Гидрогеологический дайджест

Интерактивный атлас водных рисков. Толку никакого, но как пример грамотной визуализации геоданных — очень даже.

The landslide blog. Целый блог об оползнях.

Generating Robust Polygonal Grids for MODFLOW-USG using Visual MODFLOW Flex. Я никогда не был большим поклонником Visual Modflow (дорогой он и довольно сложен в освоении), но возможности новой его инкарнации — Visual MODFLOW Flex, просто таки поражают. Интересно, а когда конкуренты доберутся до таких вот произвольных модельных сеток. Перспективы то заманчивее некуда — можно будет каждое граничное условие, каждую скважину детализировать до упора.

In MODFLOW, things can go wrong: the PCG solver. О проблемах, которые могут возникнуть при использовании популярного «солвера» PCG (метод сопряженных градиентов).

Ground water manual. Название говорит само за себя: руководство по подземным водам от U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation (не знаю как правильно перевести, т.к. дословно получается что-то странное: Отдел Внутренних Дел США, Бюро Мелиорации).

Drainage manual. Руководство по дренажам от того-же издательства. Бегло пролистал эту pdf-ку и сходу нашел несколько любопытных моментов: график на странице 27, к примеру.

Groundwater publications. Еще одна подборка публикаций о подземных водах, но уже от другого ведомства.

Гидрогеологический дайджест

• Water Pollution. Сборник статей на тему загрязнения воды.
• GB3D — 3D geological model for Great Britain. Британцы просто монстры какие-то. Обратите внимание на общедоступную базу колонок разведочных скважин. Жутко завидую.

Москва-река - карта фарватера, глубин, портов, шлюзов

Очень полезную для нашего брата карту выложили на сайте etomesto.ru: Москва-река - карта фарватера, глубин, портов, шлюзов.

О качестве инженерно-геологических изысканий

Просто две ссылки и предложение поразмыслить над сложившейся в отрасли ситуации.

1. Ссылка нумеро уно.
2. Ссылка нумеро дуо.

Гидрогеологический дайджест

Прошу прощения за длительное отсутствие. Работы много.

• Hydrogeology - A Global Perspective. Сборник статей о гидрогеологии, доступный для бесплатного скачивания. 
• MODFLOW-USG (UnStructured Grids): A Game Changer for Groundwater Modeling. Теперь MODFLOW умеет не только ортогональные сетки. Последние преимущества у конечно-элементных моделей отнимают.
• Aquifer Testing Reference List. Подборка ссылок на статьи и книги, посвященные опытно-фильтрационным работам. 

Симуляция откачек на сеточных численных моделях

Когда я только начинал карьеру гидрогеолога, мне попалась достаточно интересная задача — надо было более или менее автоматизировать процесс обработки экспресс-откачек. Ясное дело, что там все элементарно можно было сделать с помощью аналитических формул и «экселя», но я не стал искать легких путей и зарядил все это дело в MODFLOW. Результатом трудов стала статья в сборник работ института «ВОДГЕО», ознакомиться с которой вы можете по ссылке: Определение фильтрационных параметров по данным экспресс-откачек с использованием численного моделирования.pdf.
Недавно обнаружил, что я не один такой «хитрый»: Rushton, K. R. & Chan, Y. K., 1976, A numerical model for pumping test analysis, Proc. Instn Civ. Engrs, Part 2, 61, pp. 281-296 and Barrash, W. and M.E. Dougherty, 1997, Modeling axially symmetric and nonsymmetrical flow to a well with MODFLOW, and application to Goddard2 well test, Boise, Idaho, Ground Water ,Vol. 35, No. 4: pp. 602-611 — http://info.ngwa.org/gwol/pdf/972062742.PDF

Modflow.ru

Скиберсквотил вкусный домен: modflow.ru. Что делать с ним - пока не решил. Пока поставил заглушку. Со временем планирую там сделать более или менее полноценный сайт-визитку, но это дело не ближайших месяцев.
Если кому нужен почтовый ящик типа ваше_имя@modflow.ru, пишите на water+blog@alick.ru, или заполните форму на сайте.

Гидрогеологический дайджест

An Alternative to Low Flow Groundwater Sampling: HydraSleeves. Оказывается, даже в такой консервативной области, как отбор проб воды из скважин, могут быть новые разработки. Как вспомню, как мы желонкой 50-метровую скважину «прокачивали» — в дрожь бросает.

Benefits of the HydraSleeve:

• You can sample for all compounds (not just VOCs)
• You can sample a well in less than 15 minutes
• You can cut costs by 50% to 80%
• You can reduce purge water to a big fat goose egg

Additional benefits of the HydraSleeve can be found here: http://www.hydrasleeve.com/learn-about-the-hydrasleeve.

