Proiect_Proiectarea Retelelor de Monitorizare

12
Proiectarea Reţelelor de monitorizare Vasile Teodora Alexandra Master II sem I, IGGA Bucureşti 2014

description

fac

Transcript of Proiect_Proiectarea Retelelor de Monitorizare

  • Proiectarea Reelelor de monitorizare

    Vasile Teodora Alexandra

    Master II sem I, IGGA

    Bucureti

    2014

  • 2

    Cuprins

    I.Categorii de parametri monitorizai pentru diferite tipuri de hazarde ............................................... 3

    Cutremure ................................................................................................................................................ 3

    Alunecri de teren .................................................................................................................................. 3

    Contaminarea solului ............................................................................................................................. 4

    Contaminarea acviferelor ...................................................................................................................... 4

    Subsidena minier ................................................................................................................................ 4

    II. Proiectarea reelelor de monitorizare.................................................................................................. 5

    III. Optimizarea unei reele de monitorizare prin metoda punctului fictiv ........................................... 5

    1. Analiza variografic a variabilei V ................................................................................................... 5

    2. Calculul variogramei de suprafa i a parametrilor de anizotropie: raportul de anizotropie i

    orientarea direciei de continuitate maxim. ...................................................................................... 6

    3. Estimarea distribuiei erorilor de estimare ...................................................................................... 9

    4. Stabilirea poziiei punctelor fictive necesare reducerii erorii ................................................... 10

    5. Recalcularea erorilor de estimare dup introducerea punctelor fictive i definitivarea

    reelei de monitorizare ......................................................................................................................... 11

    Concluzii .................................................................................................................................................... 11

    Bibliografie ................................................................................................................................................. 12

  • 3

    I.Categorii de parametri monitorizai pentru diferite tipuri de hazarde

    cutremure

    alunecri de teren

    contaminarea solului

    contaminarea acviferelor

    subsidena minier.

    Cutremure

    Cauzele producerii cutremurelor de pamant pot fi naturale (deplasarea placilor

    tectonice, eruptii vulcanice, impact cu meteoriii) sau antropice. Energia eliberat n

    urma micrii seismice poate declana avalane, alunecri de teren,tsunami i poate

    produce modificri ale mediului natural si antropic n funcie de intensitatea si de modul

    de propagare a undelor, cu pierderi umane si economice.

    Parametrii msurai la monitorizarea cutremurelor sunt:

    magnitudinea - factor cantitativ - este o valoare msurat/calculat a mrimii unui

    seism;

    intensitatea- factor calitativ ce msoar efectele seismului;

    focarul cutremurului

    pozitia epicentrului.

    Alunecri de teren

    Alunecrile de teren reprezint deplasri ale rocilor care formeaz versanii unor

    muni, dealuri sau lucrri construite de oameni. Deplasrile rocilor se pot produce de-a

    lungul pantei sau lateral, ca urmare a unor fenomene naturale sau chiar ca urmare a

    unor activiti umane. Alunecrile de teren nu produc pierderi i distrugeri la fel de mari

    ca alte dezastre, ele sunt ns periculoase putnd conduce la distrugerea unor

    construcii prin deplasarea stratului de roci sau prin acoperire.

    Parametrii msurati la monitorizarea alunecarilor de teren sunt:

    nivelul apelor subterane - fortele datorate curgerii apelor subterane pot influena

    starea de echilibru a versantilor.

    umiditatea

    cantitatea de precipitaii

    factorul de stabilitate - defineste starea de echilibru a versantului predispus

    alunecrii

    coeziunea i unghiul de frecare intern

    riscul asociat producerii alunecrii de teren - cuantific din punct de vedere al

    pierderii de viei omeneti si al pagubelor materiale efectele alunecrii.

  • 4

    Contaminarea solului

    Contaminarea solului survine antropic ca urmare a desfaurrii activitilor

    umane, iar gravitatea contaminrii depinde de tipul poluantului, de durata deversrii, de

    suprafaa contaminat si de adncimea la care a ptruns poluantul.

    Parametri msurai la monitorizarea polurii solului sunt:

    Parametri fizici: densitatea, porozitatea, temperatura, umiditatea, gradul de

    tasare

    Parametri chimici: pH-ul solului, continuturile de azot,fosfor,potasiu si humus,

    continutul de metale grele.

    Contaminarea acviferelor

    Poluarea apelor subterane poate surveni att natural (prin traversarea unor zone

    bogat mineralizate si dizolvarea de sruri si mbogirea n metale grele i metaloizi),

    ct i ca urmare a activitilor umane.

    Parametrii msurai la monitorizarea polurii acviferelor sunt:

    Parametri fizici: cotele apelor subterane si nivelul piezometric al acviferelor;

    permeabilitatea stratului acoperitor; permeabilitatea stratului acvifer; viteza i direcia de

    curgere a apei subterane; presiunea i temperatura.

    Parametri chimici: pH-ul apei; coninutul n sruri; coninutul n metale grele.

    Subsidena minier

    Subsidena minier are de cele mai multe ori drept cauze precipitaiile i

    infiltrarea apelor n lucrrile miniere si n depozitele de steril, solubilizarea chimic i

    bacterian i inundarea lucrrilor miniere.

    Parametrii msurati sunt: presiunea apei n acvifere i n porii rocilor;gradul de

    tasare al rambleului; gradul de deformare lateral.

    In acelai timp se monitorizeaz i calitatea apelor de min pentru a nu produce

    poluri ale solului i apelor.

