FAQ

Вопрос #1:
Помогите мне, пожалуйста, разобраться в одной ситуации. Схема такая: имеется водонапорная система с тремя напорными водоносными и двумя разделяющими слоями. На внешних границах по всем водоносным горизонтам заданы граничные условия третьего рода (по каждому горизонту заданы абсолютные отметки уровней подземных вод, проводимости подбирались в процессе решения обратных задач). Мне говорят, что это неправильно, что можно задать третьим родом только на верхний питающий горизонт, а на остальные нижележащие горизонты нельзя. А иначе это будет задание первым родом.
Помогите разобраться! Мне всё упирают на перетекание. Перетекание перетеканием, но ведь существует еще и поток по пласту. Почему я не могу по каждому горизонту задать ГУ-3. Разве это криминал?! И в чем физический смысл ГУ-3?


Ответ:
Тут такая ситуация - в принципе, правы обе стороны спора. Дело в том, что ГУ-3 рода по всей внешней границе - это т.н. "удаленный I-род", т.е. ГУ-1, отнесенное на некоторое расстояние L. Тогда проницаемость этой границы будет соответствовать:
C=%5Cfrac{km%5CDelta%20x}{L}, где
k - коэффициент фильтрации;
m - мощность слоя;
Δx- ширина модельной ячейки вдоль границы.
Расход через границу модель считает по формуле:

Q=(H_{0}-H)%5Ccdot%20C, где:
H0 - уровень на удаленной границе I-рода
H - расчетный уровень в ячейке

Это и есть один из физических смыслов ГУ-3. Похожая логика работает, когда мы задаем им какой-нибудь водоем.

Почему нельзя задавать его в нижних слоях - я не совсем понимаю. Вполне себе допустимый прием для задания потока по пласту.

Другое дело, что академически верно этот поток не задавать как некую данность свыше, а получать на основе моделирования естественных граничных условий. Однако, это почти всегда не представляется возможным: делать модель на всю площадь водосбора какого-нибудь подольско-мячковского водоносного горизонта — это повеситься можно.


Вопрос #2:
В каком случае супесь является водоупором, а в каком случае не является?
Ответ:
Если супесь разделяет два высокопроницаемых слоя (крупнозернистые пески и т.п.) - тогда супесь является водоупором. Конечно, достаточно условным.
Если сверху от супеси и снизу от супеси - глины, то тогда супесь - вполне себе "водовмещающие отложения" и никакой не водоупор.

Вот так. Собственно говоря, это касается любых пород. И глины - "водоносный горизонт", если со всех сторон водостойкий бетон.


Вопрос #3:
Что такое MODFLOW и чем оно отличается от Processing MODFLOW, GMS, Visual MODFLOW, FEFLOW и т.д.?

Ответ:
Пока кратко, по мере сил буду добавлять сюда подробностей.
MODFLOW, FEMWATER, FEFLOW и еще ряд других - гидрогеологические модели (трехмерные, конечно-разностные или конечно-элементные). Как правило представляют собой консольные приложения, получающие на входе специально сформированные файлы с исходными данными и выводящие результат в другие специально сформированные файлы с результатами расчетов.

PMWIN, Visual Modflow, GMS и прочие — это т.н. «фронтэнды» к расчетным программам, которые я перечислил выше, и предназначены они для упрощения ввода данных в «специально сформированные файлы» и визуализации результатов расчетов.

Вопрос #4:
Можно ли в PMwin изменить координатную привязку модельной сетки и как это сделать?

Ответ:
Можно. Для этого необходимо зайти в любой стандартный диалог с вводом параметров в сетку (Grid\Mesh Size, Parameters\Initial&Prescribed Hydraulics Heads или даже Models\Modflow\Flow Packages\Drain и т.п.) нажать Ctrl-E (что аналогично выбору пунка меню Options\Environment) и перейти на вкладку Coordinate System.

Вопрос #5:
Есть ли в Москве курсы по гидрогеологическому моделированию?