Groundwater Sampling in a Snap. Еще одна ссылочка на вышеобозначенную тему.

Back in March, I wrote a post on the Joys of Low Flow Groundwater Sampling (or not). Instead, I reviewed an alternative to this procedure — the Hydrasleeve. At the same time, I came across another option for those of you out there that get as much enjoyment from low flow sampling as you do paper cuts, thistles, and flaming dog poo: The Snap Sampler.

Modeling Salt Water Intrusion: the Freshwater/Salt Water Interface. Меня тут недавно спрашивали об особенностях моделирования потока соленых и пресных вод. так вот, MODFLOW в чистом виде для этого не годится. Нужны другие модели. Типа той, о которой идет речь в этой заметке.

Due to the difference in density, there is a fairly sharp interface between freshwater and sea water in the subsurface. Thus, as freshwater flows out to the sea, it floats on top of a sea water wedge. The region of mixing at this interface is quite thin, leading to fairly sharp devide between the two fluids. In general, the brackish water that develops in this mixing zone flows outward to sea, rather than contaminating the freshwater. Under steady-state conditions, this situation is fairly stable, but pumping freshwater from the aquifer can change the pressure regime of the subsurface. This may lead to seawater being drawn into the freshwater aquifer and permanently degrading the aquifer’s water quality.

World average annual evapotranspiration web map now available! В то время, пока наши ФГУПы и ТИСИЗЫ секретят и ДСПсят все что только можно и нельзя, мериканцы выложили во всеобщий доступ интерактивную карту величин среднегодовой эвапотранспирации. Посмотрел цифры для Москвы и области — вроде правдоподобные.

Most of us understand the hydrologic cycle in terms of the visible paths that water can take: rainstorms, rivers, waterfalls, swamps, etc.  However, an even larger volume of water flows through the air all around us in two invisible paths: evaporation and transpiration. They claim 61% of all terrestrial precipitation, and together are referred to as evapotranpsiration. In order to better understand this important process, Esri’s Mapping Center has produced a web map showing the world’s average annual evapotranspiration.

Carlos Molano’s YouTube Channel on Groundwater Modeling Spreadsheets. Я давно слежу за творчеством Карлоса Молано. Когда-то я наивно считал себя чуть ли не гуру расчетов в Excel-е. Как же я ошибался: по сравнению с Карлосом я вообще ничегео не умею.

Last year, I wrote about the groundwater modeling spreadsheets developed by hydrologist Carlos Molano.  Molano has published a series of these spreadsheets on his personal website.

I recently learned that Molano also has a youtube channel, where he discusses using spreadsheets to solve groundwater modeling problems.

Ссылки

SUTRA, an open-source option for modeling groundwater flow on a mesh. Вот, еще одна моделька появилась.

UTRA is a groundwater modeling code published by the United States Geological Survey. In many ways, it is similar to MODFLOW. SUTRA solves equations that simulate groundwater flow, solute transport with adsorption and decay, and thermal energy transport in groundwater. SUTRA can handle both steady-state or transient simulations. Physical properties can be projected on nodes or elements, or can be represented as a functions. Fluid density and viscosity are functions of temperature and solute concentration. Unsaturated flow properties are handled by a subroutine, UNSAT. Each node and element passes properties to and from UNSAT, which models flow through a series of unsaturated flow functions. Like MODFLOW, SUTRA communicates with input and output text files and runs in Fortran.

MODFLOW-USG, coming soon. А скоро и еще одна будет.

MODFLOW-USG (unstructured grid) is a new version of MODFLOW being developed by Sorab Panday of GMS.

According to the Aquaveo forum, MODFLOW-USG will probably be fully released at some point in 2012.

Водопровод. Интересный сайт с заметками о водоснабжении, в том числе и о гидрогеологическом моделировании. Вроде как блог, но логики в навигации сильно недостает.

Пара ссылок

Interactive Ground Water. И такая есть программа для гидрогеологического моделирования. Установил я её и если честно — так и не понял, как с ней работать.
Explain it to me: Fracking. Подборка видеоклипов, в которых наглядно объясняется, что такое гидроразрыв и с чем его кушать. На английском, но язык не сложный.

