Дайджест ссылок

Selecting Suitable MODFLOW Packages to Model Pond–Groundwater Relations Using a Regional Model. Матёрое исследование по выбору оптимального модуля MODFLOW для расчета тех или иных поверхностных водоемов.

In large-scale regional models, used for the management of underground resources, it is quite common to find that relationships between the regional aquifer and small wetlands are not included. These models do not consider this connection because of the small amount of water involved, but they should consider the potential for significant ecological impacts if the groundwater resources in the ecosystems associated with these wetlands are mismanaged. The main objective of this work is to investigate the possibilities offered by MODFLOW LGR-V2 to represent (at small scale) the Santa Olalla pond, located in the Doñana Natural Park (South of Spain), and its relationship with the Almonte-Marismas regional aquifer. As a secondary objective, we propose to investigate the advantages and disadvantages that DRAIN, RIVER and LAKE MODFLOW packages offer within the MODFLOW LGR-V2 discretizations. The drain boundary condition with a coarse discretization implemented through ModelMuse allows the most adequate performance of the groundwater levels in the environment of the pond. However, when using lake boundary condition, the use of the MODFLOW LGR-V2 version is particularly useful. The present work also gives some guidelines to employ these packages with the MODFLOW graphical user’s interface, ModelMuse 4.2.

5 open source groundwater software besides MODFLOW. Оказывается кроме MODFLOW за последнее время появилось немало интересных бесплатных програм для гидрогеологов.

Because there is a universe of groundwater flow code where Modflow isn’t the sun or the black hole, however Modflow is a main planet like Jupyter. The rest of planets / codes are a sort of unknown, undocumented, unteached or even untutorialized open source software that exists, have developers and its used for specific topics.

Loop : Enabling Stochastic 3D Geological Modelling. Не совсем про гидрогеологию, но тоже довольно интересный инструмент для анализа геологических и геофизических данных.

Loop is an open source 3D probabilistic geological and geophysical modelling platform, initiated by Geoscience Australia and the OneGeology consortium. The project is funded by Australian territory, State and Federal Geological Surveys, the Australian Research Council and the MinEx Collaborative Research Centre.

p.s.: Я помню про свое обещание сделать дайджест с неанглоязычными источниками. Он пока в работе.

О платных консультациях

Есть такой анекдот:

- Саша, хотел у тебя спросить. Задача вот какая...
- Погоди, погоди, тебе совет или консультацию?
- А в чем разница?
- Совет бесплатный, консультация за деньги.
- Совет, конечно!
- Мой тебе совет: запишись на консультацию.

Так вот, я как и раньше всегда готов помочь коллегам беслпатным советом, но для тех кому нужно больше представляю новую услугу платных консультаций по гидрогеологическому моделированию.

GFLOW бесплатно

Еще одна крайне приятная новость: с недавних пор создатель очень хорошей программы GFLOW, предназначенной для фильтрационного моделирования с помощью методики аналитических элементов, Dr. Henk Haitjema сделал свою программу бесплатной. Однако техническая поддержка оказывается только для купивших программу пользователей, имейте это в виду.
Кстати, насчет аналитических элементов: есть еще одна бесплатная программа, поддерживающая сразу несколько АЭ «солверов» — Visual AEM. Жалко только, что она не поддерживает современные версии солвера TimML — там ведь даже трехмерные задачи можно решать.

КиберЛенинка

Не прошло и 10 лет, как индеец Зоркий Глаз обнаружил, что на сайте КиберЛенинки доступно немало статей по гидрогеологии на русском азыке.

Как выудить в точки рельеф из SRTM или AW3D30

Иногда данных о рельефе территории исследования так мало, что приходится прибегать к помощи космических технологий. Точность у этой информации, прямо скажем, не ахти, особенно на  застроенных или лесистых территориях, но уж что есть —  дарёному коню, как говорится. Знаю, уже есть алгоритмы, которые с помощью нейросетей умеют удалять с этих массивов дома и небольшие лесочки, но пока не встречал их в открытом доступе, пригодном к тому же для использования неквалифицированному пользователю.

Конечной целью предполагается получение CSV файла вида X, Y, Z.  Потребуется следующий инструментарий:

1. QGIS
2. Плагины к нему:
• Какой-нибудь плагин для подгрузки подложек типа QuickMapServices. Ну или загрузить их вручную через XYZ Connections.
• SRTM-Downloader
• Point sampling tool
3. Аккаунты как минимум на одном из сайтов с рельефом со спутников:
• https://search.earthdata.nasa.gov/ - регистрация по ссылке https://urs.earthdata.nasa.gov//users/new
  
• https://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/a/en/dataset/aw3d30/aw3d30_e.htm - регистрация по ссылке https://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/a/en/dataset/aw3d30/registration.htm

Сразу предупрежу, что выудить данные с японского сайта — тот еще квест, но в детали вдаваться не буду. В сети есть инструкции. С NASA возни гораздо меньше, особенно если вам повезло и SRTM-Downloader работает как надо.

