Proiect_Proiectarea Retelelor de Monitorizare
-
Upload
madalinaviorica -
Category
Documents
-
view
66 -
download
4
description
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;