Ссылки

Groundwater Science Textbook. Еще один вариант обработки откачек с помощью Excel.
EPA on-line tools for deliniating plumes and site assessment. Замечательная подборка онлайновых (даже так!) модулей с миграционными расчетами:

Formulas:

• Hydraulic Gradient
• Vertical Gradient
• Moisture Content
• Solubility, Vapor Pressure, Henry’s Constants for petroleum hydrocarbons estimated from the SPARC Performs Automated Reasoning in Chemistry
• Henry’s Law Constants for a variety of chemical types
• Retardation Factor
• Estimated Longitudinal Dispersivity
• Estimated Diffusion Coefficients
• Darcy’s Law 
• Seepage Velocity
• Effective Solubilities 
• Temperature-Dependent Effective Solubility
• Mass Distribution 

Models

• Plume Diving
• Borehole Concentration Averaging
• Steady State Plume Length
• One-Dimensional Transport from a Continuing or Pulse Source
• Concentration Uncertainty Calculator
• Domenico Steady-State, Centerline Model
• Domenico Unsteady Three-dimensional Model

Задание геометрии слоев

Не знаю как для вас, но для меня самая, если можно так выразиться, нелюбимая часть моделирования — это процесс задания рельефа кровель и подошв водоносных и водоупорных слоев. Основные сложности возникают с выклиниванием (MODFLOW как известно не поддерживает разрывов слоев по простиранию и слоев нулевой мощности) и экстраполяцией (ну, т.е. когда имеющиеся скважины пробурены не на всю площадь моделирования — приходится иногда фантазировать).
Однако, с опытом набирается некий запас хитростей и know-how по решению таких задач. Выклинивающийся слой можно сделать околонулевой мощности — слой как-бы останется, но на решение уже влиять не будет. Другой вариант: в выклинившемся слое задать параметры аналогичные подстилающему или надстилающему слою — это сложнее, но с методологической точки зрения более грамотно. Важно помнить, что логичное казалось бы действие: сделать слой неактивным за границей выклинивания, приведет к образованию глухой непроницаемой границы для вертикального перетока. Само собой, это актуально для моделирования многослойной толщи и когда выклинивающийся слой находится посередине. Окажись он сверху или снизу — этот метод вполне применим. С экстраполяцией сложнее: приходится внимательно изучать геологические карты района, смотреть разрезы, выискивать архивные скважины. Творческая задача, одним словом.
У тех, кто работает с горно-складчатыми областями свои погремушки: bedrock folding, when not to use interpolation.

Скачать программы для гидрогеологического моделирования

У меня очень часто спрашивают, где можно скачать (или хотя бы посмотреть) программы для гидрогеологического моделирования. Добавил соответствующий раздел в FAQ и для надежности продублирую тут.

• Бесплатная версия PMWIN 5.3 — http://www.simcore.com/pm53
• Пробные версии PMWIN 7 и 8 — http://www.simcore.com/download
• Разные варианты Visual Modflow — http://www.swstechnology.com/groundwater-software/groundwater-modeling
• Aquaveo GMS — http://www.aquaveo.com/gms
• ModelMuse — http://water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/ModelMuse/ModelMuse.html
• mflab — http://code.google.com/p/mflab/
• Interactive Ground Water — http://www.egr.msu.edu/igw/igw_download.html
• Geolink ModTech — http://www.geolink-consulting.ru/products/modtech/download.html
• AnAqSim — http://www.fittsgeosolutions.com/index.html
• Groundwater Vistas — http://www.groundwater-vistas.com/gwv/product_info.php?products_id=43
• Leapfrog Hydro — http://www.leapfrog3d.com/products/leapfrog-hydro

Поля в Саудовской Аравии и пара ссылок

Процитирую оригинальную запись со странички журнала «Популярная механика» в социальной сети Google Plus:

Эта зеленая мозаика - ложно-цветное изображение полей в Саудовской Аравии с системой кругового полива, полученное со спутника. Каждый круг около километра в диаметре. Для орошения используется "ископаемая" вода, скрытая на глубине со времен последнего ледникового периода. Водоносные горизонты залегают в километре под песками пустыни. Гидрогеологи (испр. мое) полагают, что этих запасов хватит на полвека. (Изображение в высоком разрешении: http://goo.gl/4DkG2, NASA Earth Observatory)

Кстати сказать, соседи СА, сидящие на том-же артезианском бассейне, крайне ими недовольны. По большому счету, орошаемое земледелие для СА, при их то финансах, — просто блажь, а вот горизонт осушается очень быстро и соседям уже скоро пить будет нечего. Кое где и сейчас уже проблемы: уровень воды понизился и имеющиеся скважины пересохли.

