Мощности горизонтов

На заметку коллегам, которые, к моему удивлению, умудряются путаться даже в таком, казалось бы, простом вопросе: 

1. Мощность напорного водоносного горизонта считается как разница в отметках (глубинах) залегания кровли и подошвы слоя. Кровля — соответствует низу верхнего водоупора, подошва — верху нижнего водоупора. 
2. Мощность безнапорного водоносного горизонта считается как разница в отметках (глубинах) залегания уровня воды в горизонте и подошвы слоя.

Гриневский С.О. - Гидрогеология

О, смотрите какую красоту в одном из профильных телеграм-сообществ выложили.

Ссылка на плейлист

Что считать водоносным горизонтом

На одном из форумов в очередной раз всплыл довольно популярный вопрос:

Как определить водоносный горизонт от просто водонасыщенного, то есть от очень влажного слоя? Например, текучий суглинок это ж не есть водоносный горизонт, из которого можно качать воду насосом с фильтром?

И вот какие мысли у меня есть по этому поводу:

Вопрос философский, на самом деле. «Водоносность» и «водоупорность» — понятия относительные. Для крупного гравия супесь будет водоупором. А для водоупорного бетона и глина — водоносный горизонт. Помня о том, что «вода везде дырочку найдет», можно сделать вывод, что в природе вообще всё что угодно является водоносным горизонтом. Просто какой-то «водонос» ну о-о-о-очень медленно «водоносит». К примеру, в зоне развития ММП эта самая мерзлота является абсолютнейшим водоупором. Породы, которые под ней залегают, по проницаемости сопоставимы с твердыми суглинками и даже глинами. И ничего, схематизируются как водоносный горизонт с коэффициентом фильтрации 1e-5 м/сут. Ну просто потому, что мерзлота - это 1e-10 м/сут.
Что же до практического опыта в более южных широтах, то лично для себя я границу водоупор/водоносный провел по текучему суглинку. Т.е. если мне очень хочется видеть именно в этом месте водоносный горизонт, то я позволяю себе считать таковым текучий суглинок, но не более. Но если сверху/снизу от такого суглинка лежат водонасыщенные пески, то суглинок уже никакой не водоносный горизонт, а водоупор, просто со сравнительно большой проницаемостью.

Мальчик, девочка — да какая разница

«Непосвященные» и даже некоторые специалисты смежных специальностей часто путают две науки: гидрогеологию и гидрологию. Так вот, это разные науки. Взаимосвязанные, но разные. Причем в МГУ их вообще на разных факультетах преподают. Гидрогеологию — на геологическом, а гидрологию — на географическом. Вот, две цитаты из Википедии:

1. Гидрогеоло́гия (от др.-греч. ὕδωρ «водность» + геология) — наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Также изучается взаимодействие подземных вод с горными породами, поверхностными водами и атмосферой.

2. Гидроло́гия (греч. Yδρoλoγια, от др.-греч. Yδωρ — вода + λoγoς — слово, учение) — наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т. п.).

Что характерно, в этой же статье указано, что:

Предмет изучения
Все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, почвенные и подземные воды.

Так вот, гидрология в отечественном понимании этого термина подземными водами не занимается, за исключением особенностей их взаимосвязи с поверхностными водами — основным предметом изучения этой науки. А вот на Западе часто гидрологию и гидрогеологию объединяют в одну дисциплину, отсюда и такие неточности в Вики. С моей точки зрения, кстати, правильно делают, что объединяют: круговорот воды на планете пока никто не отменял и «выкусывать» из него отдельные куски для отдельного изучения не очень то хорошая идея. Да и не получается, на самом деле.

