А сейчас дядя покажет как не надо обрабатывать откачки

Изыскатели прислали на днях троды своих плудов (картинка кликабельна):

Для невнимательных и/или ленивых поясню юмор

Еще одна отличная мысль

"The less you know about modelling, the more you trust it." 

 John Doherty's Darcy Lecture on groundwater modelling for decision support.

Для плохо знакомых с языком вероятного противника: «Чем меньше вы знаете о моделировании, тем больше вы ему доверяете».

Сроки выполнения гидрогеологического прогноза

Дошел слух, что в МГЭ опять стали усиленно требовать от изыскателей гидрогеологические прогнозы влияния проектируемого строительства. Причем отписки со ссылкой на СП 250.1325800.2016 не всегда «канают». Зато состав отчета этому СП соответствовать как-раз должен.
В связи с этим хочу заранее предупредить, что за два дня такой прогноз сделать невозможно. Закладывать надо не менее двух недель. Когда-то давно я делал такие отчеты за два дня, но те времена давно прошли. Впрочем, оно и к лучшему.

И о погоде

Попался мне на днях один любопытный объект. Сел анализировать данные изысканий и все никак не мог понять, как так получается: участок строительства находится на водоразделе, градиенты потока подземных вод по архивным картам и архивным материалам в целом очень небольшие, геология изотропная и т.п., но по изыскательским скважинам перепады напоров в скважинах — по 2-3 м на 20 м. Начал уже было искать поблизости строящиеся ветки метро или здания с подземными автостоянками — тоже мимо, нет там ничего подобного.
На третьи сутки мучительных размышлений о сущности бытия индеец Зоркий Глаз обнаружил, что бурились скважины с середины апреля до середины июня сего года. Если кто не в курсе, то поясню: в этом году апрель был довольно засушливым, а май и июнь побили все рекорды по осадкам. Отсюда и все эти дикие перепады в наблюденных уровнях.

Стена в грунте без подпора грунтовых вод

Столкнулся на днях с одной необычной ситуацией. Проектируется очередной торговый центр рядом с метро. Если быть совсем точным, то не рядом, а прямо таки непосредственно над станцией мелкого заложения. Метрополитен настоял на том, чтоб котлован был отделен от станции стеной в грунте. Поскольку котлован планируется как-бы с обеих сторон от станции, то и стен должно быть соответственно две, но они не замкнуты, т.к. это в буквальном смысле просто две стены по 40 метров в обводненных песках. Получаем от эксперта логичное замечание: горизонт вы перегородили, а где прогноз влияния? Начинаю смотреть внимательно на данные изысканий и архивы и понимаю, что поток подземных вод на участке строительства направлен строго параллельно проектируемым стенам. Получается, что хоть стены преграждают поток, т.к. основанием достигают водоупора, но ширина преграды по оси перпендикулярной направлению потока соответствует толщине стен в грунте, т.е. от силы метра 2, а скорее и того меньше. 

Написал коротенькую записку с этими выкладками и картами гидроизогипс, даже оценил возможный подпор по формуле Монахова-Пашковского (S=BJ/1.78, где: S — подпор, J - градиент, B - ширина преграды) — посмотрим, что на это эксперт скажет. К сожалению, формально по нормативам прогноз моделировать надо, но здравый смысл подсказывает, что считать там просто нечего. Жаль, что нормативная база и здравый смысл зачастую существуют в параллельных реальностях.

Прореживатель данных с логгеров

В последнее время при осуществлении опытно-фильтрационных работ для замера уровней (или еще каких параметров — минерализации, к примеру) в скважинах все чаще используются т.н. логгеры. Производят их много кто, вроде бы даже есть отечественные производители, но у меня есть опыт работы только с устройствами от фирмы Solinst. Не буду цитировать рекламные буклеты, просто скажу, что штука это невероятно удобная, настоятельно рекомендую попробовать — потом за уши не оттащишь. Стоят они однако весьма негуманных денег.

