GeoStudio与Python的交互操作

文摘   科技   2024-09-04 11:13   内蒙古  
1. 引言
大多数的岩土数值模拟软件都提供了与Python的交互功能,例如Itasca, Plaxis, DIANA, ZSoil等,RS2也通过RS2Scripting模块实现了交互,尽管目前这个功能还非常弱。GeoStudio【GeoStudio 2024.2 新功能】一直没有进行这方面的研发,不过一个聪明的网友编写了PyGeoStudio模块,实现了与GeoStudio的交互。本文简要概述了PyGeoStudio的功能,有兴趣的同学可以去试验。本文的试验环境如下:
  • PyGeoStudio 0.4.3

  • GeoStudio 2024.2

  • Python 3.11.7

  • Spyder 5.4.3

2. PyGeoStudio的功能
PyGeoStudio通过读取和写入GeoStudio的结果文件.gsz,实现与GeoStudio的交互,这在很大程度上得益于.gsz的文件是使用XML语言写的,如果像Itasca或Rocscience那种二进制的结果文件是绝对不能实现的。PyGeoStudio可以实现如下功能:

(1) 自动化数值模型处理过程

(2) 利用 Python 的强大功能来处理数据

(3) 使用matplotlib制作高质量绘图或导出到强大的后处理工具,如 Paraview 或 Tecplot

(4) 不使用图形界面修改分析

(5) 程序分析,例如相同的分析但具有不同的参数

(6) 执行自动校准、优化和敏感性分析

(7) 实时预测和预测模拟


3. PyGeoStudio的结构 
PyGeoStudio 使用名为GeoStudioFile的主Python类与GeoStudio文件进行连接:
import PyGeoStudio as pgssrc_file = "./Rapid drawdown.gsz"geofile = pgs.GeoStudioFile(src_file)
然后,GeoStudioFile类解析并在计算机内存中创建一个可通过Python访问的副本,通过 Python 进行的每个更改都不会影响输入文件,而是影响其在内存中的表示形式。GeoStudioFile类是总结整个研究的主类,它包含许多处理研究的每个特征的属性、方法和子类,例如分析、材料属性、几何形状、网格等。下图显示了类的结构。
(1) 显示
geofile.showMaterials()
geofile.showDatasets()
geofile.showFunctions()

geofile.showGeometries()

geofile.showReinforcements()

geofile.showAnalysisTree()

(2) 获取
geofile.getMaterialByName
geofile.getAnalysisByID
geofile.getAnalysisByName

4. 试验     
(1) 绘制坝体内指定点的孔隙压力
analysis = geofile.getAnalysisByID(4)timestepping = analysis["TimeIncrements"]instant_drawdown = geofile.getAnalysisByName("3-SEEP Instantaneous drawdown")
results = instant_drawdown["Results"]

(2) 参数化计算不同的渗透系数

mat = geofile.getMaterialByName("Embankment")Kfunction = mat["Hydraulic"]["KFn"]Ksats = [1e-7, 1e-6, 1e-5, 1e-4]Ts = []PWPs = []for new_Ksat in Ksats:  actual_relK = Kfunction.getYData()  actual_Ksat = Kfunction.getYData()[0]  Kfunction.setYData(new_Ksat/actual_Ksat * actual_relK)  geofile.save()  instant_drawdown = geofile.getAnalysisByName("3-SEEP Instantaneous drawdown")  pgs.run(geofile, analyses_to_solve=[instant_drawdown])  T,PWP = instant_drawdown["Results"].getVariablesVsTime(    "PoreWaterPressure",    locations=[[25,2]]  )  Ts.append(T)  PWPs.append(PWP)


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