دورة تدريبية على Femwater

Femwater :
هو عبارة عن نموذج لنمذجة المياه الجوفية باستخدام طريقة العناصر المحدودة
. حيث يستخدم لمنذجة انتقال وجريان المياه الجوفية في الطبقات المشبعة
وغير المشبعة . علاوة على ذلك، يمكن دمج تدفق وانتقال المياه الجوفية
لنمذجة المشاكل التي تعتمد على الكثافة كتداخل المياه العذبة مع مياه البحر
.
وصف المشكلة : يظهر الشكل التالي المنطقة التي سيتم نمذجتها . وهي عبارة عن
طبقة جوفية ساحلية صغيرة مع ثلاث آبار ضخ ، نسبة الضخ لكل بئر هي 2800 متر
مكعب باليوم . تتكون الطبقة المائية الجوفية من طبقتين علوية وسفلية ،
قيمة الناقلية الهيدروليكية للطبقة العلوية 3 متر باليوم والطبقة السفلية 9
متر باليوم ، تمتد آبار الضخ حتى الطبقة السفلية ، أما قيمة الراشح للمياه
الجوفية فهي حوالي 1 قدم بالسنة .

بناء النموذج التصوري Conceptual Model
- إستيراد صورة الخلفية :
قبل انشاء feature objects سنقوم باستيراد صورة رقمية للمنطقة .
1- اضغط على الزر Open .
2- اذهب إلى المسار tutfiles\FEMWATER\femwater
3- حدد الملف start.gpr ثم اضغط Open .
- تعريف الوحدات :
1- من القائمة Edit اختر Units .
2- تأكد من أن واحدة الطول هي متر وواحدة الزمن هي اليوم .
3- اختر واحدة الكتلة (كيلوغرام) .
4- اضغط ok .
- انشاء طبقة Femwater :
1- ضمن نافذة Project Explorer اضغط بزر الماوس اليميني في أي منطقة فارغة ومن New اختر Conceptual Model .
2- غير الاسم إلى femmod .
3- غير النموذج إلى FEMWATER واضغط OK .
4- اضغط بزر الماوس اليميني على femmod واختر New Coverage .
5- غير الاسم إلى femwater .
6- فعل الخصائص التالية :
• Flow BC
• Wells
• Refinement
• Meshing options
7- اضغط ok .
- انشاء حدود النموذج :
نحن مستعدّون الآن للبدء بانشاء الأقواس التي تعرّف حدّود النموذج. قم برسم قوس يمثل شريط الساحلي وثلاثة أقواس تمثل بقية الحدود .
- إعادة توزيع Vertices :
سنقوم باعادة توزيع Vertices لجميع الأقواس لأن التباعد بين Vertices هو الذي يحدد حجم وعدد العناصر في 2D mesh .
1- اختر الأداة Select Arcs .
2- اختر جميع الأقواس .
3- من القائمة Feature Objects اختر Redistribute Vertices .
4- غير التباعد إلى 90 .
5- اختر OK .