Однако у этих устройств кроме цены есть еще один недостаток, хотя и весьма условный: по-умолчанию замеры там сохраняются с постоянным шагом по времени, который хоть и задается в настройках, но при ОФР, очевидно, специалистами выставляется не очень большим. Как следствие на выходе мы получаем огромный CSV файл с кучей замеров с шагом в 5-10 секунд на протяжении 2-3-10 суток. Очевидно, что уже к концу первого часа такая частота замеров становится избыточной, особенно если возникнет необходимость в оформлении журнала откачки. 

Хочу поделиться своим инструментом для прореживания данных с логгера. Надеюсь, никому не потребуется инструкция к применению — там все предельно просто: вставляем исходные данные во вкладку Input, выставляем настройки во вкладке Options, копируем прореженный результат из вкладки Output.

Убедительная просьба: не надо присылать мне запросы на разрешение редактирования документа — все-равно не дам. Либо сделайте копию на свой Drive, либо сохраните в виде XLS на локальный диск. Все это можно сделать через меню File.

И опять об экспертизе

Недавно получил замечание от внештатного эксперта Мосгосэкспертизы на отчет о прогнозе влияния строительства канализации на грунтовые воды (8 существительных подряд - кошмар какой!). Кто в теме, тот знает, что это за филькина грамота (отчет, не замечание). Коллега углядела в отчете ошибку в главе «Математическая постановка численного решения геофильтрационной задачи». Эта глава кочует у меня из отчета в отчет методом copy-paste уже лет 15, если не больше, а подрезал я её в свое время у моего тогдашнего руководителя в «Водгео». Указания в чем конкретно была ошибка эксперт не предоставил. Пришлось внимательно всматриваться самому, что, не скрою, иногда весьма полезно.

В общем, ошибка была в самой-самой первой формуле:

\frac{\partial }{\partial x}\left ( k_{x} \frac{\partial h}{\partial x}\right )+\frac{\partial }{\partial y}\left ( k_{y} \frac{\partial h}{\partial y}\right )+\frac{\partial }{\partial z}\left ( k_{z} \frac{\partial h}{\partial z}\right )=0
Тогда как на самом деле эта формула должна выглядеть так:
\frac{\partial }{\partial x}\left ( k_{x} \frac{\partial h}{\partial x}\right )+\frac{\partial }{\partial y}\left ( k_{y} \frac{\partial h}{\partial y}\right )+\frac{\partial }{\partial z}\left ( k_{z} \frac{\partial h}{\partial z}\right )+W=0

Милый такой косячок, не находите?
Насколько я знаю, шаблон моего отчета (а особенно главы с мат. постановкой) давно уже разошелся по рукам. Если вы его используете, то не забудьте подправить там у себя.

Хорошая цитата

Британский ученый Джордж Бокс:

«Все модели неверны, но некоторые полезны».

На ту же тему: сложность модели не делает её автоматически более точной.

Геоподоснова

Иногда очень хочется найти того человека, который додумался создавать геоподосновы в формате Autocad, и заставить его разбирать файл с двумя сотнями слоёв, носящими названия 1-пс-пд-пж-23, содержащими разнотипные объекты, и, ко всему прочему, напрочь перепутанными. Ну так, чтоб часть отметок рельефа (без координаты Z, конечно) лежало в одном слое , часть в другом. И чтоб стена здания начиналась в одном слое и была линией красного цвета, а заканчивалась в другом и уже в виде миллиона мелких отрезков зеленого цвета.

Тампонаж разведочных скважин

Знаю, что меня читают высокопоставленные коллеги из области инженерно-геологических изысканий. Обращаюсь к ним: пожалуйста, внимательнее относитесь к вопросу ликвидации геолого-разведочных скважин. Уже не первый раз ко мне обращаются за консультацией с вопросом что делать, когда вода по стволу незатампонированной скважины поступает из нижележащего напорного горизонта в котлован. Все это превращается в большой геморрой для строителей и финансовые и репутационные издержки для изыскателей.

Дайджест ссылок

Hydrogeology, groundwater modelling and related geoscience online resources. Подборка ссылок на интересные гидрогеологические ресурсы. В основном там руководства по моделированию с помощью различных инструментов. На языке вероятного противника, разумеется.

Guidelines for Evaluating Ground-Water Flow Models. Руководство по оценке качества геофильтрационных моделей.

