Живущее в прибрежной зоне население часто сталкивается с уникальными проблемами, связанными с доступом к пресной воде.
Как показало исследование, проведенное в Университете Барселоны с использованием популярного метода визуализации геофизической информации о недрах и программного обеспечения Seequent, теперь существуют новые, более совершенные и неинвазивные способы исследования и защиты подземных вод, от которых зависит благополучие местных сообществ.
Ресурсы поверхностных вод в прибрежных районах скудны, и управление подземными водами для обеспечения надежного снабжения пресной водой сталкивается с мозаикой взаимосвязанных проблем. Вторжение морской воды является обычным явлением и только усугубляется развитием городов, туризмом и сельским хозяйством. В результате активизируется добыча подземных вод, что приводит к дальнейшей инфильтрации соленой воды. Это самовоспроизводящаяся проблема, и небольшие водоносные горизонты особенно уязвимы.
Несмотря на то, что одним из возможных и привлекательных способов поддержки повторного использования сточных вод является их очистка путем пропускания воды через инфильтрационные пруды, гидрогеологические условия и задействованные процессы означают, что для успешного применения этого метода требуется знать устройство системы во всех деталях и тонкостях.
Какие же меры были приняты в испанском городе Порт-де-ла-Сельва для решения этой проблемы?
Раскрытие возможностей очистки грунтовых водоносных горизонтов
Власти Порт-де-ла-Сельва на северо-восточном побережье Пиренейского полуострова задействовали новаторский подход к применению технологии очистки подземных водоносных горизонтов (SAT) для повторного использования сточных вод в целях пополнения водоносных горизонтов, вода из которых предназначена для потребления людьми — что отчасти вызвано резким скачком населения в этом районе от 1000 человек зимой до 10 000 в месяцы отпусков.
Чтобы продемонстрировать надежность использования естественной очищающей способности почвы и водоносного горизонта (без необходимости озонирования или обратного осмоса), требовалось глубокое понимание гидрогеологических условий. В исследовании Университета Барселоны в качестве неинтрузивной технологии для получения подробной информации о недрах, необходимой для точного моделирования подземных вод, была выбрана методика визуализации геофизических данных — томография электрического сопротивления (ERT).
В ходе двух кампаний по замерам удельного электрического сопротивления междисциплинарная группа, состоящая из ученых, специалистов и студентов, собрала более 6300 точек данных, и для обработки и интерпретации этого массива информации исследовательская группа обратилась к партнерству программных решений Leapfrog Geo и AGS Res2DInv от Seequent.
Скорость понимания
”«Если бы у нас не было возможности легко интегрировать геофизические и литологические данные из скважин в программное обеспечение Leapfrog Geo, мы бы не смогли разработать модель водоносного горизонта и морской воды настолько быстро и с высокой степенью достоверности», — говорит Алекс Сендрос (Alex Sendrós).
Чтобы инвертировать данные об электрическом сопротивлении и превратить размытые представления о подземных водах в четкую картину, рабочая группа Алекса Сендроса использовала AGS Res2DInv, что позволило сократить количество ошибок и принимать обоснованные решения. В целях реализации интуитивно понятных рабочих процессов, быстрой обработки данных и предоставления инструментов визуализации исследователи внедрили Leapfrog Geo, при этом программные продукты AGS Res2DInv и Leapfrog Geo использовались совместно для создания комплексной базы геофизических и литологических данных по всей исследуемой области, чтобы обеспечить быстрое и эффективное функционирование всех процессов.
Предыдущие исследования по моделированию изучали только реакцию водоносного горизонта на дождевые осадки и откачку. Чтобы выяснить, где именно в толще недр соленая вода смешивается с пресной, необходимо отбирать пробы в разных точках контроля воды — сложная и трудоемкая операция, означающая, что для получения полной картины ученым приходится проводить измерения на разных глубинах и в нескольких местах.
Применение Leapfrog Geo упростило этот процесс. Изображения различных слоев горных пород и грунта, полученные в результате бурения скважин, и связанные с ними необработанные данные можно постепенно и быстро включать в трехмерную геометрию водоносного горизонта и в модели проникновения соленой воды с использованием инструментов условного моделирования.
В результате исследований с помощью томографии электрического сопротивления была получена важная информация о подземных условиях и выявлены такие проблемы, как высокая соленость и изменения, вызванные забором воды и способные помешать городским властям в их усилиях по эффективному управлению водными ресурсами.
Результаты помогли городскому совету принять решение о принятии эффективных мер. В число мероприятий вошло задействование переносной опреснительной установки в одном месте и подпитке неглубокого водоносного горизонта очищенной водой, чтобы гарантировать водоснабжение с использованием исключительно местных водных запасов.
Управление временем как ресурсом, надежные процедуры и завоевание доверия заинтересованных сторон
В ходе процедуры разработки модели исследовательская группа должна была эффективно тестировать различные сценарии, корректируя ключевые параметры, чтобы гарантировать точность и надежность модели. Чем меньше времени уходило на ввод данных, компиляцию и визуализацию результатов, тем больше времени исследователи могли уделять построению более надежных моделей с использованием предложенной методологии на других площадках и в более крупных масштабах.
«Все дело в распределении времени и работе с применением надежных процедур, особенно в области исследований, где мы работаем с большим объемом данных», — объясняет Алекс Сендрос. «Мы должны предоставить результаты высочайшего качества, чтобы убедить заинтересованные стороны и ученых принять этот подход».
В качестве примера рассмотрим этап анализа геофизических данных. Один геолог может превратить необработанные геофизические данные в полезные геологические модели, сделав их более доступными и управляемыми (этап 1) и интегрировать их в рабочий процесс Leapfrog (этап 2) без каких-либо затруднений. Менее чем за неделю другие члены рабочей группы также научились проходить двухэтапную процедуру с использованием AGS Res2DInv и Leapfrog Geo.
Исследовательская группа продолжит свою работу, используя рабочий процесс AGS Res2DInv и Leapfrog Geo для разработки процедур экологически ответственного управления водными ресурсами, одновременно увеличивая приверженность заинтересованных сторон тому повышению безопасности водоснабжения, которое технология SAT может обеспечить для прибрежных сообществ.