GIS pielietojums un iespējas hidroģeoloģisko procesu modelēšanā. Didzis Lauva LU Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultāte

1. GIS pielietojums un iespējas hidroģeoloģisko procesu modelēšanā.Didzis LauvaLU Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultāte

2. Kas ir GIS • Iespējas • iegūt, saglabāt, analizēt, reprezentēt datus • Pielietojums • Kartogrāfija, tālizpēte, mērniecība, matemātika, fotogrammetrija, ģeogrāfija, ģeoloģija, u.c. • Procesu modelēšana - jaunu datu iegūšana balstoties uz zināmo • Modelis – tas ir vienkāršots, abstrakts sarežģītas realitātes attēlojums

3. Atvērtā un slēgtā koda GIS • ArcGIS • Izmaksas • Par programmatūru • Par specifiskiem rīkiem • Windows platforma • GRASS, QGIS, jGRASS, uDIG • GNU licence – brīvā programmatūra • Ne tikai Windows platforma

4. ArcGIS piedāvātās iespējas • Hidroloģija, virszemes ūdeņi. • Pazemes ūdeņi • Abiem nepieciešama Spatial analyst tools licence • Arc Hydro Groundwater Toolkit spraudnis • Subsurface analyst ($1500) • Modflow analyst ($1500)

5. Subsurface and Modflow analyst Subsurface analyst 3D modeļu izveidošana un vizualizācija iekš ArcGIS, iekļaujot urbuma datus, šķērsgriezumus un tilpumus. Modflow analyst 3D Modflow modeļu izveidošana, datu interpretācija un vizualizācija iekš ArcGIS, Attēls no http://www.ems-i.com/archydro/ Attēls no http://www.ems-i.com/archydro/

6. Grass • Geographic Resources Analysis Support System • Pirmā versija izlaista 1982. g. • Vecākā joprojām aktīvi uzturētā brīvā ĢIS programma • To veido vairāk kā 350 atsevišķi rīki • Grass ir modulārs – visas darbības tiek veiktas ar moduļu palīdzību.

7. Grass • Moduļu nosaukumi, veidi • r.* - rastra datu apstrāde • r.import, r.to.vect • r3.* - vokseļu (3D pikseļu apstrāde) • r3.cross.rast • v.* - vektordatu apstrāde • v.surf.rst • g.* - vispārējie moduļi • g.rename • d.* - datu attēlošanas moduļi • d.redraw

8. Rastrs Vektori

9. Grass r(3).gwflow • Darbs ar rastra attēliem. Attēls no http://grass.itc.it/gdp/html_grass63/r.gwflow.html, autors Soeren Gebbert

10. Grass r(3).gwflow • Aprēķins balstās uz Darsī likumu un galīgo tilpumu diskretizāciju. (dh/dt)*Ss = Kxx * (d^2h/dx^2) + Kyy * (d^2h/dy^2) + [Kzz * (d^2h/dz^2)] + q Pazemes ūdeņu plūsmas parciālais diferenciālvienādojums, kur h-pjezometriskais ūdenslīmenis [m] dt-kalkulācijas laika solis [s] S-atdeves koeficients [1/m] Kxx – filtrācijas koeficients x virzienā [m/s] Kyy – filtrācijas koeficients y virzienā [m/s] Kzz – filtrācijas koeficients z virzienā [m/s] q-filtrācijas plūsma jeb caurplūdums laika vienībā uz tilpuma vienību[m3/s/m3=1/s] Pa komponentēm Vektoru formā

11. Grass r(3).gwflow r.gwflow [-s]phead=string status=string hc_x=string hc_y=string [q=string]s=string [r=string]top=string bottom=string output=string[velocity=string] [type=string] [river_bed=string] [river_head=string] [river_leak=string] [drain_bed=string] [drain_leak=string]dt=float [maxit=integer] [error=float] [solver=name] [relax=float] [--overwrite] [--verbose] [--quiet] IR TAS PATS, KAS 

12. Grass un MODFLOW • (Bija) iespējams sakombinēt • zem Linux. • Problēmas ar versiju nesaderību – strādā uz vecākām versijām.

13. (Grass un) MODFLOW • Līdzīgi kā Visual Modflow, 3D telpai tiek definēti slāņi, kuriem piemīt īpašības jeb nosacījumi. • Izmēri • Robežnosacījumi • Iniciējošais ūdenslīmenis • Reljefs un ūdens “necaurlaidīgais” slānis • Filtrācijas koeficienti • Caurlaidība • Apskatāmais laiks • U.c.

14. Visual Modflow vai PMWin • PMWin ir modulārs, uz 3D galīgo tilpumu matemātikas balstīts pazemes ūdeņu izpētes rīks. • Tā kodols ir MODFLOW modulis • 3D plūsmas, ūdenslīmeņi un ūdens balanss • Papildus moduļi • PM – GIS orientēts priekšapstrādes rīks • PMPATH – pazemes ūdeņu plūsmas ceļi un laiki • MT3D – šķīdumu transports un komponenšu koncentrācija • PEST – parametru aprēķinātājs (inversā modelēšana)

15. PMWin, GIS stilā • Digitizēšana. • Punkts un tā vērtība) • Interpolācija (Field Interpolator) • Sheppards inverse distance • Akima`s bivariate interpolation • Renka`s triangulation • Kriging • Variogrammu piedāvājums • Lauka ģenerators • Heterogēni izvietota caurlaidība vai filtrācijas koeficients. Stohaistiskiem modelējumiem Steady state simulācija. Attēls no “Processing Modflow. A simulation system for Modeling Groundwater Flow and Pollution. Wen-Hsing Chiang and Wolfgang Kinzelbach

16. PMWin zīmē Steady state simulācijas divos dažādos modeļos. Attēli no “Processing Modflow. A simulation system for Modeling Groundwater Flow and Pollution. Wen-Hsing Chiang and Wolfgang Kinzelbach

17. Paldies par uzmanību Jautājumi/Diskusijas