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.

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.