一、模型建立的方法 GMS軟件有三種建立確定性模型的方法,包括概念模型法、網格法和Solids法。
本書中所選擇的方法為Solids法。不管是利用網格法或者概念模型法建模,對含水層結構進行合理的概化是其中一個重要環(huán)節(jié),所建模型的準確性很大程度上取決于對實際水文地質條件的正確判斷。
若輕視對具體水文地質條件的研究,過多依賴模擬技術建立的模型,通常與實際問題相差甚遠,也沒有使用價值(魏加華等,2003)。當地層出現尖滅、垂向上具有多元結構、水文地質條件比較復雜時,前兩種方法不能準確描述此類地層結構,也不能驗證基于地質統(tǒng)計學插值求得的含水層頂底板高程是否與實際的鉆孔資料相符。
GMS中的實體模塊Solids利用鉆孔資料可以建立地層的三維結構可視化模型,Solids模型定義了地層結構的空間分布,可以切割生成三維顯示任意方向的地層剖面(王麗霞等,2011)。二、模型建立的步驟 利用Solids建模的步驟:(1)在鉆孔模塊(borehole)中定義鉆孔的坐標位置及垂向上的層位(horizon)。
層位即不同地層的交線或巖性分界線。由于地層沉積通常是連續(xù)的,因此層位按照一定的次序排列。
然而實際地層一般比較復雜,鉆孔資料常出現地層缺失現象,遇到此種情況,將缺失的層位空出,使Solids得到的剖面和實際地層剖面相符合。(2)根據實際的鉆孔資料將相應的層位用弧線連接,同時注意地層尖滅的標示。
層位連接后生成不同多邊形,每個多邊形表示相應的地層或巖性。(3)在地圖模塊Maps中定義不規(guī)則三角網格TIN,來表示地層單元插值的表面邊界。
(4)在實體模塊Solids選擇恰當的插值方法,由horizons生成其相應地層的Solids。如果有N個horizons則有N-1個Solids,Solids生成后即可以在模型上切割任意剖面來檢驗模型的三維空間結構。
(5)根據Solids數來確定所需網格的最小層數,生成三維網格并進行MODFLOW的初始化。將Solids記錄的地層空間信息轉成MODFLOW中含水層的頂底板標高,至此地下水三維空間結構模型建立完成。
三、建模過程中可能遇到的問題及解決方法 地下水三維可視化模型建立,首先要基本查明灌區(qū)的水文地質條件。了解灌區(qū)的地貌、地質條件、構造發(fā)育、各地層厚度等信息,需要收集和整理地下水的相關資料,包括灌區(qū)水文地質報告、構造圖、地質地貌圖、水文地質剖面圖、電子版地理底圖、等高線圖、含水層頂底板高程等值線圖以及鉆孔數據資料等。
再結合水文地質條件對含水層資料進行整理和概化。利用GMS建立地下水三維可視化模型時,尤其是在大區(qū)域建模中,可能出現3類問題(張永波等,2007;孫紅梅等,2008)。
1.由于鉆孔分布不均勻而導致的地層缺失 在大區(qū)域建模中,由于研究區(qū)范圍較大,各部分研究程度不同,一般會引起鉆孔分布的不均勻。通過不均勻分布的鉆孔資料建立水文地質結構模型,可能致使部分地層產生缺失,導致結構模型失真。
另外,鉆孔分布均勻程度是一個相對概念,對于地形平緩、地層結構相對簡單的地區(qū),少量鉆孔基本可以比較清楚地反映地層結構;對于地形起伏較大、地層結構比較復雜、構造比較發(fā)育的地區(qū),需要較多的有效鉆孔,才可能準確揭示地層分布及構造發(fā)育狀況,然而實際工作中完全實現是不可能的。對于此種問題,根據研究區(qū)的地質地貌圖、構造分布圖及前人繪制的剖面圖,對已有的鉆孔數據資料進行分析和整理,在具有控制點作用的位置可以適當虛擬部分鉆孔數據或者各層面的高程數據,以準確反映該區(qū)域地層結構和構造。