Ground-water flow modeling is an important tool frequently used in studies of ground-water systems. Reviewers and users of these studies have a need to evaluate the accuracy or reasonableness of the ground-water flow model. This report provides some guidelines and discussion on how to evaluate complex ground-water flow models used in the investigation of ground-water systems. A consistent thread throughout these guidelines is that the objectives of the study must be specified to allow the adequacy of the model to be evaluated.

BGS Groundhog Desktop. Программа для рисования геологических разрезов. Бесплатная.

We believe that you should have access to geological software which is powerful, without it being complicated or expensive. Our software is available in both no-cost "Community" and low-cost "Professional" editions. With Groundhog, our mission is to provide you with a simple, effective way of visualising and interpreting site data as well as developing conceptual and 3D digital geological models.

iMOD. Еще один бесплатный препроцессор для MODFLOW.

iMOD is an easy to use Graphical User Interface + an accelerated Deltares-version of MODFLOW with fast, flexible and consistent sub-domain modeling techniques. iMOD facilitates very large, high resolution MODFLOW groundwater modeling and also geo-editing of the subsurface.

Simple-Yet-Effective SRTM DEM Improvement Scheme for Dense Urban Cities Using ANN and Remote Sensing Data: Application to Flood Modeling. Если вам доводилось вычищать крыши домов или верхушки деревьев из модели рельефа, скачанной с сайта NASA, то вот тут этот процесс вроде как попытались автоматизировать.

Digital elevation models (DEMs) are crucial in flood modeling as DEM data reflects the actual topographic characteristics where water can flow in the model. However, a high-quality DEM is very difficult to acquire as it is very time consuming, costly, and, often restricted.

Global groundwater modeling platform. А вот самую «вкусную» ссылку я приберег напоследок. Вдумайтесь только в масштаб: бесплатная, браузерная, всемирная платформа для создания геофильтрационных моделей. Очевидно, что по гибкости и удобству такая платформа не способна тягаться с десктопными решениями, но тем не менее.

The MAGNET global modeling platform is built directly on Google or Microsoft Bing Map web applications. Either may be used to develop MAGNET models.

Эмпирическая формула для определения коэффициента фильтрации при откачке

Постоянно её забываю, поэтому решил тут записать, чтоб потом проще было искать, когда очередной раз забуду:

К=130*q/m
где:
q - удельный дебит скважины, л/с
m - мощность напорного горизонта, м
К - коэффициент фильтрации, м/сут

Б.В. Боревский, Б.Г. Самсонов, Л.С. Язвин "Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек". 1979

Surfer 17

Оказывается, в последней версии Surfer-а появился Кокригинг. Это довольно полезный в нашем деле алгоритм интерполяции, советую ознакомиться.

Дайджест ссылок

6 aquifers that every hydrogeologist should visit on a lifetime. Пособие для путешествий для гидрогеологов.

Water is the origin of life, and ground is the underlying layer where humanity has evolved therefore we should have a different perspective of groundwater because of the aforementioned and since it involves the two of the four elements of life from the Greek culture. However, the general public appreciation for groundwater resources is close to zero, even from water resources specialist only the hydrogeologist are the ones that really believe that groundwater flows, that gravity is the main driven force, that groundwater discharge has an upgradient flow, that there are zones of no flow and that groundwater travel times can take months, years, decades or centuries depending on the weather conditions and the porous media. Hydrogeologist had to conceive a new sense of the metrics, where the main interest is not a hydraulic parameter value, but the relation in orders of magnitude with other values.

How to do more Groundwater Modeling (or any modeling) in less amount of time. Как ускорить процесс моделирования. Забавно, но главная идея — перестать быть т.н. «гидрогеологом-по-вызову». Но если перестать им быть, то зачем тогда моделировать быстрее?

This article will describe top strategies to optimize the groundwater modeler work, but somehow the article has the intention to stop the “mercenary groundwater profile” as the person that is involved in a high number of projects, has to deliver great amount of reports, is always on meetings and it is at office more than 60 hours per week.

Websites where you can download complete groundwater flow models in MODFLOW. У меня периодически спрашивают, где нарыть примеры моделей. У меня теперь есть немного.

Just few websites had uploaded complete groundwater flow models in MODFLOW and are accessible to the general public. We have to admit that most of the websites come from public institutions in the US. We hope that in a near future we can have more resources to get model reports and the complete MODFLOW model.

