Plan de construcción de un modelo geológico tridimensional de aguas subterráneas en la cuenca del río Heihe
El proceso de construcción del modelo debe formularse para que pueda completarse de manera ordenada. Después de la práctica de desarrollo de software, formulamos el proceso de producción del modelo:
(1) Recopilación, clasificación e inspección de datos;
(2) Importar los datos al software del sistema de modelado para establecer un modelo de cuenca única;
(3) De acuerdo con los datos importados, clasifique las relaciones correspondientes y establezca fallas, estratos, lentes y otros cuerpos geológicos en secuencia;
(4) Verifique y verifique lo establecido El modelo de visualización tridimensional de la subcuenca, si hay un error, repita los pasos anteriores para modificar el modelo;
(5) Combine los modelos de la subcuenca en un Modelo completo de visualización tridimensional.
(2) Diseño a escala del modelo geológico tridimensional de aguas subterráneas en la cuenca del río Heihe
El área de modelado del modelo tridimensional de aguas subterráneas tiene las características de amplia área horizontal y profundidad vertical poco profunda, por lo que es necesario establecer diferentes modelos geológicos horizontales y verticales. Los valores de escala vertical y horizontal deben compararse adecuadamente para que el modelo pueda construirse y tenga una apariencia hermosa.
El área de trabajo en la cuenca del río Heihe tiene entre 700 y 800 kilómetros de largo y 400 kilómetros de ancho, mientras que la profundidad de la exploración subterránea es de sólo unos pocos cientos de metros o incluso decenas de metros. Si el modelo se construye a escala uniforme, el modelo se reduce a una sola cara. La estructura geológica del subsuelo no se puede expresar ni explorar. Si haces zoom en la escala vertical, las montañas Qilian en la cuenca están a más de 5.000 metros sobre el nivel del mar, lo que es decenas de veces más bajo que la profundidad de los datos de exploración subterránea. El modelo construido será más alto y la parte subterránea será delgada.
En este caso, es necesario determinar la relación de aspecto adecuada para hacer que el modelo sea más hermoso y cumpla con los requisitos reales. La entrada de datos al sistema de modelado se realiza uniformemente en metros. Después de muchos experimentos, determinamos que la escala vertical y horizontal de la simulación de la cuenca del río Heihe es 2000. Es decir, la dirección XY se reduce 2000 veces cuando se ingresa, mientras que la longitud de los datos longitudinales (como la profundidad de la sección) permanece sin cambios cuando se ingresa. Después de dicha modificación, la relación de aspecto del modelo es apropiada y puede reflejar mejor la estructura geológica de la cuenca del río Heihe.
(3) Las bases de diseño del modelado de módulos y la determinación de los límites de cada módulo
La estructura geológica de Heihe es compleja y se desarrollan múltiples unidades de cuenca en diferentes fondos tectónicos. , que da lugar a la independencia de las cuencas, también determina los cambios espaciales en la estructura del sistema de aguas subterráneas y la complejidad del movimiento de las aguas subterráneas.
Para construir un modelo geológico de un área tan grande como la cuenca del río Heihe, los datos brutos leídos por el sistema pueden alcanzar cientos de megabytes, y la memoria ocupada por el número de cuadrículas triangulares generadas por los estratos requerirá una gran cantidad de recursos de la máquina. Como nuestro software está posicionado para utilizar microcomputadoras en lugar de estaciones de trabajo para modelar, debemos considerar resolver esta contradicción.
Según la estructura geológica, la cuenca se puede dividir en varias unidades de cuenca y cada unidad de cuenca se puede modelar de forma independiente. Esto nos ayuda a resolver el problema, es decir, construir submodelos de cada cuenca en bloques bajo un marco unificado, y luego ensamblar y combinar las superficies de malla triangular de cada submodelo para formar un modelo de cuenca general. No sólo supera la limitación de velocidad de la máquina, sino que también garantiza la integridad de todo el modelo. Se puede decir que es multifacético.