Где искать гидрогеологов

Если вам нужен хороший гидрогеолог и вы готовы принять в штат человека с небольшим опытом, то основным критерием выбора сотрудника после личных качеств становится ВУЗ, который заканчивал соискатель. Я не могу говорить за все университеты, но про столичные ВУЗы у меня скопилась приличная статистика. В Москве более или менее приличных гидрогеологов есть шанс выпустить только у двух заведений: МГУ им М.В.Ломоносова и МГРИ. Из прочих геологических заведений столицы нынче выпускают студентов, верующих в «лозоходство». Буквально.
Если говорить за всю страну, то я слышал о хороших гидрогеологических школах в университетах Санкт-Петербурга и Новосибирска (аберрация памяти — не слышал я ничего про гидрогеологов из Новосибирска, а мой научный руководитель, хоть и заканчивал НГУ, но во-первых он не гидрогеолог, а во-вторых, то был математический факультет), но лично со специалистами недавних выпусков оттуда не знаком, к сожалению.
P.S.: Простите, если кого обидел - ничего личного. Более того, буду рад ошибаться. Кстати, эту заметку вполне можно считать моей рекомендацией - куда стоит идти учиться на гидрогеолога в столице.

Схематизация граничных условий

Хочу похвастаться: у моего небольшого бложика появилась своя небольшая, но верная аудитория. И что особенно приятно – аудитория достаточно активная. Пишут, задают вопросы. Это действительно приятно осознавать, что твой труд не бесполезен. И чаще всего вопросы касаются схематизации граничных условий. Поэтому я решил попробовать ответить на некоторые из них, дабы, как это говорится, два раза не вставать.
Геофильтрационные граничные условия, как известно, бывают трех родов: первый, второй и третий. В.М.Шестаков выделял еще границу IV-рода для контакта пород с разной проницаемостью, но это отдельная тема.

I род - границы с заданной функцией напора от времени H(t). Частный случай — граница с постоянным напором H=const. Чаще всего г.у. I-рода применяется для задания внешних границ, про которые достоверно известно, что уровень на них не зависит от происходящего внутри моделируемой области (либо этой зависимостью можно пренебречь). Таким образом, важно вынести такую границу первого рода за пределы радиуса распространения прогнозируемого возмущения подземной гидросферы — иначе есть большой риск получения весьма недостоверных результатов. Границей I-рода может выступать река, достоверно обладающая хорошей гидравлической связью с моделируемым водоносным горизонтом (т.е. подрусловые отложения либо отсутствуют, либо высокопроницаемы). Так же с помощью г.у.I-рода принято задавать скважины с заданным понижением и участки высачивания из водоносного слоя (но тут надо следить за тем, чтоб родник вдруг не стал питающей границей для горизонта, который в него может только разгружаться). Применительно к MODFLOW эта проблема решается путем задания родника с помощью пакета DRAIN с очень большой проницаемостью. Если же участок высачивания является как-раз питающей границей, то тогда его надо задавать как границу II-рода.

II род - границы с заданной функцией расхода от времени Q(t). Три наиболее распространенных частных случая: граница с постоянным расходом Q=const, непроницаемая граница с расходом Q=0 и верхняя граница с заданной величиной инфильтрационного питания. Граница с постоянным расходом - это, очевидно, скважины с известным дебитом; участок концентрированного поступления поверхностного стока в моделируемый горизонт (как-раз тот случай, описанный в предыдущем пункте).

III род - границы с заданной линейной зависимостью расхода от напора Q(t)=H(t)*c. Наиболее распространенный в природе тип границ. Разумеется, при моделировании его задавать приходится тоже очень часто. Дрены; удаленные границы первого рода; родники, разгружающиеся через слабопроницаемый покровный слой; реки со слабопроницаемыми подрусловыми отложениями; озера; хвостохранилища; водохранилища - все эти случаи описываются граничным условием третьего рода.

Заметка писалась немного впопыхах, поэтому если у вас есть замечания и дополнения, то буду рад их услышать.

Гидрогеология - Курс лекций Стэндфордского университета

Курс лекций Стэндфордского университета. Отличный сайт. Рекомендую.