Fault Zone Groundwater Flow Modeling with MODFLOW6 DISV and Model Muse -Tutorial. У меня в универе курсовая была посвящена похожей теме. Современные технологии, однако, далеко шагнули.

Conceptualization and simulation of groundwater flow in the area of influence of geological faults is really a challenge for numerical modelers. Besides the complexities and variety of faults there were some limitations of the numerical codes to simulate the mixed behaviour of faults and altered zones. We have developed an example tutorial to represent the main characteristics of groundwater flow in the fault zone for an applied case. The tutorial is developed in Model Muse with the MODFLOW DISV option for unstructured grid generation. Groundwater flow was analyzed on the water balance and a particle tracking simulation was done with MODPATH 7.

Modelling of a karst conduit system using Model Muse and MODFLOW-CFP. Схожая тема.

Karst systems are characterized by underground drainage systems formed by the dissolution of soluble rocks. The behaviour of these systems is hard to be conceptualized due to the uncertainty in the location and geometry of these underground caves and its connection with the porous media.

Spatial Data Management and Numerical Modelling: Demonstrating the Application of the QGIS-Integrated Platform at 13 Case Studies for Tackling Groundwater Resource Management. Жалко, конечно, что FREEWAT не поддерживает QGIS3, а возвращаться на устаревший уже QGIS2 даже ради замечательного FREEWAT не очень хочется.

The objective of this paper is to demonstrate the effectiveness of the QGIS-integrated FREEWAT platform and an approach combining spatial data management and numerical models to target groundwater management issues. FREEWAT is a free and open source platform integrated in a Geographic Information System environment and embedding tools for pre- and post-processing of spatial data and integrating numerical codes for the simulation of the hydrological cycle, with a main focus on groundwater.

Расчет-перерасчет

Года три назад я писал об одной особенности нашего законодательства, благодаря которой необходимо делать расчет влияния на грунтовые воды глубокозаглубленных зданий, даже если они в принципе с подземными водами никак не контактируют. К счастью, в СП 250.1325800.2016 этот момент особо подчеркнут (п.п.6.1.4):

Практически полное отсутствие взаимовлияния проектируемого сооружения и подземных вод характерно также для незначительного (менее 30 %) перекрытия водоносного пласта непроницаемым ограждением котлована (например, «стеной в грунте») при расположении подошвы фундамента сооружения выше уровня подземных вод. При этом результаты совместного рассмотрения гидрогеологических условий и проектных решений с обоснованием нецелесообразности дальнейших гидрогеологических расчетов также следует оформлять в виде пояснительной записки (заключения), включаемой в состав проектной документации.

Уже несколько отчетов заменил на такие вот пояснительные записки и не жалею. Как на это посмотрит экспертиза пока не понятно, а то есть отдельные специалисты — любители подменять нормативную базу тараканами из своей головы.

Расчет количества блоков модели

Сначала о грустном: ввиду претензий правообладателей пришлось удалить рубрику «Книжная полка гидрогеолога». Жалко конечно, но ничего не поделаешь.
Дабы подсластить пилюлю хочу поделиться одним расчетом, который будет полезен при обосновании смет на моделирование. В последнее время, в экспертизе довольно остро встал вопрос обоснованности размеров модели, размеров блоков и их количества. К счастью, в СП 250.1325800.2016 есть конкретные (ну не совсем уж конкретные, но хоть что-то) указания, какие надо брать величины.
По ссылке можно скачать Расчет количества блоков геофильтрационной модели согласно рекомендациям СП 250.1325800.2016. Документ открыт только для чтения, поэтому для ввода своих значений вам надо либо его скачать на локальный диск (если сохраните в формате Excel, то надо будет поиском и заменой заменить в документе pow на power), либо сохранить на свой персональный Google Drive. Но можно оставлять комментарии, особенно если обнаружились ошибки. Для сметного расчета я использовал такие значения параметров, дабы цена получалась наименьшая (но можно ввести любые, только будьте готовы к проблемам с их обоснованием в сметной экспертизе).