Todo el proceso de construcción del modelo es un proceso de integración-separación-integración. Primero se establece el marco general, es decir, se establecen los modelos de falla y superficie de toda el área de trabajo, luego se construyen los submodelos estrictamente de acuerdo con las coordenadas según las condiciones geológicas, y finalmente se ensamblan bajo el mismo superficie según las coordenadas.
La división de cada unidad de cuenca en la cuenca se basa en las características estructurales geológicas. Las fallas y los levantamientos desempeñan un papel importante en la migración y los cambios de las aguas subterráneas y son las líneas divisorias naturales de las cuencas. Sobre la base de datos geológicos, se pueden marcar líneas divisorias en los mapas de cuencas hidrográficas. Luego los datos geológicos se dividen en áreas según las líneas divisorias, y se establece un modelo en base a los datos geológicos de cada área. Los siete modelos independientes son: Cuenca Damaying, Cuenca Shandan y Cuenca Daqingyang, Cuenca Zhangye, Cuenca Este de Jiuquan, Cuenca Oeste de Jiuquan, Cuenca Jinta y Cuenca Banner Ejina.
Específicamente, la ubicación de la línea divisoria de cada cuenca se describe a continuación:
(1) La falla Zongzhai-Guyong es la línea divisoria entre la cuenca Zhangye y la cuenca Damaying;
( 2) El Levantamiento Guyong es la línea divisoria entre la Cuenca Zhangye y la Cuenca Shandan;
(3) La zona de arco entre el Levantamiento Kushuishan y el Levantamiento Oculto Gaotai en el extremo occidental de la Montaña Yumu se forma la cuenca de Jiuquandong y la cuenca de Zhangye La línea divisoria;
(4) Las fallas en los lados norte y sur de la Montaña Central al norte de Jiayuguan son la línea divisoria entre la cuenca de Jiuquan y la cuenca de Jinta;
(5) La falla de Jiayuguan es la línea divisoria al este de Jiuquan La línea divisoria entre la cuenca y la cuenca occidental de Jiuquan;
(6) El levantamiento de Diwan Liangdong es la línea divisoria entre la cuenca de Jinta y la Cuenca del Estandarte de Ejina.
(4) Construcción y diseño de submodelo.
Para un submodelo, es decir, una cuenca específica, la estructura geológica es relativamente compleja, hay muchos cuerpos geológicos para representar y existen relaciones cortantes y que se cruzan entre estos cuerpos geológicos, lo que requiere ciertos Construya secuencialmente estos cuerpos geológicos uno por uno. Aquí hay una breve explicación de la secuencia de construcción del modelo, que consiste en leer los datos originales, generar la superficie, establecer un modelo de falla basado en las líneas de falla en la superficie y las líneas de falla en el perfil seleccionado, luego construir cada estrato. , especifique el área efectiva del estrato y construya una lente. Ajuste la posición espacial entre el estrato y la lente y finalmente genere el cuerpo geológico. Una vez generado el cuerpo geológico, se pueden realizar operaciones de visualización y salida gráfica.
Para ilustrar el modelado en este orden, implica las relaciones entre los cuerpos geológicos modelados. En general, todos los datos requieren de un determinado cuerpo geológico que sirva como referencia en el proceso de modelado, y la superficie puede desempeñar muy bien este papel. Después de ingresar la superficie local, las líneas de falla y las líneas de perfil se pueden dibujar en la superficie y ondularlas según la superficie. Por tanto, primero es necesario establecer un modelo de la superficie. Una vez creada la tabla local, los metadatos del mapa de límites de la cuenca y el mapa de información geográfica de la superficie se pueden ingresar en la superficie. Al construir estratos y cuerpos geológicos de falla, dado que el plano de tierra es cortado por el plano de falla, formando la pared de pie y la pared de pie de la falla, no hay necesidad de cambiar el plano de falla en este proceso. Por lo tanto, primero debe establecer el plano de falla y luego establecer el plano de tierra después de establecer el plano de falla, para que el plano de tierra pueda cortarse automáticamente. Una vez construido el terreno, la cámara lo siguió. Debido a que las lentes pertenecen a diferentes estratos, deben construirse en el plano del suelo. Una vez generada la lente, se ha completado todo el trabajo preparatorio hasta el momento y se pueden generar bloques geológicos. Este proceso es un proceso de optimización para construir un modelo y la práctica ha demostrado que es correcto.
