Распиллиада

До недавнего времени я считал, что из 5 знакомых мне организаций, связанных с изысканиями под строительство олимпийских объектов в Сочи, хоть какие-то деньги получила только одна. Оказалось, что получить деньги — это только полдела. Еще надо сделать так, чтоб у тебя их по-суду не отобрали. Ведь как получается: до конечного исполнителя доходило не больше 10% финансирования (если вовсе доходило), остальные 90% — оседали по карманам чинуш, фирм-прокладок и, разумеется, «смотрящих» из органов. Чем ближе к часу «Х», тем больше шапка на голове этих товарищей становится похожа на олимпийский факел. В смысле — горит. Поскольку расследовать «расспилы» поручено как-раз тем, кто больше всех отпилил, то крайним автоматически назначается конечный исполнитель. В этом вопросе очень помогает наше законодательство, устроенное так, что честно работать и получать прибыль абсолютно невозможно.
Мне вот что интересно: ну отберут они эти 10%, но как они объяснят пропажу остальных 90?

О некоторых эмпирических формулах

Столкнулся тут намедни с одним неприятным обстоятельством. Есть известная формула Дюпуи для расчета водопритока в котлован:

Q = \frac{2.73\cdot k\cdot m\cdot S}{lg\frac{R}{r_{k}}}, где:

k — коэффициент фильтрации водовмещающих отложений;
m — мощность горизонта;
S — снижение уровня подземных вод;
r_k — приведенный радиус водопонизительного контура (определяемый по формуле Гиринского);
R — радиус влияния водопонизительной системы, рассчитанный по формуле Зихардта:
R = r_{k}+10\cdot S\cdot \sqrt{k}

Так вот, посчитанный по ней водоприток не совпал модельным, причем очень так хорошо не совпал: почти в 4 раза больше оказался.
Очевидно, что все дело в величине радиуса влияния водопонизительной системы R, по-сути означающий наличие на этом расстоянии от котлована границы I-рода с заданным напором. Что характерно: когда я задал в модель эту границу, то водоприток у меня довольно точно совпал с посчитанным аналитически. Кстати, обратите внимание, что в западной литературе формула Зихардта выглядит немного иначе:

R = 3000\cdot S\cdot \sqrt{k}

Я сперва обрадовался, что нашел объяснение, но коллега поправил: заморская формула предполагает, что коэффициент фильтрации k изменяется не в м/сут, а в м/сек — отсюда и разные коэффициенты.
Еще в Сети встречается диссертация Сологаева В.И. «Прогнозы и моделирование подтопления и дренирования в городском строительстве», в которой приведена довольно громоздкая формула расчета радиуса влияния для нестационарного случая. Я не поленился проверить — посчитанный по этой формуле радиус дает решение довольно близкое к моим модельным.

О бытовых расходомерах

На прошлой неделе имел удовольствие проводить опытную откачку в центре Москвы. Руководство фирмы, с которой я сотрудничаю, решило подойти к этой задаче со всей серьезностью. В частности, был приобретен очень интересный насос: Grundfos SQE2-55 с дистанционно изменяемой скоростью вращения крыльчатки. Для измерения дебита откачки на выходе был установлен расходомер того же типа, что ставят в домах для учета потребляемой воды. Хорошо, что мы решили продублировать замеры расхода классическим объемным методом — оказалось, что опломбированный, сертифицированный и прочая и прочая расходомер врал в показаниях ровно в три раза. В сторону завышения, что характерно.
Подозреваю, что все дело в очень маленьком дебите (1 л/мин) — труба работала неполным сечением, что и привело к такой неточности, но я не большой знаток устройства таких расходомеров — могу и ошибаться. Если я прав, то наливая воду тоненькой струйкой, вы переплачиваете за воду в несколько раз.

