Part 11 TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG TRONG KTDK

Bài tốn mơ hình Hillslope Lưới sai phân H = 50 55 50 m 100 m Δx = Δy = 10 m Mơ hình Excel A i=0 ©Copyright 2007 B C D E F G H I J K L M NY 10 11 12 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 53.0 53.5 54.0 54.5 55.0 N O j=1 NX P Q R S EXPLANATION Dirichlech boundary condition No-flow boundary Fictitious node Inner cell 10 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL 19 Bài tốn mơ hình Hillslope Kết phân bố cột áp thủy lực tầng chứa nước H (m) i=1 10 11 j=1 50.00 50.50 51.00 51.50 52.00 52.50 53.00 53.50 54.00 54.50 55.00 50.80 50.98 51.30 51.68 52.08 52.50 52.92 53.32 53.70 54.02 54.20 51.24 51.33 51.54 51.83 52.15 52.50 52.85 53.17 53.46 53.67 53.76 51.49 51.55 51.71 51.94 52.21 52.50 52.79 53.06 53.29 53.45 53.51 51.63 51.67 51.80 52.00 52.24 52.50 52.76 53.00 53.20 53.33 53.37 51.67 51.71 51.84 52.02 52.25 52.50 52.75 52.98 53.16 53.29 53.33 ⇒ Kết tính tốn thể giá trị cột áp nút luới sai phân ⇒ Sử dụng cơng cụ giải lặp Excel ©Copyright 2007 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL 20 Bài toán mơ hình Hillslope Biểu đồ thể giá trị cột áp tầng chứa nước theo mặt cắt 54 53 H (m) 52 Analytic 51 Numerical 50 49 48 (0, 50) (0, 40) (0, 30) (0, 20) (0, 10) (0, 0) (100, 0) (x, y) ©Copyright 2007 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL 21 Giảm áp quanh giếng bơm ‰ Định nghĩa toán ƒ Xét tầng chứa nước hình trịn có áp, chiều dày 30m, độ dẫn suất thủy lực 13.3 Giả sử biên tầng thấm không ảnh hưởng lưu lượng giếng bơm với lưu lượng 1000 m3/d tâm tầng chứa nước Well (Q = 1000 m3d-1) 1100 m CONFINED AQUIFER ƒ Tính tốn phân bố cột áp thủy lực tầng chứa ©Copyright 2007 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL 22 Giảm áp quanh giếng bơm Lưới sai phân Giếng Mơ hình EXCEL A ©Copyright 2007 10 11 12 13 14 15 16 B i=0 C D E F G H NX I J K L M 10 11 12 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL N O P Q R S T EXPLANATION j=1 10 11 12 NY Dirichlech boundary condition No-flow boundary Fictitious node Inner cell Location of well 23 Giảm áp quanh giếng bơm ‰ Kết tính tốn cột áp phân bố tầng chứa nước H (m) i=1 10 11 12 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 j = 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 29.9149 29.9169 29.9232 29.9349 29.9558 29.8257 29.8295 29.8411 29.8605 29.8885 29.9246 29.9557 29.7287 29.7344 29.7511 29.7777 29.8129 29.8543 29.8982 29.9474 29.6204 29.6283 29.6512 29.6864 29.7309 29.7816 29.8354 29.8914 29.9474 29.4962 29.5074 29.5388 29.5858 29.6429 29.7056 29.7705 29.8354 29.8982 29.9557 30 30 29.3496 29.3662 29.4111 29.4750 29.5492 29.6274 29.7056 29.7816 29.8543 29.9246 30 30 29.1697 29.1966 29.2643 29.3538 29.4515 29.5492 29.6429 29.7309 29.8129 29.8885 29.9558 30 28.9360 28.9864 29.0955 29.2247 29.3538 29.4750 29.5858 29.6864 29.7777 29.8605 29.9349 30 28.6015 28.7176 28.9066 29.0955 29.2643 29.4111 29.5388 29.6512 29.7511 29.8411 29.9232 30 10 28.0346 28.3761 28.7176 28.9864 29.1966 29.3662 29.5074 29.6283 29.7344 29.8295 29.9169 30 11 26.7846 28.0346 28.6015 28.9360 29.1697 29.3496 29.4962 29.6204 29.7287 29.8257 29.9149 30 12 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL 24 ©Copyright 2007 Giảm áp quanh giếng bơm Biểu đồ phân bố cột áp dọc theo mặt cắt giếng bơm Longitudinal head profile of from location pumping well 30 H (m) 29.5 Numerical 29 Analytic 28.5 GMS 28 27.5 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 r (m) ©Copyright 2007 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL 25 Bài toán giảm áp với giếng khai thác ‰ Xét tầng chứa nước có diện tích 1000m2, độ dẫn truyền 4000m2/d Phía Nam 1000 Đơng biên khơng thấm, biên phía Bắc liên kết với dịng sơng có áp mực nước thay đổi từ 12m đến 10 m dọc biên, biên phía