(5) Refinamiento y eliminación de puntos de datos de superficie
Los datos de superficie se convierten a partir de datos en formato ARCINFO, y los segmentos planos que forman las curvas de nivel corresponden a sus valores de elevación uno -a uno, entonces Hay un conjunto de coordenadas tridimensionales de la superficie. Cuando el sistema ingresa, se leen los puntos que componen las curvas de nivel, es decir, se leen los puntos de cada segmento de línea y se forman los puntos discretos necesarios para generar el modelo combinando los valores de elevación correspondientes al segmentos de recta. El sistema utiliza estos puntos discretos para interpolar y generar la superficie del suelo. Dado que la cantidad de datos a 1:250.000 en la cuenca del río Heihe es bastante grande y la densidad de puntos discretos también es muy grande, los datos almacenados en archivos planos MAPGIS alcanzan más de 150 MB. Si todos estos datos se ingresan en el sistema para interpolarlos para generar la superficie, la cantidad de pequeños triángulos generados en la superficie será bastante grande, ocupando demasiados recursos informáticos y teniendo un gran impacto en la construcción posterior del modelo. Al mismo tiempo, la velocidad de generación de la superficie es lenta y el efecto no es ideal. Así que reste importancia a estos puntos discretos. El efecto del adelgazamiento es reducir el número de puntos en la línea de contorno. Debido a que hay una gran cantidad de puntos en los contornos, ampliarlos no afecta su precisión. Después del refinamiento, se reduce la densidad de puntos discretos necesarios para generar el modelo, se reduce el número de puntos discretos, se acelera la velocidad de generación de la superficie y se mejora la suavidad de la superficie.
Para algunos puntos defectuosos en la superficie, como puntos con elevación demasiado alta o demasiado baja, es decir, la elevación es más alta que el punto más alto de la superficie o más baja que el punto más bajo de la superficie, Estos puntos son causados por errores o conversión de datos. Al utilizar dicha interpolación de puntos, las fluctuaciones de la superficie serán más severas y la superficie será rugosa y desigual, lo que afectará la suavidad de la superficie. Para tales puntos, es necesario eliminarlos al ingresar al sistema. En otras palabras, en el módulo de entrada del sistema, los umbrales se utilizan para limitar los puntos y los puntos que son demasiado altos o demasiado bajos se eliminan y no se les permite participar en el modelado.
(6) Diseño del tamaño de cuadrícula del modelo geológico tridimensional de las aguas subterráneas en la cuenca del río Heihe.
A partir del principio de modelado, podemos saber que los cuerpos geológicos construidos por el modelo, como estratos, fallas, etc., están conectados por cuadrículas para formar superficies y están rodeados por superficies.
La unidad más pequeña del modelo es un triángulo pequeño y el número de triángulos afecta directamente la precisión del modelo y la velocidad del sistema.
En términos generales, si la malla triangular del modelo generado es demasiado grande, la superficie del modelo será rugosa, el modelo no será preciso y ni siquiera podrá expresar las características morfológicas. de la superficie. Si la cuadrícula es demasiado pequeña y la densidad de la cuadrícula es alta, las operaciones en estos triángulos ocuparán una gran cantidad de recursos del sistema, lo que provocará que la cantidad de datos procesados por la computadora aumente drásticamente, lo que hará que la máquina funcione lentamente. Si la cantidad de datos de puntos discretos es demasiado o muy poca, la superficie del modelo será más compleja y no podrá expresar las características generales de la superficie del modelo. Por lo tanto, al construir un modelo, es necesario elegir un tamaño de malla adecuado.
En el proceso de construcción del modelo de cuenca de la cuenca del río Heihe, a través de la práctica, el tamaño de la cuadrícula de la superficie es de 50 ~ 200 m, el espaciado de la cuadrícula es bueno y la velocidad de la máquina y la suavidad de la superficie pueden estar coordinados y unificados. Generalmente, durante la construcción inicial del modelo, se selecciona un espaciado de rejilla de 200 m y la velocidad de la máquina es alta. Una vez completado el modelo de cada pequeña cuenca, se selecciona un espacio de cuadrícula de 50 m para generar la superficie, de modo que la superficie sea fina.