- تعريف شروط الحدود :
بعد أن قمنا بانشاء الأقواس التي تمثل حدود النموذج سنقوم بربط كل قوس بشرط
الحد الذي يمثله . لن نقوم بتغيير القوسين الذين يمثلان حد عدم جريان لأنه
الخيار الافتراضي .
1- اختر الأداة Select Arcs .
2- اضغط على الزر Shift وحدد القوس الذي يمثل Stream والقوس الذي يمثل coastline .
3- اضغط على الزر Properties .
4- غير في جميع الصفوف ضمن قسم Flow bc إلى spec. head .
5- اضغط OK .
يتم ادخال قيمة الضاغط عند بداية ونهاية القوس وباعتبار ان قيمة الضاغط لخط
الساحل هي 0 لذلك لن نحتاج لادخالها ، سنقوم بادخال قيمة الضاغط ل Stream .
1- اختر الأداة Select Points/Nodes .
2- انقر نقرتين على بداية Stream من جهة اليسار .
3- ادخل القيمة 60 للضاغط .
4- اضغط OK .
- بناء المضلّع :
1- من القائمة Feature Objects اختر Build Polygons .
- ادخال قيمة الراشح :
1- اختر الاداة Select Polygons .
2- انقر نقرتين على المضلع .
3- غير نوع المضلع إلى spec. flux .
4- ادخل القيمة 0.0009 ل Flux rate بواحدة متر باليوم .
5- اضغط OK .
6- اضغط في أي مكان خارج المضلع لالغاء تحديده .
- انشاء الآبار :
1- اختر الأداة Create Point .
2- اضغط في أي موقع ضمن النموذج .
3- ضمن شريط الاحداثيات أعلى نافذة البرنامج غير الاحداثيات إلى (1612, 1282, 14) .
4- اضغط على زر Properties .
5- غير النوع إلى Well[/font] .
6- ادخل قيمة -44 إلى Top scr .
7- ادخل قيمة -55 إلى Bot. scr .
8- ادخل قيمة -2830 إلى Flow rate .
9- فعل الخيار Refine .
10- ادخل القيمة 45 ل Elem. size .
11- اضغط OK .
كرر الخطوات من 1 إلى 11 من اجل انشاء البئرين الباقيين .

- انشاء Materials :
1- من القائمة Edit اختر Materials .
2- غير اسم المادة الافتراضية إلى Upper Aquifer .
3- غير اللون إلى green .
4- اضغط على الزر New لانشاء مادة جديدة .
5- غير الاسم إلى Lower Aquifer .
6- غير اللون إلى red .
7- اضغط OK .
- بناء 2D Projection Mesh :
1- من القائمة Feature Objects اختر Map .. 2D Mesh .

- بناء TINs :
سنقوم بانشاء ثلاث طبقات ل TIN والتي تمثل الحد الأعلى للطبقة العلوية والحد الادنى للطبقة العلوية والحد الادنى للطبقة السفلية .
1- حدد المجلد 2D Mesh Data من Project Explorer .
2- من القائمة Mesh اختر Mesh .. TIN .
3- ادخل الاسم terrain .
4- من القائمة Tin material اختر Upper Aquifer .
5- ضمن Horizon id ادخل القيمة 2 .
6- اضغط OK .
تظهر لك رسالة لحذف 2D mesh اختر NO .
كرر نفس الخطوات السابقة لانشاء طبقة تين تمثل الحد الادنى للطبقة العلوية ادخل الاسم
bottom upper aquifer وضمن Tin material اختر Lower Aquifer وضمن Horizon id ادخل القيمة 1 .
أما بالنسبة للطبقة الثالثة فادخل الاسم bottom lower aquifer وضمن Tin material اختر Lower Aquifer وضمن Horizon id ادخل القيمة 0 .

دورة تدريبية على
Femwater
الدرس الرابع
- استيراد بيانات Terrain :
سنقوم باستخدام scatter points لتعريف ارتفاعات سطح الارض .
1- اختر terrain من Project Explorer ضمن مجلد Tin Data واخترها ايضا ضمن مجلد 2D Scatter Data .
2- من القائمة Interpolation اختر Interpolation Options .
3- ضمن Interpolation Method اختر Inverse distance weighted .
4- اضغط على Options بجانب الخيار Inverse distance weighted.
5- تاكد من ان الخيار (Constant (Shepard’s method هو الخيار المفعل .
6- اضغط على OK مرتين .
7- من Project Explorer اضغط بزر الماوس اليميني على terrain scatter set اختر من القائمة Interpolate To | Active TIN
8- اضغط OK .
- استيراد بيانات ارتفاع الطبقة :
1- اختر bottom upper aquifer من مجلد TIN Data .
2- اختر elevs ضمن مجلد 2D Scatter Data .
3- ضمن elevs حدد bot of layer 1 .
4- من Project Explorer
اضغط بزر الماوس اليميني على elevs اختر من القائمة Interpolate To | Active TIN .
5- اضغط OK .
6- اختر bottom Lower aquifer من مجلد TIN Data .
7- ضمن elevs حدد bot of layer 2 .
8- من Project Explorer اضغط بزر الماوس اليميني على elevs اختر من القائمة Interpolate To | Active TIN .
9- اضغط OK .