Территориальная комиссия по запасам и консультации, часть вторая

Состоялось заседание комиссии по моему отчету. Запасы я не защитил, даже несмотря на ярое заступничество одного из экспертов и в целом нейтрального отношения председателя.
Ситуация сложилась такая: я постарался исправить большую часть замечаний экспертов и принес на защиту исправленный вариант отчета. К сожалению, исправленный отчет видел только один эксперт (второй сперва не хотел со мной общаться, а потом и вовсе пропал) — это первая моя ошибка. И я не оплатил «консультации», о которых я писал майской записи. Если быть совсем точным, то я их оплатил в последний момент, и уведомление об этом пока не дошло до фирмы «прокладки». Это и объяснило крайне предвзятое отношение ко мне со стороны оставшихся членов комиссии. Тут важно понимать, что сработал принцип «своим все, чужим — по закону», т.е. «предвзятость» в данном случае — это отсутствие благосклонности.
Все, кто меня консультировал в процессе составления отчета, утверждали, что это общепринятая практика, когда по замечаниям экспертов исправляется и дополняется отчет и приносится на защиту, где и выкладывается на стол. В моем же случае комиссия упорно разглядывала первоначальный вариант и не желала принимать во внимание исправленный. Вполне допускаю, что по закону они действовали правильно.
Справедливости ради, надо отметить, что отчет действительно не блещет: практически пустой раздел «изученность» и как следствие не очень убедительная схематизация. Остальные замечания касались в основном оформительской части, которую я постарался исправить, но смотреть мои исправления никто не пожелал.
P.S.: Должен заметить, что назначить сотрудникам ТКЗ зарплату в 6 т.р. — это крайне «дальновидный» шаг со стороны нашего государства. Практически как в анекдоте: держи фуражку и полосатую палочку, а дальше крутись, как хочешь.
P.P.S.: Это гарантированно первый и последний отчет по запасам, в котором я являюсь единственным исполнителем и ответственным лицом.

О надежности некоторых инженерных решений

У меня на столе сейчас лежит отчет о проекте устранения протечек в «стене в грунте». Статусный объект в центре Москвы течёт отчаянно: до ста кубов в сутки из двух водоносных горизонтов собирается. Вот так прекраснодушные предположения гидрогеологов и проектировщиков об абсолютной гидронепроницаемости «стен в грунте» разбиваются о качество выполнения строительных работ: а всего-то класс бетона оказался B15 при проектном B35.

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.

Simcore Processing Modflow v8

Небольшой, но очень приятный праздник на нашей улице. Популярная программа для геофильтрационного моделирования Simcore Processing Modflow в последних релизах избавилась от нескольких назойливых ошибок, благодаря которым ею совершенно было невозможно пользоваться. В первую очередь, речь идет об ошибке в диалоге редактирования полилиний.
Скачать пробную версию программы можно с сайта разработчика: simcore.com/download.

Оценка запасов подземных вод: особенности отечественного наебизнеса

Вот такая история приключилась со мной пару лет назад:

1. Есть Недропользователь с небольшим групповым водозабором, расположенным аккурат между двух столиц.
2. Росприроднадзор штрафует недропользователя за отсутствие оценки запасов подземных вод — обязательного требования лицензии на недропользование.
3. Есть некая фирма - «М.-Н.», связанная с областным руководством Росприроднадзора, которую те настоятельно (весьма настоятельно) навязывают Недропользователю в качестве исполнителя оценки запасов.
4. Договор между Недропользователем и фирмой заключен, аванс оплачен.
5. За месяц до окончания сроков по договору «М.-Н.» внезапно начинает искать фактического исполнителя для оценки запасов. С трудом, но находит.
6. Худо-бедно, но конечным исполнителем работа исполняется (проведены откачки, обследования водозабора, написан и оформлен отчет).
7. Работу осталось просто донести до комиссии по оценке запасов и защитить.
8. Руководство фирмы «М.-Н.», основательно переругавшись с заказчиками и Роспотребнадзором, исчезает и лишь периодически отвечает на телефонные звонки.
9. Недропользователь начинает сильно нервничать и искать хоть кого-нибудь, кто согласится донести отчет до экспертизы. Фактический исполнитель и рад бы помочь, да не хочет оказаться крайним в споре между «М.-Н.», заказчиком, Роспотребнадзором и прочими влиятельными лицами, поэтому ждет официального расторжения старого договора.
10. Оказывается, разорвать договор со скрывающимся исполнителем по нашему законодательству — невозможно. Даже в судебном порядке.
11. Недропользователь с ужасом ждет очередной комиссии Роспотребнадзора и очередного штрафа за
    невыполнение условий лицензии.
12. На свой страх и риск, фактический исполнитель относит отчет в ТКЗ, где выясняется, что фирма «М.-Н.» умудрилась так «окучить» не менее десятка доверчивых клиентов.

ТКЗ и «консультации» экспертов

В контексте обсуждения с представителем ТКЗ моего отчета о подсчете запасов услышал любопытное предложение: «отчет у вас плохой, поэтому мы назначим вам консультантов (платных разумеется), которые помогут довести отчет до ума». «По счастливому стечению обстоятельств», консультантами являются — эксперты, которые будут непосредственно экспертировать мой отчет.
Любопытно, это они так пытаются за деньги продать бесплатную ранее услугу, когда эксперт заранее сообщает автору возникшие у него замечания? А эксперты об этом знают? Я с одним общался — он ни сном, ни духом (к вопросу о консультациях, кстати, — мне в общем-то есть у кого получить дельные советы). Если же это была завуалированная взятка, то смущает полное отсутствие каких-либо гарантий — типа консультации консультациями, но отчет мы можем и завернуть.
Теперь дилемма: платить или не платить.