И чтоб два раза не вставать, еще пара интересных ссылок:
Large dams should go underground say scientists. Масштабная затея с захоронением запасов подземных вод вместо строительства поверхностных водоемов. Удобно и практично: нет потерь от испарения (а для Австралии это ого-го проблема) и дополнительный фильтр для загрязненной воды. Интересно, как там по деньгам выходит. Дамбу то — один раз построил и все, а тут постоянно воду закачивать придется.

Managed aquifer recharge – the injection or infiltration of excess surface water into underground aquifers – could help secure the nation’s water supplies for an uncertain future, say researchers from the National Centre for Groundwater Research and Training (NCGRT).

Groundwater pumping leads to sea level rise, cancels out effect of dams: study. Еще со школы все помнят о круговороте воды в природе. Так вот оказывается, что выкачивая подземную воду, мы нарушаем естественный ход событий: не вся выкачанная подземная вода просачивается обратно в почву, но еще и испаряется и стекает в реки. А в результате: повышение уровня мирового океана.

As people pump groundwater for irrigation, drinking water, and industrial uses, the water doesn't just seep back into the ground – it also evaporates into the atmosphere, or runs off into rivers and canals, eventually emptying into the world's oceans. This water adds up, and a new study calculates that by 2050, groundwater pumping will cause a global sea level rise of about 0.8 millimeters per year.

GeoSolid3D

Кажется, в полку бесплатных препроцессоров к MODFLOW прибыло: GeoSolid3D — блог разработчика, результаты трудов которого можно скачать с сайта geosolid3d.sourceforge.net. Будем следить за развитием проекта, надеюсь у автора хватит сил и терпения довести программу до рабочего состояния.

Запасы подземной воды в Африке

Оригинальная статья: Quantitative maps of groundwater resources in Africa. Все конечно не столь радужно, как поспешили расписать в СМИ.

Мосводоканал — молодцы

Качество московской воды теперь можно проверить онлайн. У меня был небольшой опыт сотрудничества с Мосводоканалом, достаточно давно, правда. Не скажу, что особо успешный, но впечатление осталось в целом положительное — специалисты там работают заинтересованные и компетентные.

Мосводоканал запустил на своем сайте новый сервис — онлайн-проверку качества воды. Фактически это интерактивная карта Москвы. В специальной графе нужно указать адрес — под картой появится таблица, где описаны состав воды, цвет, pH, мутность, содержание вредных веществ, наличие железа и микробов. В следующем столбце прописаны требования СанПиН к качеству воды. Кроме того, указан источник воды и станция водоподготовки.

И еще разок о граничных условиях

Наткнулся на замечательную статью на сайте USGS (это уже становится традицией, не находите) о граничных условиях в геофильтрационном моделировании: System and Boundary Conceptualization in Ground-Water Flow Simulation — там внизу найдете ссылку на 3-меговую pdf-ку. С удивлением узнал, что разделение граничных условий по родам имеет место и в англоязычной литературе. Раньше мне это как-то в глаза не бросалось.

Потрясающий пример 3D-визуализации

Хотелось бы научиться делать что-то подобное. Вообще, у меня был небольшой опыт создания таких роликов. Но меня больше чем на 30 секунд никогда не хватало — уж очень кропотливое это занятие. Особенно, когда надо сделать ролик понятным стороннему зрителю, а не только тем, кто работал по этому же объекту.

Excel для гидрогеологов

Наткнулся на еще одну очень интересную подборку полезных для гидрогеолога табличек в Excel. Что характерно: опять американцы и опять USGS. А остальным должно быть стыдно, да.
Кстати, вот еще одна интересная программа (это даже не программа, а большой такой макрос для MS Office Access), предназначенная для оптимизации расположения наблюдательных скважин при мониторинге распространения загрязнения — MAROS. Бесплатная, если не врут.

The Monitoring and Remediation Optimization System (MAROS) software has been developed by GSI and UH for the Air Force Center for Environmental Excellence (AFCEE) in accordance with the AFCEE Long-Term Monitoring Optimization guide. The software provides site managers with a strategy for formulating appropriate long-term groundwater monitoring programs that can be implemented at lower costs. MAROS is a decision support tool based on statistical methods applied to site-specific data that accounts for relevant current and historical site data as well as hydrogeologic factors (e.g. seepage velocity) and the location of potential receptors (e.g., wells, discharge points, or property boundaries). Based on this site-specific information the software suggests an optimization plan for the current monitoring system in order to efficiently achieve the termination of the monitoring program. This public domain software was developed for the Air Force Center for Environmental Excellence through a Broad Agency Announcement (BAA) contract with GSI Environmental Inc. Inc. of Houston, TX and the University of Houston. MAROS is programmed in Microsoft Access.