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.

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.

Развенчивая мифы

Среди начинающих гидрогеологов бытует мнение, что для обучения гидрогеологическому моделированию достаточно в подробностях изучить какой-либо из имеющихся инструментов и всё — специалист-модельер готов. К сожалению, это не так. Владение инструментом — необходимое, но недостаточное условие. Более того, доскональное знание всех особенностей программы, приводящее к зацикливанию на технической стороне решения проблемы, зачастую даже мешает. Как я уже говорил, модель — это некая визуализация представлений о реальности, возникших в голове специалиста. Очевидно, что если этих представлений в голове специалиста не возникает, то и модель ничего общего с реальностью иметь не будет. Еще чаще случается так, что представления хоть и есть, но неверные.

Ключ к решению — только опыт. Опять же, представляется очевидным, что на начальном этапе карьеры, когда опыта нет и быть не может, его придется позаимствовать. Словом, ищите наставника. Причем вовсе не обязательно, чтоб он сам занимался моделированием — просто опытный гидрогеолог подойдет не хуже.

p.s.: А мне повезло, я учился у лучших.

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.

Немного юмора

Эх, а в старые добрые времена геологи работали в поле.

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.