Dado que los estratos y las fallas se modelan con segmentos de línea en el perfil, el sistema refinará automáticamente los puntos discretos en estos segmentos de línea y seleccionará un espaciado de cuadrícula de 200 m, lo que tendrá poco impacto en la formación de estratos. y fallas. Debido al área pequeña, la lente requiere una precisión moderada, por lo que un tamaño de cuadrícula de 100 m puede satisfacer las necesidades.
Para datos ráster, como imágenes de sensores remotos, la resolución espacial se puede ajustar de acuerdo con la precisión de la visualización del modelo. Generalmente 100 ~ 300 ppp es suficiente. Se pueden generar finas imágenes de teledetección de más de 800 megabytes en formatos gráficos como BMP y JPG según sea necesario para garantizar la precisión de los píxeles y reducir el uso de memoria.
(7) Generación automática y ajuste local del modelo
El sistema realiza ajustes en el plano de falla, plano de tierra y parte superior e inferior del modelo según los segmentos de línea seleccionados por el técnico en la sección La discretización y luego la interpolación de estos puntos discretos forman una serie de pequeños triángulos que forman caras de diferentes cuerpos geológicos. De esta manera, el proceso de generación de una superficie hará que la superficie se extienda a lo largo de la dirección de puntos discretos, lo que resultará en deformación y distorsión de la superficie geológica, lo cual es inconsistente con las condiciones geológicas reales. Por ejemplo, no se pueden establecer una serie de relaciones estratigráficas, como fallas que se cortan entre sí, fallas que cortan estratos y cortes transversales de estratigrafía.
En este caso, debe utilizar puntos de control para realizar ajustes locales del rostro y cambiar la forma del rostro. Haga que la superficie generada sea lo más cercana posible a los resultados de la interpretación de los datos geológicos y exprese la situación geológica real. Al mismo tiempo, también se puede establecer la relación entre cuerpos geológicos, como fallas que se cortan entre sí, fallas que cortan estratos y estratos que se cruzan. Luego, el sistema genera automáticamente cuerpos geológicos que cumplen las condiciones basadas en las relaciones entre estas superficies definidas por los técnicos.
Por lo tanto, durante el proceso de construcción del modelo, es necesario utilizar la generación automática del sistema y el ajuste local de puntos de control para completar la construcción del modelo.
(8) Análisis de errores y procesamiento del modelo geológico tridimensional de aguas subterráneas en la cuenca del río Heihe
En el proceso de construcción del modelo, se observa la generación, transmisión y acumulación de errores. ocurrirá inevitablemente. Es necesario analizar las causas de los errores, establecer un mecanismo de control de errores y mejorar la calidad y precisión del modelo. Del análisis de las fuentes de error, existen razones para los datos básicos y los errores generados por el sistema durante el proceso de modelado, que se analizan por separado a continuación.
1. Errores en los datos básicos
La construcción del modelo utiliza principalmente datos de perfil y datos del pozo. Los datos del pozo harán que las formaciones generadas fluctúen demasiado porque los cambios en la formación del pozo son demasiado complejos. . grande. En términos de dibujos de secciones transversales, también pueden ocurrir errores debido a la influencia de factores humanos durante el proceso de dibujo.
En general, diferentes técnicos tienen diferente comprensión y procesamiento de las estructuras geológicas, lo que inevitablemente se reflejará en los cambios estratigráficos y valores de la sección. Además, al utilizar diferentes datos geológicos, algunos datos geológicos tienen argumentos diferentes o incluso puntos de vista contradictorios, lo que provoca errores. Durante el proceso de dibujo, los técnicos utilizan diferentes datos para la síntesis y el procesamiento, como a través del dibujo, lo que permite que se produzcan errores. Al dibujar a mano en papel de cálculo cuadriculado, especialmente al dibujar secciones largas, inevitablemente se producirán errores durante el proceso de dibujo debido a las arrugas del papel. Incluso algunos papeles de cálculo no son estándar y las líneas de la cuadrícula están inclinadas. Al mismo tiempo, también se transmiten errores durante el proceso de escaneo y vectorización del dibujo. El desempeño sobresaliente es que la posición de la línea estratigráfica no puede cruzarse en la posición de intersección de la sección, o la tendencia estratigráfica es inconsistente con la tendencia de otras secciones.