О сметах на гидрогеологическое моделирование и метро

В Москве гидрогеологические прогнозы, выполняемые по госзаказу, должны осмечиваться на основе «Методики определения стоимости работ по экологическому сопровождению проектно-инвестиционнй деятельности, осуществляемых с привлечением средств бюджета города Москвы. МРР-3.2.43.03-09» (раздел 2.8 «Прогноз изменения гидрогеологического режима территории»). Замечательная методика, должен заменить. «Замечательность» эта заключается в том, сумму по смете можно получить абсолютно любую. Сравните три сметы по одному и тому же объекту: на 150, 300 и 600 т.р.. Здорово, правда? Единственным значимым параметром является размер расчетной ячейки, который можно задать практически любым. В разумных пределах, конечно, — ячейку размером в 0,1 мм не сделаешь, но сетки с шагом 1 м или 3 м чисто интуитивно выглядят одинаково логично. А вот сумма по смете получается совсем разная.
Недавно одна фирма (какая, мне не известно) согласно этой методике посчитала смету на гидрогеологический прогноз влияния тоннеля метро на подземные воды на сумму что-то около 15 млн. рублей. Заказчику от города такой расклад очень не понравился, посему (выдам небольшую «военную тайну») было решено методику немного скорректировать.
В одном из вариантов предлагается оставить старую методику практически без изменений, добавив сноску о том, что количество блоков должно быть обосновано специалистом-гидрогеологом. Еще есть предложение считать смету по трудозатратам. Первый вариант лично мне нравится больше (хотя мне не совсем понятно, как обосновать размер ячейки так, чтоб другой специалист-гидрогеолог при желании не смог докопаться), но какой в итоге будет утвержден — пока не известно.

Новости нашего городка

Уже несколько знакомых организаций, осуществляющих инженерно-геологические изыскания, получили замечания из МГЭ на отчеты по теплотрассам, в которых отмечалось отсутствие гидрогеологического прогноза влияния на подземные воды прокладки теплотрассы открытым способом. Т.е. раз у вас УГВ на 1 м выше дна траншеи, то вы будете вынуждены откачивать из нее воду, а значит ваша траншея — не что иное, как дренажная канава. Пусть и временная. Надо считать прогноз влияния и оценивать водопритоки. Напомню, еще пару лет назад под теплотрассы даже изысканий не делали — обходились «справками о геологическом строении» из МОСГОРГЕОТРЕСТа весьма характерного качества.
Вот такие пироги. «Совсем озверел Черный Абдулла — ни своих, ни чужих не жалеет»!
Впрочем оно понятно, откуда ветер дует. С тех пор, как город Батуринск был переименован в Собянинск, в нем практически прекратилось масштабное строительство жилых домов и офисных зданий с подземными автостоянками, а это был большой такой ломоть пирога для изыскателей. Поскольку в экспертизе сидят они же (причем вовсе не рядовые сотрудники, а как минимум главные геологи или даже владельцы фирм), то они спешно нашли другую дойную корову — и ею оказались теплотрассы и прочие подземные коммуникации. Постепенно их выжимают досуха. Еще немало работы приносит строительство метро, но это отдельная песня — о ней как-нибудь потом расскажу.
Так что, господа коллеги-гидрогеологи, пора учиться понимать продольные профили подземных коммуникаций — то еще веселье, скажу я вам. Со всеми ихними колодцами и пикетами.

Откачки в рамках инженерно-геологических изысканий

Эксперт из одной негосударственной экспертизы результатов инженерно-геологических изысканий написал интересное замечание: оказывается, при проведении опытно-фильтрационных работ при инженерно-геологических изысканиях необходимо многократно отобрать пробы воды на химический анализ (3 пробы на каждую откачку).
В существующих СНиПах я такой нормы не встречал (может плохо смотрел), но идея мне нравится. Однако, что делать изыскателям, которые эти пробы взять не догадались — я не представляю.

