För att sgu.se ska fungera på ett bra sätt för dig använder vi kakor (cookies) på webbplatsen.

Läs mer om kakor.
Jag godkänner

Numerisk modellering

I inledningen till detta kapitel om matematiska modeller beskrevs möjligheten att välja numeriska modeller som beräkningsmetod.

Det kan alltså vara den metod man utgår ifrån oavsett problemställningens komplexitet. Antingen är det för att det inte går att beskriva problemet med homogena egenskaper och enkla geometrier eller så är det ett medvetet val även vid relativt enkla problemställningar, ibland för att kunna jämföra med resultat från analytiska beräkningar.

Det finns många fall där det innebär stora fördelar att gripa sig an sitt problem med hjälp av numerisk modellering. Ett exempel som kan vara värt att nämna är vid varierande hydrauliska gradienter (till exempel en täkt i en sluttning) vilket kan ge genomströmning genom täktområdet, eller inströmning i ena delen av schakten men utströmning i en annan. Ett annat exempel kan vara att åskådliggöra hur vattendelare kan tänkas flyttas, till exempel i takt med att en materialtäkt fortskrider i brytningsriktningen. Det går ofta att hitta fler exempel på komplexa förhållanden i samband med geotekniska problem som kräver ingenjörsgeologiska lösningar med tätande sponter inom vissa delar av en schakt och infiltration inom andra delar. Det finns alltså tydliga fördelar med numerisk modellering om man är osäker på sin konceptuella modell och hur randvillkoren fungerar. Olika tolkningar kan ställas mot varandra. Det händer att arbetet med modelluppsättning och kalibrering stärker övertygelsen att den ena tolkningen är riktig.

Numeriska modeller kan anpassas till konceptuella modeller av varierande komplexitet. Denna handledning utgör inte någon uttömmande genomgång av modelleringsteori och numeriska metoder, det finns utförliga läroböcker för detta. Vi vill i alla fall ge några handfasta råd som kan vara bra att följa vid upprättandet av numeriska grundvattenmodeller.

  • Inled med enkla modeller, öka komplexiteten först när resultaten överlag verkar riktiga.
  • Ta till tillräckligt stort modellområde så att inte påverkansområdet når, och påverkas av, modellens yttre gränser på ett okontrollerat sätt.
  • Se till att modellens hydrauliska randvillkor är väldefinierade och stämmer med den konceptuella modellen.
  • Tunna jordlager nära bergschakter/bergbrott blir ofta avvattnade. Se till att tillåta att grundvattenbildningen kan tillgängliggöras i modellens djupare beräkningslager (det kan finnas en risk att vattenbalansen påverkas radikalt om modellceller, som inledningsvis tilldelats grundvattenbildning, avvattnas och slås ut – programvaror har ofta valmöjligheter att hantera detta).
  • Modeller över transienta förlopp kan vara svårare att kalibrera och kan ha större problem att nå stabila numeriska lösningar än modeller som körs till stationärt tillstånd. Om problemställningen kräver transient utvärdering så kan det vara extra viktigt att kontrollera sina resultat, exempelvis genom att jämföra med stationära körningar.
  • Ta vid behov hänsyn till tidsfaktorn, även om stationära förhållanden modelleras, till exempel genom att uppskatta, modellera eller beräkna hur lång tid det tar innan stationäritet infinner sig. Ställ frågan om detta kan påverka modelleringsresultatet. Hur är förhållandena innan stationäritet, exempelvis initiala högre flöden, större/mindre påverkan i vissa lager.
  • Kontrollera modellens interna vattenbalans.
  • Det är alltid en god ide att använda modellen för känslighetsanalys. Detta är särskilt viktigt om det finns knapphändigt med kalibreringsdata.

Slutligen vill SGU framföra att det är viktigt att redovisa numeriska modeller på ett tydligt sätt. Det bör framgå hur och var man ansatt sina egenskaper (konduktiviteter med mera) och vilka randvillkor som använts och hur dessa är definierade. Gridstruktur och modellutbredning bör redovisas i både plan och profil. De största osäkerheterna bör redovisas och hur dessa påverkar resultaten. Ett sätt att visa osäkerheternas påverkan är att redovisa resultaten (exempelvis inläckage och influensområde) både för troligaste fallet och för ytterligheterna i ett osäkerhetsintervall. En diskussion om osäkerheter och sannolikheten för olika fall bör medfölja osäkerhetsredovisningen. Denna kan bland annat bygga på resultat från känslighetsanalys och kalibrering sammanvägt med expertbedömningar.

Senast ändrad 2019-10-04

Skriv ut