Как задавать область выклинивания водоносного горизонта

Среди некоторых специалистов «гидрогеологов» бытует мнение, что если рядом речка, то она обязательно должна быть включена в модель в качестве граничного условия. Даже если водоносный горизонт с ней гидравлически никак не связан и, к примеру, выклинивается на склоне террасы.

Не надо быть такими.

Границы выклинивания задаются либо как непроницаемые (т.е. граничное условие II рода с нулевым расходом) — если горизонт выклинивается на водоразделе, либо как граница типа Drain (III род с ограничением на то, что граница не может быть питающей) по кровле водоупора на участке выклинивания. Задавать там просто III род (GHB, River и т.п.) — ошибочно в большинстве случаев, не говоря уже о I роде.

Однако должен отметить, если модель достаточно детализирована, то этот пресловутый участок выклинивания теоретически может и сам собой «нарисоваться» если задать речку в правильном слое, смоделировать переток через водоупор и т.п., но нужно ли это при решении конкретной инженерной задачи — вопрос.

СП 250.1325800.2016 — «Здания и сооружения. Защита от подземных вод»

В прошлой своей записи я обещал поделиться мнением о новом СП 250.1325800.2016. Я вообще люблю обещать о чем-нибудь рассказать, а потом благополучно об этом забываю, но не в этот раз. Уж больно любопытный документ. Сразу скажу, что по моему скромному мнению, он достаточно толково написан, хотя содержит несколько, скажем так, спорных моментов. Вот, один из них:

6.3.2.2 При постановке расчетов «в понижениях» (6.1.13—6.1.14) верификация модели может быть выполнена на основе данных по эксплуатации водозаборных скважин, систем водопонижения и дренажей (их производительности и вызванных ими изменениях уровней подземных вод). В этом случае критерием достоверности построенной геофильтрационной модели служит удовлетворительное совпадение натурных и модельных изменений уровней подземных вод.

При моделировании в пределах небольших по размеру зон влияния водопонизительных или дренажных мероприятий, когда формирование водопритоков и воронки депрессии в основном определяется геофильтрационными параметрами, полученными на площадке строительства, верификацию геофильтрационной модели, построенной для решения «в понижениях», допускается не проводить.

Как я вижу этот пункт: с оговорками, ограничениями и допущениями специалисту законодательно дается возможность «лепить» модель как левая пятка пожелает. Ну, т.е. без верификации. Берем фильтрационные параметры «по лаборатории», ну ладно, пусть даже ОФР сделают, ограничиваем площадь моделирования тремя размерами здания и считаем задачу «в понижениях». Впрочем, надо отметить, что этот подход применим только для расчета водопонижения, но не для «барражного эффекта» (и об этом прямо сказано в обсуждаемом СП). И что-то я не припомню, чтоб считал за последние несколько лет модели только с водопонижением, но без барража (хотя некоторые, пожалуй, и можно было).

Вообще я иногда использую эти самые «решения в понижениях». В понижениях удобно на модели режим обрабатывать — нивелируются ошибки в высотной привязке пунктов наблюдения. Для прогнозных же расчетов, как мне кажется, этот подход в основном применим в рамках диапазонного анализа: с его помощью можно сравнительно просто и быстро показать особенности работы того же водопонижения при различных значениях параметров (той же проводимости, к примеру, раз уж мы без верификации работаем).


Пользуясь случаем, хочу передать привет авторам этого СП (я знаю, что как минимум один из них меня точно читает). Ну, а я пока пойду дальше документ читать.

И еще разок о сметах

Шесть лет назад (ужас какой, как быстро летит время!) я писал об особенностях осмечивания работ на моделирование. Насколько я понимаю, идея с обновлением методик расчета смет так и осталась лишь идеей. Проблемы же никуда не делись, однако маразм достиг новых высот, точнее — глубин. Теперь отчет по гидрогеологическому моделированию (кстати, а вы в курсе что теперь действует новый СП 250.1325800.2016, в котором весьма подробно это самое моделирование описано, но об этом замечательном документе я чуть попозже напишу) рискует получить замечания не только от эксперта-геолога, но и от эксперта по сметам. И тут начинается цирк с конями: «а почему у вас так много ячеек, а почему такая большая область моделирования, давайте вы сделаете ячейки побольше, а область поменьше, а то у нас смета слишком большая получается» и т.д. Если вдуматься, это же бред какой-то: я при моделировании должен подстраиваться под смету, лишь бы она за лимиты не вышла и размеры области моделирования выбирать не из гидрогеологических предпосылок, а под смету подгонять.

