczne cz.2

DEFINICJA MODELU HYDROGEOLOGICZNEGO

układ zastępczy złożony z obiektów materialnych (model fizyczny lub analogowy) lub abstrakcyjnych (równania matematyczne) odwzorowujący układ rzeczywisty i jego zachowanie model powinien być możliwie mało skomplikowany ale działający analogicznie do układu rzeczywistego model jest skonstruowany w skali laboratoryjnej w celu dogodniejszego badania zjawisk zachodzących w środowisku naturalnym

RODZAJE MODELI SYMULACYJNYCH

modele analityczne,modele fizyczne,modele analogowe,modele numeryczne

Modele analityczne

rozwiązanie problemu badawczego w oparciu o istniejący schemat obliczeniowy (dopasowany do realizowanego zadania). Zastosowanie tego modelu wymaga zachowania podobieństwa pomiędzy warunkami określonymi w schemacie, a rzeczywistymi. Najczęściej stosowany dla jedno- lub dwuwymiarowego ustalonego przepływu wody w jednorodnym systemie wodonośnym. Zastosowanie modelu analitycznego jest ograniczone z uwagi na duże uproszczenia, zalety to oszczędność czasu i środków oraz prostota w zastosowaniu.

Modele fizyczne

modele gdzie próbuje się zachować naturalny charakter ośrodka skalno – gruntowego z wykorzystaniem wody jako filtrującego medium. System wodonośny jest przedstawiony w odpowiedniej skali jako obiekt laboratoryjny. Na modelu własności hydrogeologiczne ośrodka są rozłożone w przestrzeni, a ich wielkości odpowiadają występującym w systemie rzeczywistym (zachowanie skali geometrycznej, wysokości hydraulicznej, natężenia przepływu wody oraz skali czasu). Modele trudne do skonstruowania, wznios kapilarny może znacznie zaburzać wyniki.

Modele analogwe

zjawiska rozpatrywane są na zasadzie analogii od innych procesów łatwych do śledzenia w skali laboratoryjnej

Rodzaje modeli analogowych

modele płynu lepkiego,modele elektryczne,modele membranowe,modele hydrauliczne

Modele płynu lepkiego -

gdzie ruch wody w środowisku gruntowo – wodnym jest odwzorowany poprzez ruch cieczy lepkiej w wąskiej szczelinie. Należy tu zachować skale geometryczną, natężenia przepływu i czasu. Na podstawie przepuszczalności utworów wodonośnych dobiera się rodzaj cieczy i wymiary szczeliny. Istnieje możliwość stosowania tego modelu dla warunków ustalonych i nieustalonych, ciągłe rejestrowanie zmian w czasie i śledzenie linii prądu.

Modele elektryczne -

konstruowane na zasadzie podobieństwa filtracji wody do przepływu prądu elektrycznego. Wielkości opisujące przepływ prądu i przepływ wody można połączyć w pary, a liczbowe relacje między nimi wyznaczą skalę podobieństwa (Darcy Q=kFH/L; Ohm I=cU/I), która pozwala na przeliczenie uzyskanych wyników do wartości rzeczywistych. Wyróżniamy modele ciągłe – wykonane z papieru przewodzącego lub elektrolitu i dyskretne – z podziałem na bloki obliczeniowe, system jest reprezentowany przez elementy opornościowe (rezystory) i pojemnościowe (kondensatory).

Modele membranowe -

wykorzystują podobieństwo pomiędzy odkształceniem membrany a zmianą układu zwierciadła wód podziemnych.

Model hydrauliczny -

wykorzystuje podobieństwo pomiędzy laminarnym przepływem wody w ośrodku grunto-wym, a ruchem cieczy w systemie naczyń połączonych rurkami o odpowiednio dobranych oporach hydraulicznych. Model umożliwia odwzorowanie warunków nieustalonych z za-chowaniem skali czasu i wysokości.

Model numeryczny

jest wykonywany w oparciu o programy obliczeniowe. W modelu struktura wodonośna jest odwzorowana przez bloki obliczeniowe. Modele numeryczne wykorzystują matematyczny zapis przepływu strumienia filtracyjnego w postaci równań różniczkowych wraz z narzuconymi warunkami brzegowymi. Modele numeryczne mogą być szeroko stosowane, nie są ograniczone przez typ granic zewnętrznych, warunki początkowe czy charakterystykę parametryczną ośrodka wodonośnego. Modele cechują się elastycznością stosowania i umożliwiają wprowadzanie zmian i realizację różnych scenariuszy rozwiązań.