2. Errores en el funcionamiento del sistema
Dado que los datos básicos del modelo producirán ciertos errores durante el proceso de producción de datos, cuando los datos erróneos se ingresan en el sistema de modelado, se produce el error. La voluntad se transmite y amplifica, reduciendo la precisión del modelo. Si bien se evitan en la medida de lo posible errores en los datos básicos, también se deben analizar los errores en el funcionamiento del sistema.
Al analizar los errores en el proceso de modelado, se puede concluir que en todos los pasos del modelado, pueden ocurrir errores debido a errores operativos o configuraciones de precisión del sistema. Específicamente, se puede realizar el siguiente análisis. En la etapa de procesamiento de datos, se producirán errores en la fusión de varios datos y materiales gráficos, como transformación de proyección, corrección de errores, etc. Además, durante la operación de interpolación del modelado del sistema, los puntos locales son relativamente densos, como la línea de sección seleccionada, y hay pocos puntos discretos en otras áreas. La interpolación basada en métodos matemáticos dará lugar a inconsistencias entre la superficie interpolada y la superficie real. Para hacer la superficie más realista, se utiliza el método de tirar o presionar con puntos de control, lo que inevitablemente provocará ciertos errores.
Además, cuando la distancia entre las capas del modelo es pequeña, es fácil que se crucen y superpongan con el plano de tierra. Cuando se utilizan puntos de control para la corrección, el cuerpo de la lente o el plano de tierra cambia, lo que puede causar errores fácilmente. Además, al ajustar la posición entre el plano de masa y el cuerpo de la lente, es probable que se produzca una reacción en cadena que provoque errores.
3. Control de errores
Algunos errores son inevitables y otros son accidentales. En respuesta a estos errores, nuestra principal estrategia es verificar y corregir errores en los datos básicos, como fortalecer el control de calidad, mejorar la responsabilidad del personal técnico, permitir a los técnicos geológicos coordinar y corregir mapas en la misma área y contratar expertos geológicos para inspección y verificación. Estas medidas juegan un muy buen papel en el control de calidad. Para los errores que ocurren durante la operación del sistema, los miembros del equipo del proyecto analizan las causas, fortalecen la depuración y toman diversas medidas para minimizar los errores. Si la posición del perfil se ajusta con precisión y la posición estratigráfica es lo más consistente posible, para errores obvios, como discrepancias de líneas estratigráficas, analice los cambios estratigráficos en función de otros perfiles y use la función de edición del sistema para editar las líneas estratigráficas con errores para minimizar el error. En el proceso de generación de estratos, intente agregar tantos puntos como sea posible en la línea de sección para que la cuadrícula estratigráfica formada pase a través de la línea de sección, y así sucesivamente. Estas medidas juegan un buen papel en la reducción de errores.
La comprobación del modelo en el modelado también es una forma de reducir errores. La verificación del modelo incluye la verificación de la precisión de los datos originales, es decir, si la superficie formada es consistente con los puntos de datos originales y si los datos de los puntos originales se conservan al mismo tiempo; la racionalidad geológica se puede probar utilizando datos geológicos tales; como perforaciones y perfiles. Además, también podemos hacer una sección cerca de la sección original cortando el modelo, comparar las dos secciones y ver los límites geológicos de cada capa (incluidos los niveles de falla). Algunas secciones importantes se pueden utilizar para verificar la intersección de fallas, la intersección de fallas y estratos, y la consistencia de la morfología estratigráfica entre diferentes capas y en ambos lados de la falla. El proceso de verificación del modelo desempeña una función de verificación en tiempo real en el control de errores del modelo.