Modelling of tunnel inflow with coupled 3D groundwater and 2D surface flow concept
description
Transcript of Modelling of tunnel inflow with coupled 3D groundwater and 2D surface flow concept
Modelling of tunnel inflow with coupled 3D groundwater and 2D surface flow
concept
Ilona Škarydováškolitel: doc.Ing.Milan Hokr, Ph.D.
Lokalita bedřichovského tunelu – motivace
• hydrogeologický model bedřichovského tunelu (sdružená úloha podzemního a povrchového proudění)
• možnost porovnání s naměřenými daty z lokality (přítoky do tunelu)
Bedřichovský tunel
• motivace: projekt Decovalex (simulace T-H-M-C procesů za účelem analýzy hlubinného úložiště)
– bedřichovský tunel – analogie lokality hlubinného úložiště z hlediska přírodních podmínek
– jedna z modelových testovacích úloh projektu
Řešený problém, matematický model
• Metoda řešení: smíšená hybridní metoda konečných prvků
• Použitý software:
– tvorba geometrie modelu a postprocessing: GMSH
– výpočet: Flow123D
Lokalita bedřichovského tunelu – koncepce
Klasická představa proudění a multidimenzionální koncept
Multidimenzionální koncept, sdružená úloha:
• zahrnutí zároveň podzemního a povrchového proudění (sdružená úloha):
– 1D, 2D elementy k simulaci řek a srážek (povrchové proudění)
– 3D elementy (podzemní proudění)
• sdružená úloha i ve smyslu sdružené geometrie:– 1D elementy → řeky
– 2D elementy → plošné zdroje na povrchu oblasti
– 3D čtyřstěny → vnitřní elementy modelu
Lokalita bedřichovského tunelu – lokalita, model
Bedřichovský tunel• vybudován počátkem 80.let 20.století• vodárenský tunel: dopravuje vodu z přehrady Josefův Důl do úpravny vody v Bedřichově a dále do Liberce• dlouhý 2,6 km, z toho 75m část pod přehradou• hloubka: průměrně 100 m pod povrchem• nachází se v kopcovitém terénu 500 – 840 m n.m.
Model lokality:• rozměry modelu: 5250 x 6007 x 400 m• průměr tunelu 3,6 m• různé varianty (bez tunelu, s tunelem, 3D model, 3D-2D-1D model)• náročnější diskretizace (rozměry tunelu, hloubka)• citlivost parametrů (hydraulických vodivostí prvků nižších dimenzí)
Vlevo: příčný řez modelem – zjemnění sítě v okolí tunelu, vpravo: diskretizace modelu
Přibližný rozsah modelu lokality Bedřichov
Piezometrická výška a toky v modelu s tunelem, příčný řez
Ilustrativní výstupy:• voda proudí v souladu s realitou:
– obrázky vpravo• porovnání přítoků do tunelu ve zjednodušených 2D modelech s 3D modely s odpovídající hydraulickou vodivostí
Lokalita bedřichovského tunelu – výsledky modelu
Tlaková výška a toky na povrchu
délka úseku tunelu
[m]
hydraulická vodivost: 3D model
[m/s]
přítok do
úseku tunelu:
3D model [l/s/m]
přítok do tunelu:
2D model [l/s/m]
odchylka 2D a 3D [%]
150 2.16E-07 9.09E-03 8.40E-03 7.5
735 1.12E-09 1.32E-04 1.63E-04 23.8
1110 9.12E-10 1.16E-04 1.17E-04 1.0
429 5.71E-09 5.20E-04 4.00E-04 23.7
200 1.59E-07 9.72E-03 9.38E-03 3.6
Děkuji za pozornost