Итак, алгоритм следующий:

1. В QGIS любым известным способом открываем картографическую подложку. Это не обязательно, но как правило сильно облегчает работу.
2. Создаем временный слой типа Polygon. Рисуем в нем полигон по контуру территории, для которой нам нужен рельеф. Зуммируемся так, чтоб нарисованный полигон занимал большую часть экрана (Zoom to Layer).
3. С помощью строенного в QGIS инструмента Vector/Random points in polygons генерируем достаточное количество точек в пределах нарисованного в предыдущем пункте полигона. При этом создается новый временный слой с точками.
4. С помощью SRTM-Downloader скачиваем растры с рельефом для области, показанной на экране. Для чего жмём последовательно Set Canvas Extend и Download. Для данных ALOS придется скачивать данные через сайт и подгружать в QGIS вручную.
5. Запускаем Point sampling tool, указываем слой с точками из пункта 3 в качестве Layer containing sampling points, а в качестве Layers with fields/bands to get values from — растры (можно указать сразу несколько) из пункта 4. Тут важно отметить, что точки и растры должны быть в одной системе координат (WGS 84 -  EPSG 4326 в случае если мы работаем с SRTM). 
6. На выходе получаем векторный слой с точками с атрибутами в виде значений рельефа. Если область интереса попадает сразу на несколько растров, то столбцов с атрибутами будет несколько. Надеюсь, не надо рассказывать, как из нескольких столбцов получить один — это можно сделать как через Field Calculator в самом QGIS, так и в Excel или любом другом табличном редакторе.
7. Пересохраняем полученный точечный слой в виде CSV, не забывая выбрать нужную нам систему координат (если не выбирать, то по умолчанию  координаты будут представлены в виде градусов) и указать, что GEOMETRY сохраняется в виде AS_XY.

Аналитический расчет барражного эффекта

Давно чесались руки реализовать в электронных таблицах расчет, представленный в монографии В.И. Сологаева «Фильтрационные расчеты и компьютерное моделирование при защите от подтопления в городском строительстве» и реализованный в Ansdimat.
Наконец-то появилось на это время. Расчет доступен на Google Drive. Редактировать, разумеется, нельзя. Но можно скачивать и использовать в свое удовольствие.

Processing Modflow 8 бесплатно

К слову сказать, с июля этого года компания Simcore начала бесплатно раздавать Processing Modflow 8. В дополнение к уже давно бесплатной Processing Modflow 7. А версию 5.3 так и вовсе найти почти невозможно.

Шаблон обработки кустовой откачки в Excel

Вообще автоматически обрабатывать откачки в Excel довольно проблематично. В моем шаблоне сделана довольно кривая попытка, но она нормально работает только на рисованных откачках и, очевидно, сбоит на реальных. В качестве исходных данных там использована как-раз таки «рисованная» по такому случаю в Modflow откачка.

Скачать его можно по ссылке: Gdrive.

Processing MODFLOW — почему не считается модель

Опытные коллеги конечно же об этом знают, а вот начинающим будет полезно знать, что найти причину ошибки можно двумя путями:

1. При запуске модели на счет (Models/MODLFOW (Run Simulation)/Run...) надо поставить галочку у пункта Check Model Data. Запустить счет, а потом в простом текстовом редакторе посмотреть содержимое файла CHECK.LIS, который появится в каталоге с моделью.
2. Некоторые неочевидные ошибки проверка из предыдущего пункта к сожалению пропускает. Тогда придется после неудачного запуска модели на счет воспользоваться «тяжелой артиллерией» — открыть файл output.dat (опять же в простом текстовом редакторе). В нем хранится вся служебная информация о последнем запуске, в т.ч. и ошибки. Файл пишется последовательно по мере выполнения MODFLOW, поэтому указание на ошибку чаще всего надо искать в самом конце файла. 

Кстати, похожие инструменты доступны и в других препроцессорах. 