- بناء شبكة 3D Mesh :
1- من القائمة TINs اختر Horizons -> 3D Mesh .
2- اضغط على Next .
3- فعل الخيار Use meshing coverage وفعل طبقة femwater .
4- اختر الخيار Tin elevations من البوابة الثانية وفعل منه terrain .
5- اختر الخيار Tin elevations من البوابة الثالثة وفعل منه bottom lower aquifer .

6- اضغط Next .
7- فعل الخيار Refine elements واختر refine all elements .
8- فعل الخيار Subdivide material layers واختر Target layer thickness .
9- غير Upper Aquifer maximum layer thickness إلى 10 وللطبقة الثانية 20 .
10 - اضغط Finish .

- تحويل Conceptual Model:
سنقوم الآن بتحويل Conceptual Model إلى 3D mesh model .
1- من القائمة Femwater أختر New Simulation .
2- اضغط على OK .
3- ضمن Project Explorer اضغط بزر الماوس اليميني على Femmod واختر Map to .. FEMWATER.
4- اضغط على OK .

- إدخال خيارات التشغيل للنموذج :
1- حدد المجلد 3D Mesh Data .
2- من القائمة Femwater اختر Run Options .
3- ضمن قسم Type of simulation تأكد من الخيار هو Flow only .
4- ضمن قسم Steady State vs. Transient اختر Steady state .
5- ضمن قسم Quadrature selection اختر Nodal/Nodal .
6- اضغط OK .
- إدخال بارامترات التكرار :
1- من القائمة Femwater اختر Iteration Parameters .
2- ادخل البيانات التالية .

- إدخال خصائص السائل :
1- من القائمة Femwater اختر Fluid Properties .
2- ادخل القيمة 1000 لكثافة السائل .
3- اضغط OK.

- تعريف الشروط الأولية :
سنقوم باستخدام مجموعة صغيرة من النقاط من أجل تمثيل الشروط الأولية للضاغط .
1- من القائمة FEMWATER اختر Initial Conditions .
2- اختر الخيار Read from data set file.
3- اضغط على Generate IC.
4- ضمن الخيار the Active 2D scatter point set اختر startheads .
5- ضمن Minimum pressure head ادخل القيمة -60 .
6- اضغط OK .
7- ادخل اسم الملف starthd.phd واضغط Save .
8- اضغط OK .
- تعريف خصائص المادة :
1- من القائمة FEMWATER اختر Material Properties .
2- اختر Upper aquifer .
3- اذهب إلى البوابة FEMWATER Flow .
4- ادخل القيمة 3 في الحقل العلوي اليساري ثم اضغط على Isotropic .
5- اضغط على Generate Curves .
6- ضمن Curve type اختر van Genuchten equations.
7- ادخل القيمة 1.8 ضمن Max. height above water table .
8- اختر الخيار Preset parameter values ومن القائمة المنسدلة اختر Silt .
9- اضغط على Compute Curves .
10- اضغط OK .
11- اختر Lower aquifer.
12- ادخل القيمة 9 في الحقل العلوي اليساري ثم اضغط على Isotropic .
13- اضغط على Generate Curves .
14- اضغط على Compute Curves .
15- اضغط OK .
16- اضغط OK .
- حفظ وتشغيل النموذج :
1- من القائمة File اختر Save As .
2- ادخل اسم الملف femmod.gpr واضغط Save .
3- من القائمة FEMWATER واختر Run FEMWATER .
4- عند الانتهاء اضغط على Close .