Ответ:
Да, такие курсы есть. Их не очень много. Лично мне достоверно известно только о двух организациях, предлагающих такого рода обучение. В первую очередь, это ЗАО «ДАР/ВОДГЕО». Там вас научат азам геофильтрационного моделирования с помощью программных комплексов Processing MODFLOW и/или Visual MODFLOW. Вторая организация, про которую я слышал, что там проводятся курсы по моделированию — ЗАО «Геолинк Консалтинг», где вас обучат работе с их собственным программным продуктом для моделирования процессов геофильтрации и массопереноса в подземной гидросфере ModTech. Как выяснилось, на данный момент Геолинк не проводит таких курсов.
Однозначно советовать одно из этих предложений я не решусь — у каждого есть свои плюсы и минусы. Единственное, сразу скажу — эти курсы скорее всего окажутся слишком дорогими для частного лица. Куда податься бедному частнику — я не знаю. Могу разве что посоветовать обратиться ко мне (в панели справа есть вся необходимая контактная информация). У меня есть некоторый опыт преподавания на такого рода курсах — попробуем что-нибудь придумать. Разумеется, это предложение действительно и для юридических лиц.


Вопрос #6:
Я учусь на геоэколога в нефтегазовой сфере. Недавно в одном учебнике встретил название ModFlow. Эта программа использовалась там в целях моделирования фильтрации подземных вод при строительстве подземных хранилищ газа. Решил хоть немного с ней познакомиться. Поэтому был бы очень благодарен, если бы Вы посоветовали бы какую-нибудь литературу на этот счет.

Ответ:
Русскоязычной литературы про эту программу я не встречал. У нас вообще немного книг по моделированию, а те что есть - безнадежно устарели. Если нет проблем с техническим английским, то очень хорошо «идет» руководство к программному комплексу Processing Modflow. По-сути, это переиздание с учетом новых реалий известной книги “3D-Groundwater Modeling with PMWIN” by Wen-Hsing Chiang, Wolfgang Kinzelbach. В плане изучения азов моделирования — это лучшее, что я видел. Ну и учиться моделировать лучше всего на Processing Modflow. По крайней мере, так делают в МГУ.
А вообще, читайте мой блог, задавайте вопросы, если что-то не понятно. Я буду рад помочь.


Вопрос #7:
Как в общих чертах выглядит процесс моделирования?

Ответ:
В общих чертах вот так:
  1. Создал и дискретизировал модельную сетку.
  2. Задал геометрию слоев (ну или не задал, если расчет идет в терминах проводимости).
  3. Ввел параметры.
  4. Ввел граничные и начальные (для нестационарной задачи) условия
  5. Запустил на счет.
  6. Понял что накосячил — повторить пункты 3,4,5,6.
Но дьявол, как это обычно и бывает, кроется в деталях.


Вопрос #8:
Я изучаю программу GMS и просто никак не могу понять один момент: у меня есть река, это основной фактор изменения уровня ГВ, моделировал как пакет river, но там нет возможности задать изменение уровня в период паводка, вот и не знаю, как это реализуется в программе.

Ответ:
Варианта два:
  1. Сделать две модели - для каждого из характерных уровней.
  2. Задать несколько стресс-периодов, но для этого придется делать модель нестационарной (GMS вроде бы не умеет делать несколько стресс-периодов у стационарной модели, хотя сама MODFLOW это умеет). Если хочется имеено стационарной постановки, то задайте Specific Storage = 0 и Specific Yield = 0. Для каждого из стресс-периодов можно задать разные уровни на границах.


Вопрос #9:
Где можно скачать программы для гидрогеологического моделирования?
Ответ:




Вопрос #10:
Осваивая пресловутый PM (5.1) столкнулся с ошибкой при запуске просчёта. Если сталкивались с такой или похожей ошибкой интересно было бы узнать методы решения.

Ответ:
100% гарантии не дам, но очень похоже на то, что в настройках системы разделитель дробной и целой части — запятая. Поменяйте на точку.


Вопрос #11:
Почему все ячейки моей простенькой однослойной стационарной модели при расчете становятся «сухими» (DRY), как только я задаю отметку подошвы слоя больше 0.

Ответ:
Проверьте свои начальные напоры (Initial Hydraulic Heads) — вероятно вы их оставили в «умолчальном» виде, т.е. там везде нули в массиве. Если начальный напор в ячейке задан ниже подошвы слоя, то слой считается осушенным на протяжении всего расчета.


Вопрос #12:
Нужно ли свидетельство о членстве в СРО для выполнения геофильтрационных прогнозов?

Ответ:
Да, для выполнения таких расчетов ваша организация должна иметь свидетельство изыскательского СРО, в котором будет явно указано, что она имеет право на осуществление работ по «физическому и математическому моделированию взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой».


Вопрос #13:
Где можно скачать инструкцию к MODFLOW на русском языке?