Про художества

Ну что, как я и говорил в своей недавней записи СП 446.1325800.2019 ИГИ для строительства, эксперты дочитали сей документ до пункта 5.9.6.2 и начали требовать с изыскателей кустовые откачки. Ну разумеется, не далече как вчера имел три задушевных беседы с разными потенциальными заказчиками, которые в дополнение к гидропрогнозу слёзно упрашивали «нарисовать» им кустовую откачку. Пришлось огорчить — я не умею этого делать, да и не хочу. И ведь кто-то им нарисует ведь.
Меня регулярно об этом просят, просто вчера прям три запроса в один день — вот это уже редкость.

Отчеты в редактируемом формате

Довольно долгое время я передвал заказчикам отчеты исключительно в формате “doc”. Мне казалось, что это удобно — в случае чего там самостоятельно смогут добавить титульный лист или подправить что-нибудь в тексте по-мелочи. Все было отлично, пока сразу две организации независимо друг от друга за весьма короткий промежуток времени не подставили меня перед экспертами, переиначив втихаря мои выводы на фактичекски противоположные. Покумекав, я решил, что теперь только формат “pdf” — мой единственный друг. Пришлось поступиться некоторыми удобствами — оформлять титульные листы приходится самостоятельно и с мелкими правками воевать тоже.
Потом я и вовсе отказался от MSO в пользу LibreOffice и если заказчик вдруг просит текст отчета в т.н. «редактируемом формате» (хотя и “pdf” вполне себе редактируемый), то отдаю ему “docx” без формления (рамочек, штампа — которые из LibreOffice в этот формат нормально все-равно не сохраняются).
Для копирования в свои отчеты клиентам этого будет достаточно, а вот для переделки выводов придется покорячиться. В копилку к известной мудрости не передавать заказчикам предварительные результаты — не отдавать им отчеты в «легко фальсифицируемом формате».

О подольско-мячковском водоупоре

Привалило мне на дня «счастье»: один из ключевых клиентов застрял в экспертизе с классическими замечаниями:

1. Где откачки?
2. Где прогноз?

Ну, с откачками они еще долго вошкаться будут. Надо что-то с прогнозом делать. Часто я даю предварительные результаты расчетов даже без откачек (знаю, что так делать нельзя, но фильтрационные свойства четвертичных отложений, с которыми я обычно работаю, более или менее однородны и я редко ошибаюсь более чем на половину порядка) — потом в случае чего можно и пересчитать. Однако тут даже я немного опешил. Представьте себе ситуацию: 

1. Объект в районе подмосковного Троицка
2. 50 м до реки (урез на 153 мБс)
3. Еще в 400 м от реки режимная скважина местного водозабора, уровень воды там около 154 мБс
4. В разведочных скважинах на объекте сверху лежит четвертичка (пески, гравий, но чаще суглинки), под ней сильно разрушенный мячковский известняк с глинистым заполнителем, еще ниже — просто сильно нарушенный известняк уже без заполнителя. 
5. И теперь самая мякотка: уровень в скважинах — 157-158 мБс. Нехилый такой градиент в подольско-мячковском горизонте (0,1 при проводимости около 1000 м²/сут) — при таких скоростях фильтрации там вода должна шелестеть, если ухо к земле приложить.

В общем, с прогнозом пока решили погодить, т.к. надо сперва понять — не являются ли эти разрушенные известняки с глинистым заполнителем локальным водоупором. Потому что если не являются, то я вообще не представляю, как такое вообще может быть. Программа, которую я использую для создания концептуальных моделей, даже не смогла переварить такой объём воды, который надо впихнуть в модель, дабы создать такой градиент — при задании инфильтрации в 10 м/сут (даже думать не хочу, сколько это мм в год) она просто упала и решила больше не вставать.

Так то там в реальности должно быть два уровня — в четвертичке и в карбоне. Однако второй профукали при бурении. Ну о качестве гидрогеологических наблюдений при инженерных изысканиях можно говорить только хорошее, либо ничего. Ничего и не скажу.

Ну а разобраться тут помогут только откачки и без них тут даже предварительные расчеты делать бестолку.

О ценах на гидрогеологическое моделирование

Давно чесались руки написать что-нибудь по этой теме, да все никак не доходили. Про сметы на эти работы я писал неоднократно, повторяться не буду. Благо сметная стоимость вообще никакого отношения к реальному гонорару гидрогеолога не имеет. 