  • 5

    II. Proiectarea reelelor de monitorizare

    Trei etape principale sunt implicate n proiectarea unei reele de monitoring:

    Iniializarea reelei de monitoring;

    Extinderea reelei de monitoring;

    Optimizarea reelei de monotoring.

    Iniializarea reelei de monitorizare se realizeaz n condiiile n care nu au fost

    colectate nici un fel de date ntr-un mod sistematic n suprafaa ce urmeaz a fi

    monitorizat. Informaiile disponibile sunt n aceast faz limitate ca volum i n mare

    msur subiective, astfel nct orice plan raional este aparent exclus.

    Extinderea unei reele existente este similar cu iniializarea unei reele, diferena

    constnd n faptul c primul grup de staii necesare pentru obinerea unor informaii

    preliminare sunt predeterminate.

    Optimizarea unei reele existente este abordat n acelai mod ca iniialitarea ei

    dar pe baza unor informaii suplimentare obinute din reeaua respectiv pe o anumit

    perioad.

    Metoda punctului fictiv opereaz n etapa de optimizare n 2 direcii:

    Eliminarea locaiilor ineficiente din reeaua de monitorng.Pentru fiecare punct de

    observaie din reeaua de monitoring se evalueaz ctigul de precizie i se

    elimin cele care nu contribuie la reducerea erorilor de estimare n mod

    semnificativ.

    Completarea reelei de monitoring.n zonele cu erori de estimare mai mari dect

    valoarea admis se amplaseaz locaii fictive i se calculeaz eficiena lor prin

    intermediul ctigului de precizie pe care l determin.

    III. Optimizarea unei reele de monitorizare prin metoda punctului fictiv

    Datele primare sunt reprezentate de 47 de puncte de msura n care s-a

    nregistrat valoarea variabilei de calcul.

    Programele n care se opereaz sunt: Surfer 9 i Excel.

    1. Analiza variografic a variabilei V

    Construirea hrii punctuale a reelei de monitorizare iniial

  • 6

    2. Calculul variogramei de suprafa i a parametrilor de anizotropie: raportul de

    anizotropie i orientarea direciei de continuitate maxim.

    Construcia variogramelor unidireionale i a variogramei omnidirecionale.

    Variograma omnidirecional

  • 7

    Variograme direcionale

  • 8

    Reprezentarea variogramei de suprafa i a gridului su pe baza fiierului Excel.

    -300 -200 -100 0 100 200 300

    -300

    -200

    -100

    0

    100

    200

    300

    -300 -200 -100 0 100 200 300

    -300

    -200

    -100

    0

    100

    200

    300

  • 9

    Calculul parametrilor de anizotropie: raportul de anizotropie i orientarea direciei

    de continuitate maxim.

    Cu ajutorul punctelor digitizate pe axele elipsei amplasat pe direcia de

    continuitate maxim am calculat urmtorii parametri:

    x y Pc R r Raport anizotropie R/ry/x ATAN(y/x) - radiani Unghiul Theta(orientarea)

    -234.962 286.2754 R 370.352 2.22 -1.22 -0.88 -50.65 129.35

    0 0 c

    126.9334 108.0285 r 166.6801

    3. Estimarea distribuiei erorilor de estimare

    Pe baza datelor iniiale (x,y,v) am construit o variogram omnidirecional creia

    i-am atribuit un model Gaussian. Pe baza acestui model am realizat un fiier cu valorile

    deviatiei standard, pe baza cruia am calculat erorile iniiale si am reprezentat

    distribuia acestora n raport cu punctele de calcul.

    Modelul de variogram ales pentru calculul distribuiei erorilor

  • 10

    0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000x

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    y

    Harta cu distribuia erorilor iniiale i amplasarea punctelor de calcul

    4. Stabilirea poziiei punctelor fictive necesare reducerii erorii

    In zonele cu erori mari de estimare am amplasat puncte fictive crora le-am

    atribuit ca valoare de variabil valoarea medie obinut din datele iniiale.

    0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

    x

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    y

    0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

    Harta cu amplasarea reelei de puncte iniiale (mov) si a reelei de puncte noi digitizate

    ( buline albastre)

  • 11

    5. Recalcularea erorilor de estimare dup introducerea punctelor fictive i

    definitivarea reelei de monitorizare

    Pe baza modelului de variogram inial am realizat un fiier cu noile valori ale

    deviaiei standard, pe baza cruia am calculat erorile noi i am reprezentat distribuia

    acestora n raport cu punctele de calcul.

    0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

    x

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    y

    0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

    Harta cu distribuia erorilor rezultate dup amplasarea punctelor fictive

    Concluzii

    Estimarea distribuiei spaiale a unei variabile este afectat n mod inevitabil de erori din cauza informaiei incomplete. Extraordinara variabilitate spaial a caracteristicilor unui proces natural nu poate fi descris fr erori dect dac se fac msurtori n toate punctele domeniului spaial n care acesta este studiat.

    Studiul erorilor de estimare a distribuiei spaiale are ca obiectiv reducerea acestora la minimum i se realizeaz n dou etape distincte:

    calculul erorilor, etap n care se utilizeaz kriging-ul pentru a extrage maximum de informaie din datele disponibile;

    reducerea erorilor calculate n etapa anterioar prin completarea datelor disponibile cu altele suplimentare.

  • 12

    Bibliografie

    Daniel Scrdeanu, Geostatistic aplicat,2001

    Daniel Scrdeanu, Hidrogeologie General,2007

    Cristian Maruneanu,Mihai Samoila, Geologie Inginereasc, curs 2012;

    Rodica Popescu, Geochimie Ambiental, curs 2012;

    www.infp.ro,Institutul National pentru Fizica Pmntului;