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.

Subsurface and groundwater hydrology: Basic theory and application of computational methods

Коллега поделился замечательной книгой под авторством Tuomo Karvonen, профессора Helsinki University of Technology Department of Civil and Environmental Engineering: Subsurface and groundwater hydrology: Basic theory and application of computational methods. Книга представляет собой несколько упрощенную версию известной монографии Wolfgang Kinzelbach “Groundwater modelling”.
Раньше книга была выложена на личной странице автора, которая уже давно недоступна, да и сам автор пропал с экранов радаров. Думаю, я никому не наврежу, если выложу её в публичный доступ — не пропадать же такому добру.

How the Aquifer Works

How Rivers Work - The Role of Groundwater. Отличное общеобразовательное видео, в котором, что называется, на пальцах показана роль подземных вод в круговороте воды.

This video, produced by the UK Groundwater Forum, helps explain the important role that groundwater plays in the environment. The video shows the contribution groundwater makes to the flow in Britain’s rivers and in doing so provides some basic information on groundwater, subsurface dynamics and the hydrological cycle as a whole.

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.

Читайте карты, геологи

После вдумчивого рассмотрения геологической карты четвертичных отложений сделал для себя удивительное открытие: оказывается, флювиогляциал вполне может залегать ниже морены той же стадии оледенения. Называется: флювиогляциальные отложения времени наступания ледника.
Вообще, вооружившись этим знанием, можно смело идти и перерисовывать добрую половину разрезов, что мы начертили.
А вы говорите «экспертиза-шмекспертиза». Тьфу!

Клиенты

Но кстати, если спросить у любого гидрогеолога-моделиста, какой у него самый большой геморрой, то он скорее всего назовет вовсе не экспертизу. Все-таки как ни крути, но экспертиза нужна и это очень хорошо, что сейчас туда стали нанимать внештатников, хоть что-то понимающих в вопросе. Другое дело, что используют их большей частью для наказания неугодных штатному эксперту организаций. Ну, что-то я отвлекся. Так вот, главная проблема, с которой к тому же совершенно не очевидно как бороться, — заказчики, которые сами не знают, чего они хотят.
Я не говорю даже о завышенных ожиданиях — это цветочки и  их обычно легко получается развеять на этапе предварительного обсуждения деталей. Большинство клиентов вообще не может толком сформулировать задачу. И это натурально беда, поскольку если ты перед подписанием договора не выудил из заказчика, что же ему болезному действительно надо, то рискуешь попасть в ситуацию, в по которую попал однажды ваш покорный. Считал дренаж зданий, а надо было сушить сопредельные территории, т.к. строители хотели класть коммуникации посуху. Конечно же нифига там не вышло и было много неприятных бесед с проектировщиками (они то и были моими непосредственными заказчиками), со строителями, с генподрядчиком и т.д.

Философское

Среди заказчиков и даже коллег смотреть бытует мнение, что мол «сейчас сделаем модель и выясним, как там все под землей творится».
Лично мне кажется, что использовать гфм в качестве инструмента познания — это ставить телегу перед лошадью.  Только когда у исследователя уже сложилась в голове четкая картина «мира», тогда следует приступать к моделированию. Но никак не наоборот — рассчитывая из каши в голове получить готовый обед из 16 блюд, который  представляет собой хорошая модель, если оставаться в рамках кулинарной терминологии.
Не получится, увы.

Для чего это все нужно

Если честно, то я пока толком и не придумал — зачем мне этот блог. Просто как то так получилось, что в голове возникло несколько мыслей, не поделиться которыми я не могу, а подходящей площадки для мыслеизлияния как-то не случилось поблизости. Всякие там фейсбуки с ЖЖ и вконтакты с гуглобаззами меня не прельстили. В общем, формат персонального стенд-алон блога мне на данном этапе кажется наиболее органичным.
Ах, да, что я тут, собственно говоря распинаюсь. Для чего нужно геофильтрационное моделирование. В первую очередь, гфм используется при оценке запасов подземных вод, являясь одним из наиболее популярных инструментов определения оптимального дебита скважин, зон санитарной охраны и т.д.
Гфм широко используется при проектировании гидротехнических сооружений. Моделирование часто необходимо при выборе методов защиты подземных вод от загрязнения. Ну, и мой так-сказать «конек», при оценке воздействия проектируемых сооружений или инженерных мероприятий на подземную гидросферу.
Прикладных областей применения геофильтрационного моделирования, на самом деле, еще очень много. Сходу я их всех и не упомню. Но обещаю по мере прояснения памяти дописывать этот пост.
А вот применение гфм при фундаментальных исследованиях лично мне всегда казалось несколько притянутым за уши. Впрочем, это вопрос дискуссионный и заслуживает отдельного поста.