P.S.: Вот что гласит СНиП 11-02-96 (СП 47.13330.2012):

6.3.18 Гидрогеологические исследования следует выполнять в комплексе с другими видами инженерно-геологических работ. При планировании и выполнении гидрогеологических исследований следует учитывать требования СП 22.13330 в части состава необходимой гидрогеологической информации.
...
В процессе проведения откачек выполняют гидрохимическое опробование скважин. Число отбираемых проб в ходе откачек определяется задачами исследований и продолжительностью откачки. В простых инженерно-геологических и гидрохимических условиях следует отбирать не менее трех проб воды на стандартный химический анализ. Число отбираемых проб в сложных гидрохимических условиях определяется в программе выполнения инженерно-геологических изысканий с их корректировкой в процессе выполнения полевых работ.

Из написанного не совсем очевидно — три пробы всего или на каждую откачку, но с некоторой натяжкой можно признать, что эксперт таки прав.
У государственных экспертов были помягче требования — им было достаточно трех проб на каждый горизонт.

Новости законодательства: СП ХХ.13330.2012

Готовится актуализация СНиП 22-02-2003 — СП ХХ.13330.2012: Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов.
Весьма любопытно, как этот документ согласуется с недавно утвежденным СП 116.13330.2012 — из того, что я заметил, документы разумееется похожие, но различия есть. Под катом та часть документа, которая относится к защите от подтопления подземными водами.

Список документов для экспертизы в ТКЗ отчета по оценке запасов подземных вод

На сайте соответствующего департамента я этой информации не нашел — пришлось звонить и только через третий звонок удалось выйти на человека, который знает.

1. Отчет — 3 экз.
2. Авторская справка — 6 экз (можно принести потом).
3. Регистрационная карта — 3 экз.
4. Платежное поручение — копия.
5. Сопроводительное письмо — 2 экз.

Кошмар

.
Говорят, это МГРИ-РГГРУ висит. Пропал калабуховский дом.

Сертификат для Modflow дубль два

К моей давнишней записи появилось существенное дополнение.
На сайте сертификационного центра выложен список сертифицированных программ: csert.ru/list.php. Вот цитата из него:

Обозначение программной продукции	Название программной продукции	№ сертификата соответствия и срок его действия.	Нормативные документы, на соответствие которым выдан сертификат соответствия
Подкласс 2.41. Защита от опасных геофизических воздействий.
Программа PMWIN. Версия 5.3	Геофильтрационные и геомиграционные расчеты на основе численных методов конечных элементов.	РОСС RU.СП15.Н00551 (28.11.2012 – 27.11.2014)	СНиП 2.04.02-84*, СНиП 22-02-2003, СП 116.13330.2012 (СНиП 22-02-2003), СНиП 2.06.15-85

Таким образом, у одной из версий PMWIN (древней, но к счастью бесплатной) таки есть сертификат. Осталось раздобыть где-нибудь его копию, дабы от экспертов отвязаться раз и навсегда. Хотя бы по этому вопросу.

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.

Гидрогеологический форум

Внимательные читатели блога наверное заметили, что я открыл новую рубрику: гидрогеологический форум. Прошу всех, присоединяйтесь и давайте решать наши проблемы и вопросы вместе. Я знаю, среди моих читателей есть замечательные специалисты в самых разных областях гидрогеологии и смежных наук. Уверен, нам есть что обсудить.
Форум работает на движке Google Groups, так что если кому удобнее — присоединяйтесь там: Google группа Гидрогеология

Диагональный график

При калибровке модели основным критерием качества решения обратной задачи является степень совпадения модельных и натурных уровней в скважинах. В графическом виде это сравнение принято показывать в виде т.н. диагонального графика.
По оси ординат обычно откладываются расчетные значения, а по оси абсцисс - наблюденные. Можно и наоборот, принципиальной разницы нет, но тому, кто привык «читать» этот график каким-либо одним образом, порою бывает сложно переключиться на другой. Умение бегло читать этот график, т.е. с одного взгляда на него, увидеть чего не хватает в модели — важнейший навык гидрогеолога-модельера. Попробую объяснить азы этой премудрости с помощью наглядных примеров (картинки все кликабельны).

Очевидно, что чем ближе точки к диагонали, тем меньше разница между наблюденными и расчетными значениями и тем качественнее решена обратная задача. На рисунке показана практически идеально решенная задача. Скажу по секрету — ее пришлось придумывать, в реальности такого почти никогда не бывает и если вы, паче чаяния, являетесь экспертом, то знайте, что такой график — повод заподозрить модель в фиктивности. Впрочем, тут не все так просто — крайне важно не забывать про масштаб графика. С виду идеальный диагональный график может на поверку таить в себе невязку в десятки метров.