Đơng liên kết với hồ nước có mực nước khơng thay đổi 10m ‰ Tính tốn phân bố cột áp ©Copyright 2007 thủy lực tầng chứa lượng nước vào tầng chứa nước biên có giếng bơm với lưu lượng 2000m3/ngay vị trí hình vẽ ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL y H = 12 m Well River Well (200, 600) (500, 600) Well H = 10 m Well Lake H = 10m (200, 300) (500, 300) Impermeable 1000 x 26 Bài toán giảm áp với giếng khai thác ‰ Mơ hình hoá EXCEL với mesh-center 111 nút A 10 11 12 13 14 15 B C D E F G H I J K L M N O NX i=0 12 11.8 11.6 11.4 11.2 11 P Q R S EXPLANATION 10 10.8 10.6 10.4 10.2 11 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 j=1 10 11 Dirichlech boundary condition No-flow boundary Fictitious node Inner cell Location of well NY ©Copyright 2007 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL 27 Bài toán giảm áp với giếng khai thác ‰ Biểu đồ mặt cắt cột áp dọc theo giếng 1,2 3, Longitudinal head profile of from location well 1, well H (m) 10 Profile 1 Nodes i 10 11 Longitudinal head profile of from location well 3, well H (m) 10 Prof ile 2 Nodes i 10 11 ©Copyright 2007 ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG CỦA EXCEL 28 PHẦN MỀM XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM PCI Geomatics ‰ Sản phẩm Công ty PCI Geomatics ‰ Các chức chính: ƒ Khả nhận biết khoảng 80 dạng format; ƒ Hiệu chỉnh nhiễu khí quyển; ƒ Chức “Fly” kết hợp từ liệu ảnh mơ hình 3-D, giúp người sử dụng nhìn bề mặt đất máy bay độ cao góc nhìn khác nhau; ƒ Chức “Modeler”: hỗ trợ xử lý dạng liệu đơn giản đến phức tạp để tạo mơ hình ứng dụng khác nhau; ƒ Chức “Ortho engine”: gồm chức hiệu chỉnh hình học, khai báo điểm khống chế, khảm (mosaic) tự động ; ƒ Các chức khác tương tự ENVI, có hỗ trợ GIS; ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT PHẦN MỀM XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM ILWIS ‰ Là chữ viết tắt Hệ thơng tin tích hợp Đất Nước (Integrated Land and Water Information System), sản phẩm Viện Khảo sát Không gian Khoa học Trái đất Quốc tế (ITC) Hà Lan ‰ Các đặc trưng ILWIS: ƒ Tích hợp thiết kế raster vector ƒ Nhập xuất định dạng liệu ƒ Số hóa máy bàn số hóa ƒ Bộ cơng cụ xử lý ảnh nhanh chóng ƒ Orthophoto, image georeferencing, transformation and mosaicing ƒ Phân tích liệu khơng gian mơ hình nâng cao ƒ Hiển thị 3D tối ưu ƒ Phân tích địa thống kê Kriging cho nội suy ƒ Xây dựng hiển thị cặp ảnh ©Copyright 2007 ƒ Đánh giá khơng gian theo đa tiêu chuẩn PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT PHẦN MỀM XỬ LÝ GIS MAPINFO ‰ Một phần mềm GIS dễ sử dụng mang tính chất phổ thơng, sử dụng rộng rãi thề giới ‰ Các tính Mapinfo: ƒ Cho phép nhập liệu thuộc tính từ nhiều nguồn khác như: dbf, xls, txt, mdb; nhập liệu ảnh raster grid từ chương trình xử lý ảnh khác; xuất dạng vector sang dạng dxf, bmp liệu thuộc tính sang dạng txt ƒ Lưu lại hồn tồn trạng thái làm việc dạng file wor giúp người sử dụng mở lại trạng thái trước khỏi chương trình; ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT PHẦN MỀM XỬ LÝ GIS ƒ Chức tạo điểm từ liệu thuộc tính (create point), tạo đồ khối (prism map), tạo đồ chuyên đề theo liệu thuộc tính liệu khơng gian; ƒ Các chức phân tích khơng gian đơn giản; chức đăng ký ảnh dạng đồ-ảnh; ƒ Chương trình chấp nhận module viết từ Mapbasic giúp người sử dụng chạy nhiều ứng dụng khác tuỳ theo mục đích cơng việc; ƒ Thêm vào hệ toạ độ phép chiếu mapinfo; ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT PHẦN MỀM XỬ LÝ GIS ARCGIS ‰ Phiên ArcGIS 9x, phần mềm gồm chương trình Arcview, Arcinfo ArcGIS hỗ trợ mạnh mẽ cấu trúc topology thường chuyên gia GIS sử dụng ‰ Các tính ArcGIS: ƒ Arcinfo chương trình có tính vượt trội việc xây dựng quan hệ topology, chức số hoá ƒ Arcview hỗ trợ mạnh chức phân tích khơng gian; liệu ảnh ƒ Avenue chương trình giúp tạo modul