采用擴充后的鉆孔數據資料建立水文地質結構模型,可以彌補由于鉆孔資料缺乏而導致的部分地層的缺失。2.由于鉆孔不夠深而引起的下伏地層抬升 在鉆探工作中,往往有些鉆孔深度不夠,不能完整地揭露地層。
根據這樣的鉆孔數據建立水文地質結構模型時,系統(tǒng)默認將鉆孔底部的標高作為上一層的底部界面。這樣就造成下伏地層的抬升。
對于這種情況,根據前人繪制的地層等厚度線及剖面圖,結合四周鉆孔數據對該鉆孔資料進行修正,修正后的鉆孔資料可以比較準確地反映地層結構。采用修正后的數據資料建立水文地質結構模型,可以有效地控制下伏地層的抬升。
3.由于鉆孔資料過細而引起的地層混雜 在野外紀錄的鉆孔資料中,局部有透鏡體形成的地層,透鏡體分布的連續(xù)性相對較差。采用過細的資料建模,計算機不能分辨透鏡體及連續(xù)地層,容易出現地層混雜,即將某個鉆孔的透鏡體地層和另一個或其他幾個鉆孔的連續(xù)地層分界面相連接,導致生成錯誤的地層結構。
對于這種情況,根據該區(qū)域剖面圖整理資料時,將透鏡體區(qū)分出來,忽略較小的透鏡體,針對較大的透鏡體則另外生成地層結構。此外,在插值計算中,由于計算方法的不同,產生的結果也許會有很大差異,這需要在進行插值計算時,根據不同的具體條件選擇適當的插值方法。
—般說來建立數學模型的方法大體上可分為兩大類、一類是機理分析方法,一類是測試分析方法.機理分析是根據對現實對象特性的認識、分析其因果關系,找出反映內部機理的規(guī)律,建立的模型常有明確的物理或現實意義.
模型準備 首先要了解問題的實際背景,明確建模的目的搜集建模必需的各種信息如現象、數據等,盡量弄清對象的特征,由此初步確定用哪一類模型,總之是做好建模的準備工作.情況明才能方法對,這一步一定不能忽視,碰到問題要虛心向從事實際工作的同志請教,盡量掌握第一手資料.
模型假設 根據對象的特征和建模的目的,對問題進行必要的、合理的簡化,用精確的語言做出假設,可以說是建模的關鍵一步.一般地說,一個實際問題不經過簡化假設就很難翻譯成數學問題,即使可能,也很難求解.不同的簡化假設會得到不同的模型.假設作得不合理或過份簡單,會導致模型失敗或部分失敗,于是應該修改和補充假設;假設作得過分詳細,試圖把復雜對象的各方面因素都考慮進去,可能使你很難甚至無法繼續(xù)下一步的工作.通常,作假設的依據,一是出于對問題內在規(guī)律的認識,二是來自對數據或現象的分析,也可以是二者的綜合.作假設時既要運用與問題相關的物理、化學、生物、經濟等方面的知識,又要充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力,善于辨別問題的主次,果斷地抓住主要因素,舍棄次要因素,盡量將問題線性化、均勻化.經驗在這里也常起重要作用.寫出假設時,語言要精確,就象做習題時寫出已知條件那樣.
模型構成 根據所作的假設分析對象的因果關系,利用對象的內在規(guī)律和適當的數學工具,構造各個量(常量和變量)之間的等式(或不等式)關系或其他數學結構.這里除需要一些相關學科的專門知識外,還常常需要較廣闊的應用數學方面的知識,以開拓思路.當然不能要求對數學學科門門精通,而是要知道這些學科能解決哪一類問題以及大體上怎樣解決.相似類比法,即根據不同對象的某些相似性,借用已知領域的數學模型,也是構造模型的一種方法.建模時還應遵循的一個原則是,盡量采用簡單的數學工具,因為你建立的模型總是希望能有更多的人了解和使用,而不是只供少數專家欣賞.
