Программный комплекс НИМФА

Расчет геомиграционной модели территории промышленной площадки объекта Госкорпорации «Росатом»

Геомиграционная модель территории промышленной площадки объекта Госкорпорации «Росатом» была разработана с помощью «PMWIN-8», а затем была воспроизведена с использованием средств ПК «НИМФА». Количество слоев геомиграционной задачи составило 23. Эти слои были получены дроблением слоев исходной геологической модели. Модельное время в расчете составляло примерно 60 тысяч суток (составлялся прогноз на 165 лет). Проводилось моделирование распространения нейтрального трассера от источников загрязнения.
Верификация проводилась путем сопоставления результатов решения геомиграционной задачи, полученных с использованием ПК «MT3DMS» и результатов, полученных с помощью ПК «НИМФА». На рисунке 6 представлено сопоставление ореолов нейтрального трассера в первом модельном слое.

Рисунок 6 – Сопоставление ореолов нейтрального трассера, рассчитанных с использованием ПК «MT3DMS» (слева) ПК «НИМФА» (справа) в 1-м модельном слое

На рисунке 7 приведено сопоставление массы нейтрального трассера по модельным слоям (в относительных единицах), рассчитанное в ПК «MT3DMS» и ПК «НИМФА».

Рисунок 7 – Сопоставление массы нейтрального трассера по модельным слоям (в относительных единицах), рассчитанное по ПК «MT3DMS» и ПК «НИМФА»

Из рисунков 6,7 видно качественное и количественное согласие результатов. Относительное отклонение результатов ПК «MT3DMS» и ПК «НИМФА» в водоносных пластах не превосходит 1.5%, а в слабопроницаемых – не более 9% (в отдельных ячейках).
Расчет геомиграционной модели также был проведен в параллельном режиме. Как было сказано выше, модельное время составляло 60 тысяч суток. Расчет в последовательном режиме по ПК «MT3DMS» занял примерно 11 часов. Использование параллельного режима вычислений (240 вычислительных ядер) позволило провести расчет по ПК «НИМФА» за 5 минут.

Заключение

В работе проведена демонстрация применения ПК «НИМФА» для моделирования территорий объектов Госкорпорации «Росатом» в части решения геофильтрационных и геомиграционных задач. Верификация результатов расчетов, полученных по ПК «НИМФА», выполнялась путём сравнения результатов с пакетами программ «MODFLOW-2005» и «MT3DMS».
Кросс-верификационные расчеты по комплексам «НИМФА», «MODFLOW-2005» и «MT3DMS» показали хорошее качественное и количественное совпадение результатов. Сетка в расчетах по комплексу «НИМФА» задавалась близкой к сетке, используемой в расчетах по «MODFLOW-2005» и «MT3DMS».
Использование параллельного режима счета в комплексе НИМФА позволило обеспечить многовариантность расчетов и повысить качество калибровки моделей путем существенного сокращения времени расчета одной модели. Расчет модели территории промышленной площадки объекта Госкорпорации «Росатом» проводился с использованием 3 556 000 ячеек сетки. Время расчета в последовательном режиме геофильтрационной модели на таком количестве ячеек по «MODFLOW-2005» составило 920 секунд, а геомиграционной модели по «MT3DMS» – 11 часов. Используя параллельный режим счета (240 вычислительных ядер) расчет геофильтрационной модели по комплексу «НИМФА» составил 7.5 секунд, а геомиграционной модели – 5 минут.
Еще одним из основных преимуществ комплекса «НИМФА» является возможность использования трехмерных неструктурированных сеток, позволяющих легче проводить дискретизацию областей задач сложной формы с возможностью адаптации к особенностям гидрологических объектов.
Имеющийся на сегодняшний день опыт геофильтрационного и геомиграционного моделирования на объектах Госкорпорации «Росатом» свидетельствует, что программный комплекс «НИМФА» может быть использован в качестве отраслевого стандартного продукта Госкорпорации «Росатом» для решения геоэкологических задач по оценке воздействия ЯРОО на подземные воды, поверхностные воды и грунты для объектов, содержащих большой объем данных.

Список использованных источников

  1.  Wen-Hsing Chiang; Wolfgang Kinzelbach. 3D-groundwater modeling with PMWIN: a simulation system for modeling groundwater flow and pollution. Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hong Kong; London; Milan; Paris; Singapore; Tokyo : Springer, 2000
  2.  О.И. Бутнев, И.В. Горев, М.Н. Бардина, В.В. Горев, С.С. Колесников, А.А. Куваев, О.И. Кузьмина, П.А. Машенькин, В.А. Пронин, М.Е. Семенов. М.Л. Сидоров «Верификация программного кода «НИМФА» на геофильтрационных моделях объектов госкорпорации «РОСАТОМ»». Супервычисления и математическое моделирование: Труды XV Международной конференции. Саров, 2015.