ứng dụng Arcview ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT PHẦN MỀM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH – ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 10 Rockworks ‰ Sản phẩm cơng ty Rockware Incorporated ‰ Có khả mạnh phân tích vẽ đồ từ thơng tin có sẵn ‰ Phân tích liệu, nội suy, lập đồ, vẽ loại mặt cắt… ‰ Lập cột địa tầng địa chất cơng trình ‰ Vẽ biểu đồ mực nước địa chất thủy văn ‰ Lập đồ địa hình, lập biểu đồ hoa hồng địa chất kiến trúc ‰ Dễ dàng xây dựng mơ hình địa chất cách nhanh chóng rõ ràng ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 11 PHẦN MỀM GEO-SLOPE ‰ Geo-Slope phần mềm tiên tiến mô 2D ứng dụng môi trường địa chất Geo-Slope bao gồm phần mềm sau: SLOPE/W ƒ Phần mềm ứng dụng Lý thuyết cân giới hạn để tính tốn hệ số an tồn khối đất đá mái dốc Khả phân tích tồn diện tử đơn giản đến phức tạp sử dụng nhiều phương pháp khác để tính tốn hệ số an tồn SLOPE/W ứng dụng để phân tích thiết kế cho ngành Địa kỹ thuật, công chánh dự án kỹ thuật khai thác mỏ ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 12 PHẦN MỀM GEO-SLOPE QUAKE/W ƒ QUAKE/W phần mềm phần tử hữu hạn chuyên ngành Địa kỹ thuật phân tích động học cấu trúc vỏ trái đất rung động khối đất - đá SEEP/W ƒ SEEP/W phần mềm phần tử hữu hạn để mô hình hố chuyển động phân bố áp suất nước lỗ rỗng bên vật liệu rỗng chất rắn đá Khả phân tích từ đơn giản đến phức tạp, SEEP/W ứng dụng để phân tích thiết kế cho ngành Địa thuật, xây dựng, địa thủy văn dự án khai thác mỏ ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 13 PHẦN MỀM GEO-SLOPE TEMP/W ƒ TEMP/W phần mềm phần tử hữu hạn dùng để mơ hình hố thay đổi nhiệt lịng đất thay đổi mơi trường hay xây dựng cơng trình dân dụng nhà cửa hay đường ống Khả phân tích từ đơn giản đến phức tạp, TEMP/W ứng dụng việc phân tích thiết kế thiết bị mà tùy thuộc vào thay đổi nhiệt độ đơng đặc tan chảy CTRAN/W ©Copyright 2007 ƒ CTRAN/W phần mềm phần tử hữu hạn dùng để mơ hình hố dịch chuyển chất gây ô nhiễm qua vật liệu rỗng chất rắn hay đất đá PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 14 PHẦN MỀM GEO-SLOPE SIGMA/W ƒ SIGMA/W phần mềm phần tử hữu hạn sử dụng để thực phân tích ứng suất biến dạng cấu trúc vỏ trái đất Khả phân tích ứng từ đơn giản đến phức tạp, SIGMA/W ứng dụng để phân tích thiết kế cho ngành Xây dựng, Công chánh dự án khai thác mỏ ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 15 Plaxis ‰ Phần mềm Plaxis dựa vào lý thuyết cân giới hạn tuý, giải tốn phương pháp phần tử hữu hạn - mơ hình chuyển vị ‰ Phần mềm tính tốn ổn định mái dốc, tường chắn gia cường neo thép, lưới vải địa kỹ thuật, lưới cốt thép, ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 16 Phần mềm surfer ‰ Vẽ đường đồng mức ‰ Vẽ đường đẳng sâu ‰ Tạo mặt cắt theo tuyến đo… ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 17 MODFLOW ‰ Phần mềm mô số theo phương pháp sai phân hữu hạn mơ hình nước đất Sản phẩm nguồn mở phát triển U.S Geological Survey ‰ Modflow mô dịng chảy nước đất theo mơ hình 1D, 2D, 3D ‰ Đặc biệt khả mơ dịng chảy môi trường bất đồng bất đẳng hướng với đặc tính tầng chứa khác ‰ Các tốn thực tế ứng dụng: ƒ Tính tốn độ hạ thấp mực nước ngầm ƒ Tính tốn bổ cập nguồn nước tháo khơ ƒ Tính tốn tốn chống xâm nhập mặn nhiễm bẩn… ©Copyright 2007 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 18 Groundwater Modeling System (GMS) ‰ GMS phát triển Brigham Young University – Environmental Modeling Research Laboratory- sở nguồn phần mềm mở MODFLOW ‰ Khả GMS: ƒ 2D & 3D Geostatistics ƒ Sub-surface Characterization (TINs, Boreholes, Solids) ƒ Interpolating Layer Elevations ƒ Calibration ƒ Automated Parameter Estimation ƒ Regional to Local Model Conversion ƒ Transient Data ©Copyright 2007 ƒ Stochastic Modeling… PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 19