模型求解 可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算、數值計算等各種傳統(tǒng)的和近代的數學方法,特別是計算機技術.
模型分析 對模型解答進行數學上的分析,有時要根據問題的性質分析變量間的依賴關系或穩(wěn)定狀況,有時是根據所得結果給出數學上的預報,有時則可能要給出數學上的最優(yōu)決策或控制,不論哪種情況還常常需要進行誤差分析、模型對數據的穩(wěn)定性或靈敏性分析等.
模型檢驗 把數學上分析的結果翻譯回到實際問題,并用實際的現象、數據與之比較,檢驗模型的合理性和適用性.這一步對于建模的成敗是非常重要的,要以嚴肅認真的態(tài)度來對待.當然,有些模型如核戰(zhàn)爭模型就不可能要求接受實際的檢驗了.模型檢驗的結果如果不符合或者部分不符合實際,問題通常出在模型假設上,應該修改、補充假設,重新建模.有些模型要經過幾次反復,不斷完善,直到檢驗結果獲得某種程度上的滿意.
模型應用 應用的方式自然取決于問題的性質和建模的目的,這方面的內容不是本書討論的范圍。
應當指出,并不是所有建模過程都要經過這些步驟,有時各步驟之間的界限也不那么分明.建模時不應拘泥于形式上的按部就班,本書的建模實例就采取了靈活的表述方式
5種。數學模型,模擬式模型,物理對象模型,物理過程模型,理想化實驗模型。
理想化的物理模型既是物理學賴以建立的基本思想方法,也是物理學在應用中解決實際問題的重要途徑和方法,這種方法的思維過程要求學生在分析實際問題中研究對象的條件、物理過程的特征,建立與之相適應的物理模型,通過模型思維進行推理。
擴展資料:
將目的基因片段導入宿主細胞內,或者將特定基因片段從基因組中刪除,從而達到改變宿主細胞基因型或者使得原有基因型得到加強的作用。
基因修飾目前已經廣泛應用于人類生活的各個領域,例如,在醫(yī)學上,可以利用基因修飾的方法抑制某些病毒類宿主細胞內的病毒復制,從而達到治療的目的;在農業(yè)上,利用基因修飾的方法,人們已經成功地改變了農作物和畜禽的生產特性,從而達到改良以及傳播優(yōu)良品種的目的。
參考資料來源:百度百科-基因修飾
參考資料來源:百度百科-建立模型法
第一、模型準備 首先要了解問題的實際背景,明確建模目的,搜集必需的各種信息,盡量弄清對象的特征。
第二、模型假設 根據對象的特征和建模目的,對問題進行必要的、合理的簡化,用精確的語言作出假設,是建模至關重要的一步。如果對問題的所有因素一概考慮,無疑是一種有勇氣但方法欠佳的行為,所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力,善于辨別主次,而且為了使處理方法簡單,應盡量使問題線性化、均勻化。
第三、模型構成 根據所作的假設分析對象的因果關系,利用對象的內在規(guī)律和適當的數學工具,構造各個量間的等式關系或其它數學結構。這時,我們便會進入一個廣闊的應用數學天地,這里在高數、概率老人的膝下,有許多可愛的孩子們,他們是圖論、排隊論、線性規(guī)劃、對策論等許多許多,真是泱泱大國,別有洞天。
不過我們應當牢記,建立數學模型是為了讓更多的人明了并能加以應用,因此工具愈簡單愈有價值。 第四、模型求解 可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算、數值運算等各種傳統(tǒng)的和近代的數學方法,特別是計算機技術。
一道實際問題的解決往往需要紛繁的計算,許多時候還得將系統(tǒng)運行情況用計算機模擬出來,因此編程和熟悉數學軟件包能力便舉足輕重。 第五、模型分析 對模型解答進行數學上的分析。
"橫看成嶺側成峰,遠近高低各不"。能否對模型結果作出細致精當的分析,決定了你的模型能否達到更高的檔次。
還要記住,不論那種情況都需進行誤差分析,數據穩(wěn)定性分析。

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