Когда мы говорим о ценах на моделирование, то надо четко понимать о какой форме сотрудничества идет речь. Очевидно, что если договор заключается с ООО, то это одни деньги, с ИП или самозанятым — другие, а в виде наличности на руки — третьи. Сразу скажу, что конкретных сумм я называть не буду, дабы эту запись не приняли за оферту. Со вступлением покончили, поехали по тезисам:

1. Если в общем, то стоимость моих услуг определяется по довольно простой формуле: 
   Цена = (Базовая цена)*(Количество разведочных скважин)*(Количество водоносных горизонтов)*(Количество расчетных случаев), где (Количество...) — это не непосредственно количество чего-то, а некие коэффициенты, измеряющиеся в пределах от 0.5 до 2.0. Если кто займется переделыванием методик расчета смет на моделирование — дарю идею.
2. Базовая цена и коэффициенты не зависят от заказчика (за незначительным исключением для старых друзей).
3. На крупные и статусные объекты цена формируется принципиально иначе — где-то я ради интереса готов демпингнуть, а где-то понимаю, что придется привлекать коллег и платить им из своего кармана, тогда цена существенно возрастает.
4. Очень долго у меня была «плоская» цена на всё и это было ошибкой. 
5. Если принять за N стоимость услуг у состоявшегося специалиста опытом хотя бы лет 5, то примерно N/2 возьмет вчерашний студент, а 2N - 3N возьмет «гуру» (а еще его иногда упрашивать придется, т.к. большинству из них считать «барражи» уже опостылело). Я себя не отношу ни к первым, ни ко вторым, ни, тем более, к третьим, поэтому беру не N, а цельный и полновесный M.
6. Со времен, когда я занимался коммерческой фотографией, я вынес очень полезное знание: невероятно сложно избавиться от ярлыка «дешевого специалиста». Хуже только «бесплатный специалист». Как при этом наработать опыт в 5 лет и не умереть с голоду — вопрос на миллион, как говорится.

Дайджест ссылок

1st Groundwater Project Event. Скоро должна начаться первая онлайновая конференция от Groundwater Project. Спешите записаться.

The first ever Groundwater Project Event will be 100% online between the 3rd and 26th of February 2021. A series of meetings and discussions will be promoted, addressing relevant and innovative themes presented by the best references in hydrogeology in the world. The event will be broadcasted on the Groundwater Project YouTube channel and the public will be able to interact with the speakers through the live chat. All presentations will be broadcasted in English or with English subtitles.

https://courses.gisopencourseware.org/. Курсы по ГИС. В основном речь идет о qGIS.

A comprehensive list of specific Python packages for hydrogeology and groundwater modeling. Список утилит на Python-е для решения прикладных задач в гидрогеологии и геофильтрационного моделирования.

Development of open source software brings amazing new tools in all fields. In hydrogeology and groundwater modeling there is an increasing number of specific open source software and programming packages. We wanted to compile the latest libraries for Python related to hydrogeology, we asked for references and researched over the web to provide you the following list.

Lecture Notes. Лекции по гидрогеологии, геогидродинамике и геомиграции.

Some of the figures in these lecture notes are adapted from or inspired by illustrations in Dingman, S. Lawrence. Physical Hydrology. 2nd edition. Prentice-Hall, 2002.

Estimation of optimal complexity in groundwater models using cross-validation methods. Очень любопытная статья, в которой в частности идет речь об очень забавном феномене, который я сам неоднократно наблюдал на своем опыте (но никогда не пытался подвести под него теоретическую базу — да и куда мне, я больше практик): по мере увеличения сложности и «комплексности» модели, точность прогнозов, сделанных на её основе, сначала закономерно повышается, а потом начинает почему-то снижаться. Там приведен очень наглядный пример со степенными и линейными аппроксимациями в экселе.

The level of complexity that a groundwater model should have is an important and recurrent question for hydrogeologists. A few weeks ago an interesting discussion about this topic occurred on LinkedIn, with one of the main conclusions being that the optimal complexity should minimize predictive error/uncertainty by improving the fit to the existing observations, without overfitting them, as described in Figure 1. Understanding the meaning and implications of this figure is key for the modelling process. In that sense, I decided to implement two sets of models to illustrate how different degrees of complexity affect predictive error. We will also see how to estimate the optimal level of complexity in groundwater models utilizing cross-validation techniques commonly used by data scientists.

ModelMuse Videos. Видеоуроки по работе с ModelMuse (бесплатный пост-препроцессор для MODFLOW, если кто не знал). Программа очень мощная, но learning curve у нее просто запредельная.

Петиция против нового закона о просветительской деятельности

Не совсем типичная запись в этом блоге, но поскольку потенциально новая норма закона несет непосредственную опасность для существования настоящего проекта, то пройти мимо никак нельзя. Я не очень верю в действенность петиций на change.org, но другого ничего нет, поэтому очень прошу все читателей подписать эту петицию.