Два типичных графика: расчетные значения все дружно оказались выше или ниже наблюденных. В первом случае вы затопили, а во втором — пересушили модель. Если вы думаете, что я подскажу, как с этим бороться, то вы ошибаетесь. Увы, универсального рецепта не существует — все слишком сильно зависит от схематизации модели. Где-то надо поиграться с расходами на питающих границах, где-то менять фильтрационные параметры (характерно для многослойных толщ, в которых активно развито вертикальное перетекание — они бывают очень чувствительны к проницаемости разделяющих слоев), а где-то и вовсе придется пересматривать всю схематизацию. Ну, это если у вас вдруг настолько полные исходные данные, что ни фильтрационных свойств не изменишь, ни расходных характеристик, но это тоже больше из области ненаучной фантастики.

Самый неприятный вид диагонального графика, в худшем случае (первый кадр, очевидно) говорящий нам о том, что мы очень фиговые гидрогеологи и умудрились полностью перепутать направление движения подземных вод, а в более благоприятном (последний кадр) — о том, что нам не мешало бы увеличить градиенты потока. Но лично мне больше всего не нравится средний кадр, т.к. из него очевидно, что мы где-то накосячили, но непонятно — где. Из него видно, что градиент потока у нас получился недостаточный, но в каком направлении — не ясно.

Еще один типичный вид диагонального графика — диагональ проходит через «облако» точек. Его особенность заключается в том, что в зависимости от характера исходных данных, он может как подтверждать достаточное качество решения обратной задачи, так и говорить об обратном. Удивительно, но объясняется просто. Если вы имеете дело с большим набором разновременных замеров уровня подземных вод (типичная ситуация при работе фондовыми данными), то совершенно невозможно «уложить все точки на диагональ» — просто потому, что для каждого замера характерны свои отличные от остальных граничные условия. Грубо говоря, часть замеров может быть сделано в зимнюю межень и характеризоваться уровнем заметно ниже среднегодичного, а часть - в весенний паводок, с уровнем выше среднегодичного. Пытаясь угодить и тем и этим вы получите либо страшно ошибочную модель, либо вообще ничего не добьетесь, только нервы потратите. Поэтому в данном случае обратную задачу можно считать решенной удовлетворительно, важно лишь следить за тем, чтоб разница между наблюденными и расчетными значениями не вылетала за амплитуду колебаний уровня подземных вод. А если делать все совсем по-уму, то надо на графике «меженные» и «паводковые» скважины рисовать разным цветом и следить, чтоб нужный цвет был с нужной стороны от диагонали.
Теперь совершенно очевидно, когда такой график будет говорить нам, что что-то мы напортачили в схематизации: когда вся масса замеров была проведена за относительно короткий промежуток времени, в течение которого не случалось резких изменений климатической обстановки. Кстати, из этого графика тоже понятно, что мы накосячили, но не совсем понятно — в чем.

Численным критерием качества решения обратной задачи традиционно является средний квадрат ошибки (Mean squared error, в PMWin он почему-то назван Variance), о котором я расскажу в следующий раз.

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

Русская инструкция к MODFLOW

Вы не поверите, что я откопал! Я нашел частичный перевод инструкции к программе Processing Modflow 5-й версии. Я знал, что он существует — его делал мой научный руководитель в универе М.М. Кузнецов, но поскольку я достаточно свободно владею техническим английским, то мне он как-то не особо был нужен и я его не сохранил. Наткнулся я на него в профильном сообществе вКонтакте. В общем, кому надо, качайте: русскую инструкцию 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. Считайте это моим новогодним подарком читателям.

Кстати, о «верховодке»

Отчеты инженеров-геологов частенько грешат неправильным употреблением терминов «верховодка» и «грунтовые воды». Важно понимать, что это разные вещи.
«Верховодка» — локальный водоносный горизонт, невыдержанный по простиранию и времени существования, образующийся как правило в верхней части разреза в виде линз воды над относительно слабопроницаемыми грунтами (тоже часто залегающими в виде линз).
Грунтовый водоносный горизонт — первый от поверхности земли выдержанный по простиранию и времени существования водоносный горизонт.
Кстати, в чистом виде MODFLOW формирование «верховодки» считать не умеет. Т.е. если вам вдруг досталась задача по расчету осушения «верховодки», то либо придется менять инструмент, либо идти на «сделку с совестью» — считать её как полноценный водоносный горизонт, что приведет к заведомо завышенным расходам, а часто вообще невозможно в силу особенностей строения верхней части разреза.
Если же вода вскрыта не всеми скважинами, а водоупор не линзообразный, то это т.н. «горизонт спорадического распространения». Формально, каждая верховодка — горизонт спорадического распространения, но не каждый горизонт спорадического распространения — верховодка.