Ответ:
Русская инструкция к Processing Modflow 5.3. Версия конечно старая, но это во всяком случае лучшее из того, что есть. Кроме того, основные положения с тех пор практически не поменялись.

Вопрос #14:
Для моделирования работы деталей элементов мелиоративных систем мне понадобится существенно сгущать сетку и тут есть ограничения на на размеры соседних ячеек. В текстах про Visual MODFLOW вычитал, что не более чем 1,5 раза и соотношение сторон ячейки не более чем 1:10. В некоторых примерах сетки видел нарушения этих ограничений, может не такое строгое оно?

Ответ:
Это ограничение не строгое. Это рекомендованное соотношение, которое можно нарушать (если честно, у меня нет ни одной реальной модели, где бы оно не было нарушено). Важно понимать, что в этих зонах часто не очень правдоподобно рисуются гидроизогипсы и могут быть ошибки при определении уровня в ячейках или скважинах. Т.е. в тех зонах, где для нас критична точность решения и рядом с существенными границами (особенно, где предполагаются существенные градиенты потока), сетку желательно дробить плавно.

Вопрос #15:
Где можно раздобыть примеры решения задач на Modflow для самостоятельного обучения моделированию?

Ответ:
В составе программного комплекса Processing Modflow (где скачать — см. выше) есть примеры и пошаговое руководство по созданию модели. Что насчет моих собственных примеров, то тут все довольно сложно. Специального набора примеров у меня нет, а «рабочие» модели либо слишком сложны, либо являются коммерческой тайной моих заказчиков, а часто и то и другое.

Вопрос #16:
Какие материалы необходимы для создания модели по оценке воздействия здания на подземные воды и определения величины водопритоков в котлован?

Ответ:
  1. Проектные решения связанные с воздействием на подземные воды
  2. Топоснова
  3. Разрезы
  4. Данные опытно-фильтрационных работ
  5. Данные изысканий на сопредельных территориях (фондовые, как правило)
  6. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям
  7. Колонки скважин
Наличие первых трех пунктов — критично. Остальные пункты указаны в порядке уменьшения важности.

4 comments:

  1. добрый день. я учусь на гидрогеолога; заранее извиняюсь за предельно дилетантские вопросы, но учебники никак не проясняют их для общей, а не частной задачи:
    1. есть ли какой-нибудь критерий, позволяющий однозначно распознавать ГУ 2 рода?
    часто присваиваю ГУ 3 род, а это 2й, и наоборот. в рассуждениях ориентируюсь на наличие функциональной связи Q и Н, и тут почему-то путаница в голове.. например, УГВ при откачке - это всегда ГУ 2 рода, кроме испарения с поверхности горизонта (ГУ 3), и Н=const (ГУ 1)?
    в одном из учебников сказано, что признак ГУ 3 - отсутствие (или необязательность?) заданных Н и Q, наличие только известной их связи.

    2. когда пытаемся схематизировать несовершенство вскрытия пласта грунтовых вод врезом реки - принимаем для однородной среды Lн=h, для неоднородной - Lн=3h. интересно, это только для нашего учебного курса приняты такие допущения, или это оправданные соотношения, используемые в рабочих моделях? исходя из принятых Lн, мы часто получаем Lн<0,05L, и считаем границу совершенной и прямолинейной.
    а когда Lн>0,05L - отмечаем, что необходимо учитывать несовершенство вреза, но никакими способами, кроме переноса границы О.Ф. на величину Lн, не владеем. есть ли таковые?

    *спасибо за блог; читать интересно крайне.

    ReplyDelete
    Replies
    1. 1) ГУ 2 рода - это там, где явно задается расход через границу. Без каких-либо прочих условий. К ГУ2 относятся: инфильтрация (не эвапотранспирация - она то как-раз III-рода) и скважины с известным расходом. Вроде бы других ГУ2 не бывает.
      Вообще, я о граничных условиях стараюсь много писать: метка: граничные условия.
      ГУ3 - это граница с заданной связью между расходом через границу и напором на ней.

      2) Для аналитических расчетов это распространенная методика. На численной модели мы можем сколь угодно детально дискретизировать форму ложа водоема. Если это нужно конечно. В прочих случаях поправка на несовершенство входит в величину сопротивления ложа водоема.

      Delete
  2. а где можно пройти курсы по Modflow, кроме СОВЗОНДА?

    ReplyDelete
    Replies
    1. В Водгео или у меня.
      http://water.alick.ru/p/faq.html#q5

      Delete