MODFLOW 概念モデルアプローチ１

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Mapデータのインポート

1. 「Open」をクリックして「Boundary.map」をインポートします。概念モデルEast Texasと、カバレッジBoundaryに作成されたアークが表示されます。
2. Boundaryには、南を東西に流れる川、東を南北に流れる川、北の石灰岩露頭帯のふもとに沿って閉じたアークが作成されていることを確認します。

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カバレッジを複製して、河川のカバレッジを構築する

次に、概念モデルに河川のカバレッジを構築します。カバレッジの設定は、ソース／シンク（source/sink）とします。このカバレッジに、河川、井戸、ドレインを構築し、水頭を定義します。

• Boundaryに河川の形状が入力されているので、複製して編集し、河川のカバレッジとします。
• カバレッジに作成するオブジェクト（河川のアーク）のプロパティは、Coverage Setupダイアログで設定します。

操作方法

1. プロジェクトエクスプローラーでBoundaryを右クリックし、メニューから「Duplicate」を選択します。Copy of Boundaryが作成されます。　※Boundaryが表示されていない場合は、East Texasを展開します。
   
2. Copy of Boundaryを右クリックし、メニューから「Rename」を選択します。カバレッジの名前を「Rivers」に変更します。
3. Riversを右クリックしてメニューから「Coverage Setup」を選択し、Coverage Setupダイアログを開きます。
4. 「Sources/Sinks/BCs」列で「General Head」にチェックを入れます。
5. 「Use to define model boundary(active area)」にチェックを入れます。標高（Default elevation）は、Boundaryのデータを引き継いで、213 mに設定されています。
   
6. 「OK」をクリックしてダイアログを閉じます。

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河川のアークを作成する

Riversに複製されたアークは1本のアークなので、3分割して河川のアークを作成します。

1. プロジェクトエクスプローラでRiversを選択します。
2. Select Vertices ツールを使用して、キーボードのShiftキーを押しながら、下図の２つの頂点（矢印部分）を選択します。（下図はGIS Layersのチェックを外し、背景を非表示にしています。）
   
3. 頂点を選択した状態で右クリックし、メニューから「Vertex→Node」を選択します。頂点がノードに変換され、アークが3本に分割されます。
   
   それぞれのアークは、東の河川と南の河川、水流のない北の石灰岩の露頭を表しています。

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河川の水頭を入力する

河川のアークの形式を「general head」に設定し、水頭の値を入力します。

1. Select Arcsを使用して、南と東の河川のアークを選択します（Shiftキーでアークの複数選択が可能です）。
2. 2本のアークを選択した状態で右クリックし、メニューから「Attribute Table」を選択します。Attribute Tableダイアログが開きます。
3. All行で「Type」列のドロップダウンリストから「gen. head」を選択します。すべての列に「gen. head」と入力されます。
   
4. All行で「Cond(m^2/d)/(m)」列に「1.0」を入力します。すべての列に「1.0」が入力されます。
5. 「OK」をクリックしてAttribute Tableダイアログを閉じます。
6. モデルのアーク以外の部分をクリックして選択を解除すると、アークの色がGeneral headを表す色に変わります。色の設定はDisplay Optionで変更できます。
   　
   次に、アークの両端の点に水頭を定義します。2点間の水頭は、河川に沿って線形関係で変化すると仮定します。
7. Select Points/Nodeを使用して、南の河川の西の端点をダブルクリックします。Attribute Tableダイアログが開きます。
8. 「Type」が「gen.head」になっている行の「Head-Stage(m)」列に、「212.0」を入力します。
   
9. 「OK」をクリックしてダイアログを閉じます。
10. 同様の手順で、南の河川の東の端点に「208.0」、東の河川の北端に「214.0」を入力します。
    

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ポリゴンを構築する

• ソース／シンク形式のカバレッジは、モデル化する領域全体が重なりのないポリゴンで覆われている必要があります。このポリゴンが、グリッドの有効な領域を定義します。
• 通常は、全てのポリゴンをvariable headポリゴンとします（デフォルト設定です）。ポリゴンの種類を変えることもできます。例えば、湖をモデル化する場合はgeneral headポリゴンを構築します。
• ポリゴンを構築するには、カバレッジにすべてのアークを作成した後、Build Polygonsを実行します。Build Polygonsコマンドは、アークが閉じた輪になっている部分を検索し、ポリゴンを構築します。
• このポリゴンは形式が「None」となります（デフォルト設定です）。形式を変更することもできます。

操作方法

1. Build Polygonsをクリックします。アークからvariable headポリゴンが構築されます。
2. 必要に応じて、Display Optionでポリゴンの表示設定を変更します。

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帯水層のカバレッジを作成する

1. Boundaryを複製します。これを帯水層のカバレッジとします。
2. 複製したカバレッジを右クリックしてメニューから「Coverage Setup」を選択して、Coverage Setupダイアログを開きます。下記の設定を行います。
• Coverage nameを「Aquifer Layer 1」に変更します。
• Areal Properties列で「Horizontal K」「Top elev.」「Bottom elev.」にチェックを入れます。
3. 「OK」をクリックしてダイアログを閉じます。

