Kompromisy při zpracování a hodnocení výsledků hydraulických modelů na příkladu hodnocení vodního zdroje Bzenec komplex 29.3.2017 Jablonné nad Orlicí Matematické modelování (obecně hydrogeologie) ve svých závěrech vychází z omezeného množství dat různé kvality. Ing. Jan Uhlík Ph.D. RNDr. Martin Milický Mgr. Ondřej Zeman
Cíle modelového hodnocení Podpořit rozhodovací proces provozovatele VZ: Zajistit trvale udržitelné provozování posouzení/eliminace rizik zvýšená mineralizace, ClU odkud a v jakém množství jsou prameniště napájena (Nová Morava, Hradišťský příkop, zmenšování zásob p.v.?) Střety zájmů zemědělství chovatelství výkup pozemků za účelem těžby Co lze a s jakou jistotou lze dovodit na základě hydraul. modelu?
Témata prezentace Realizace hydraulických modelů vyžaduje přijetí řady rozhodnutí /kompromisů v různé fázi zpracování. Schéma modelového hodnocení Proces zpracování hydraulického modelu: identifikace podstatných procesů a vlastností vymezení modelové domény pořízení vstupních dat stanovení okrajových podmínek interpretace propustnosti kalibrace analýza výsledků interpretace výsledků Závěry
Modelové hodnocení Expertní znalost Geometrické údaje Hydraulický model Kalibrační data Okrajové podmínky Hydraulické charakteristiky Zpracovatel modelu Software Výsledky Množství podzemní vody Rychlosti a směry proudění Hladiny podzemní vody Změny poměrů
Modelová doména Prostor horninového prostředí popsaný modelem. Vymezení horizontální: Úbočí nivy orografická (hydrogeologická) rozvodí Údolní niva bez ovlivnění zájmového území Další charakteristiky centrální oblast rajonu 1651 celková rozloha 202 km 2 možnost testovat hypotézy vzniku zásob podzemní vody
Modelová doména Prostor horninového prostředí popsaný modelem. Vymezení vertikální: Báze modelu v úrovni rozhraní štěrkopísků a podložní jílové polohy Počet vrstev 3 vrstvy Další charakteristiky simulace kolektoru tvořeném štěrkopísky strop kolektoru tvoří povodňové hlíny Hradišťský příkop
Okrajové podmínky Určují velikost proudu podzemní vody v prostoru modelu. Srážková infiltrace nízká v nivě (0.5 l/s/km 2 ) vyšší v úbočí (1.5 l/s/km 2 ) Říční síť třetí typ o. p. (kalibrace hydraul. odporu dna) NE o.p. prvního typu Odběry druhý typ o.p. (zanedbání vlivu násosek)
Interpretace propustnosti Známé údaje reprezentují složitost poměrů jen nedokonale. Modelová interpretace koef. hydraulické vodivosti K (m/s) Interpolace známých údajů K Charakterizace propustnost Q je heterogenní 1.00E-08 rozmezí 3 řádů 1.00E-07 1.00E-06 (rozdíly prostředí + koeficient K [m.s -1 ] 1.00E-05 1.00E-04 1.00E-03 1.00E-02 1.00E-01 1.00E+00 Počet čerpacích zkoušek: 239 Zdroj: archivní data České geologické služby - Geofondu chyby hodnocení) 1.00E+01 0 50 100 150 200 250 maximální hloubka zkoušeného úseku vrtu [m p. t.]
Vstupní data Sepětí modelu s realitou závisí na množství a kvalitě vstupních dat a na schopnostech modeláře v oboru hydrogeologie a softwarového inženýrství. Doplnění dat pro zpřesnění modelu: Rešeršní práce hydrogeol. prací vstupní a kalibrační data Informace o říční síti (okr. podmínky) hladiny v uzlových bodech (existence jezových zdrží) hloubky vybraných toků (Nová Morava) měření postupných profilových průtoků (Nová Morava) Tlakové pole proudění podzemní vody kontinuální monitoring hladiny podzemní vody sezónní monitoring hladiny podzemní vody Informace o odběrech (okrajové podmínky) podrobné informace systému o odběrech a hladinách sběrných studní
Metodika kalibrace Navození souladu mezi všemi relevantními informacemi přírodního prostředí a modelu. V oboru vstupní informace i odezvy hydrogeologické struktury. Min. odběr Taraba (11.1970) (20 + 20l/s) Poměry 2012 (15.10) (62 + 78 l/s) Max. odběr Vacek (14.10.1981) (582 l/s) Aktuální odběr 12.10.2016 (176 l/s) Vstupuje expertní znalost identifikace procesů a parametrů (koncepční model) zavedení vstupních předpokladů (nedostatek dat, nepřesná data) volba významu dat (váhové koef.) vyloučení chybných dat KALIBRACE hydraulického modelu
Výsledky kalibrace Dokumentace zbylých odchylek mezi údaji z modelu a z terénu - indikátor kvality zpracovaného modelu. Prezentace výsledků kalibrace plošné mapy grafy porovnání kalibrovat vícero typy dat
Výsledky simulace Identifikace tlakových poměrů a směrů proudění k jímacím studnám, říjen 2016. Zdroje Bzenec I přilehlý svah nivy Hradišťský příkop výhradně pravobřežní oblast kanálu Nová Morava Zdroje Bzenec III Hradišťský příkop jezové Veselí nad Moravou, Uherský Ostroh, Nedakonice
Závěry 1. Numericky přesné výpočty automaticky nepropůjčují hydraulickým modelům neomylnost při popisu hydrogeologických poměrů. 2. Reprezentativnost modelu pro horninové prostředí zajišťují vložená data (množství, typ a kvalita) a expertní zkušenost modeláře. 3. Kvalita hydraulického modelu je měřitelná na základě shody modelových a dostupných terénních dat -optimálně hladin, drenáže do říční sítě a propustnosti horninového prostředí. 4. Nejistoty ve vstupních datech selogicky promítají do nejistot ve výsledcích modelů. V některých případech modelové předpovědi je vhodnější udávat možný interval výsledku, než jedinou hodnotu. 5. Při znalosti uvedených informací budou hydraulické modely odpovědněji aplikovaným nástrojem pro koncepční interpretaci poměrů proudění podzemní vody (a predikci jejich změn) v posuzovaných strukturách.
Děkuji za pozornost Poděkování Firma PROGEO, s.r.o. děkuje společnosti Vodovody a kanalizace Hodonín, a.s. za možnost prezentace vybraných informací z projektu modelového zhodnocení hydrogeologických poměrů v oblasti vodního zdroje Bzenec komplex.