У меня есть грешок — я люблю делать большие по площади модели, мне так удобнее. Особенно, когда нет проблем с факт-матом. А само сооружение делается либо на модели-врезке (редко), либо у него просто сильнее дробится модельная сетка (чаще).

Вроде бы пока удается решить проблему со сметчиками указанием размеров именно модели-врезки или участка с подробной сеткой. Получается и нашим и вашим — и цена по смете разумная и модель переделывать не надо.

О постановке на кадастровый учет зон подтопления

Занятный момент обнаружился: оказывается, если какая-либо граница зоны подтопления пересекает урез реки, то при попытке поставить такую границу на кадастровый учет придет отлуп, т.к. с точки зрения валидатора такого не может быть.
Таким образом, типичный в общем-то случай, когда при глинистом ложе реки наблюдается слабая связь между уровнем грунтовых и поверхностных вод (а то и вовсе отрыв уровней и режим «дождевания»), оказывается «вне закона». Фактически приходится фальсифицировать расчетные зоны подтопления для прохождения валидации кадастровой службы.

Вакансия полевого гидрогеолога

В последнее время все чаще возникает необходимость в проведении серьезных гидрогеологических работ в различных отдаленных краях страны. К сожалению, в настоящий момент (и в ближайшем будущем) у меня нет возможности уезжать от цивилизации на длительное время. Та же ситуация у большинства знакомых коллег — дети, работа и вот это всё здорово приклеивают к месту.

Обращаюсь к уважаемым читателям блога, если у вас есть желание, возможность и достаточно квалификации для работы в качестве полевого гидрогеолога, то напишите мне на water+blog@alick.ru.

Работа предстоит тяжелая, но интересная в суровых, но красивых местах: Чукотка, Норильск, Приморье, Камчатка и др. Задачи обычно довольно стандартные: проведение опытно-фильтрационных работ с целью оценки водопритоков в подземные выработки и поиска месторождений подземных вод.

Жду ваши резюме на почте.

ОФР и моделирование

Даже среди умудренных сединами гидрогеологов довольно популярно мнение, что все эти ваши откачки совершенно не нужны при создании модели. Типа все подберем при калибровке. Накидаем «от фонаря» граничных условий (особенно тех, которые 4 рода, т.е. границ с разными фильтрационными характеристиками) и получим идеальный «диагональный график».
Должен заметить, этот подход возник не сам собой и не от хорошей жизни. Когда изыскатели 90% откачек просто рисуют (о художественной ценности этих «произведений» поговорим как-нибудь потом) — тут уж действительно, уж лучше бы их действительно и вовсе не было. Более того, из оставшихся 10%: 5 — проведены или обработаны неграмотно, а 4 — просто неудачные в силу разных обстоятельств. Так и остается 1% нормально проведенных удачных откачек с правильной обработкой. Маловато, прямо скажем. А еще бы с лупой присмотреться на эти откачки, так и вовсе окажется, что они такие удачные потому, что их «рисовал» не инженер-камеральщик, а более или менее грамотный гидрогеолог.
Вот так и получается, что не нужны откачки при моделировании — только проблем лишних создают, т.к. вынуждают потом отдельно объяснять почему принятые при моделировании параметры не совпадают с данными ОФР. И ведь не скажешь, что «ввиду очевидной фиктивности исходных данных, внимание мы на них обращать не будем», как бы этого ни хотелось.
Совсем другое дело, когда и ОФР и моделирование делает один и тот же специалист-гидрогеолог. Тут даже неудачный опыт может дать толику информации. Правда, далеко не все моделисты хорошо разбираются в откачках (чего греха таить, я и сам такой), но уж хотя бы пусть посмотрят. Поэтому я никогда не отказываюсь от приглашения поприсутствовать на реально проводимых заказчиком ОФР.

Уже ничего не стесняются

Совсем народ стыд и совесть потерял. Ребята вообще не палятся.

Крупнейший оползень в Боливии