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透水係数の設定

帯水層の透水係数（hydraulic conductivity）を入力します。本チュートリアルでは、例題を簡素化するためにグリッド全体に定数を設定します。
一般的には、異なる複数の透水係数を定義し、複数のポリゴンを構築します。

下記の操作で帯水層のレイヤーに透水係数（K）を設定します。

1. プロジェクトエクスプローラで Aquifer Layer 1を選択します。
2. Build Polygonsをクリックして、カバレッジにポリゴンを作成します。
3. Select PolygonsツールでポリゴンをダブルクリックしAttribute Tableダイアログを開きます。
4. 「Horizonal K(m/d)」列に「5.5」を入力します。

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レイヤーの標高の設定

モデルのレイヤーの標高を定義します。このチュートリアルでは、一番上のグリッドと下のグリッドに定数を設定します。
より現実に近い標高を入力するために、点から標高を補間する方法もあります。

1. Attribute Tableダイアログの「Grid Top elev.」に「240.0」を入力します。
2. 「Grid Bot elev.」に「175.0」を入力します。
   
3. 「OK」をクリックしてダイアログを閉じます。

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1. プロジェクトエクスプローラで何もない部分を右クリックし、メニューから「New＞Grid Frame」を選択します。グラフィックウィンドウにグリッドフレームが表示さ、プロジェクトエクスプローラーに「Grid Frame」が作成されます。
2. Select Grid を使用してグリッドフレームを選択します。右クリックメニューから「Fit to Active Coverage」を選択します。アクティブなカバレッジ（プロジェクトエクスプローラーでカラー表示になっているカバレッジ）に合うように、グリッドフレームの大きさが調整されます。
   
3. プロジェクトエクスプローラで Riversを選択して、アクティブにします。
4. メニューバーから「Feature Object＞Map→3D Grid」を選択します。Create Finite Difference Gridダイアログが開きます。
5. X-Dimension欄でCell sizeを選択し「20.0」と入力します。Y-Dimension欄も同様に操作します。
   
6. 「OK」をクリックしてダイアログを閉じます。グリッドフレームに3Dグリッドが作成されます。
   

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MODFLOWデータを新規作成する

概念モデルをグリッドベースの数値モデルに変換する前に、MODFLOWデータを初期化します。

1. プロジェクトエクスプローラで gridを右クリックし、メニューから「New MODFLOW」を選択します。MODFLOW Global/Basic Packageダイアログが開きます。
   
2. 「Starting heads equal grid top elevation」にチェックが入っていることを確認します。デフォルト設定のまま「OK」をクリックしてダイアログを閉じます。

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アクティブ／非アクティブの範囲を定義する

モデルのアクティブと非アクティブの区域を定義します。カバレッジの情報を使って、アクティブにする範囲を自動選択できます。

1. プロジェクトエクスプローラでSource/Sinkを設定したRiversを選択します。
2. メニューバーから「Feature Object＞Activate Cells in Coverage(s)」を選択します。
   

Riversのポリゴンの中にあるセルがアクティブになり、ポリゴンの外にあるセルはすべて非アクティブになります。水流のない境界（北の丘）のセルは、外側のセルのエッジに一致するようにアクティブになります。水頭を設定した境界（南の河川、東の河川）は、周囲のセルの中心に一致させるように選択されます。

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概念モデルを数値モデルに変換する

フィーチャオブジェクトで定義された概念モデルを、グリッドによって定義されるMODFLOW数値概念モデルに変換します。

1. プロジェクトエクスプローラでEast Texasを右クリックし、メニューから「Map to＞MODFLOW/MODPATH」を選択します。Map→Modelダイアログが開きます。
2. 「All applicable coverages」を選択して「OK」をクリックします。
   

水頭を設定した境界のセルが識別され、ソース／シンクとして割り当てられます。各セルの水頭と標高は、水頭を設定したアークに沿って、線形補間されます。透水係数の値もセルに割り当てられます。

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初期水頭を設定する

MODFLOWを実行する前に、グリッドに初期水頭を設定します。
本チュートリアルでは、MODFLOWデータを作成する際に「Starting heads equal grid top elevation」オプションを有効にしました。これにより、標高（230 m）が初期水頭の値として既に設定されています。

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シミュレーションをチェックする

以上で、シミュレーションを実行する準備が完了しました。シミュレーションを実行する前に、Model Checkerを実行し、不適切な設定がされていないかどうかをチェックします。

1. メニューバーから「MODFLOW＞Check Simulation」を選択します。Model Checkerダイアログが開きます。
2. 「Run Check」をクリックして実行します。
3. エラーがないことを確認したら、「Done」をクリックしてダイアログを閉じます。
   

1. メニューバーから「MODFLOW＞Run MODFLOW」を選択してMODFLOWダイアログを開きます。モデルが構築されます。
   
2. MODFLOWの解析が終了したら、「Read solution on exit」と「Turn on contours(if not on already)」にチェックを入れます。「Close」をクリックしてダイアログを閉じます。

シミュレーション結果がコンター図として表示されます。水頭の推定値を示しています。