Hydrogeologia. Modelowanie przepływu wód podziemnych

Opis książki:

Od lat 70. ubiegłego stulecia obserwuje się intensywny rozwój metod modelowania przepływu wód podziemnych i migracji zanieczyszczeń w środowisku skalnym. Początkowo modelowanie fizyczne, później analogowe, a obecnie numeryczne stały się jednym z ważniejszych narzędzi warsztatu hydrogeologicznego. Dziś modelowanie numeryczne jest ogólnie stosowaną metodą zarówno w badaniach podstawowych, jak i utylitarnych. Obliczenia zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych, określenie stref ochronnych i projektowanie ujęć, szacowanie wielkości dopływów do kopalń i wyrobisk górniczych, ocena oddziaływania składowisk odpadów to tylko niektóre z zagadnień rozwiązywanych wsku-tek coraz powszechniejszego wykorzystania tych metod.
Rozwój technik komputerowych wraz z postępem w poznaniu procesów i zjawisk hydrologicznych zaowocowały lawinowym rozkwitem nowych kodów oraz pojawieniem się coraz to liczniejszych i lepszych wersji programów. Liczba programów symulujących omawiane procesy przekroczyła dziś już 500. Istniejące i ciągle ulepszane programy komputerowe pozwalają symulować nie tylko warunki jednorodne w systemach wielowarstwowych, ale również niestacjonarne procesy w strefie aeracji w układach porowych i szczelinowych. Obecnie możemy z duźą dokładnością określać procesy migracji związków chemicznych i substancji w fazie rozpuszczonej zarówno w wodzie, powietrzu, jak i łańcuchach pokarmowych. Możliwości modelowania zwiększyły się z rozwojem technik informatycznych i geograficznej informacji przestrzennej (GIS). Wyniki modelowania ilustrowane są mapami, trójwymiarowymi schematami i wykresami.
Do głównych zalet modelowania numerycznego zaliczyć należy szybkość obliczeń. Rozwiązanie złożonych równań opisujących przepływ wód podziemnych, uwzględniających kilka procesów jednocześnie, którym towarzyszą ogromne bazy danych, odbywa się obecnie w bardzo krótkim czasie. Względnie niskie koszty symulacji w relacji do klasycznych metod badawczych, np. wiertniczych, sprawiają, że metoda ta jest coraz powszechniej wykorzystywana.
W tomie tym dyskutowane będą również ograniczenia i niedostatki obecnych rozwiązań numerycznych (paradoks "słomy i sieczki", niepewności wyników itd.). Ograniczeniem metod modelowych jest zakres i dokładność danych wejściowych i parametrów opisujących analizowany układ. Krytycy modelowania uważają, że dła jednego zespołu danych istnieje wiele rozwiązań. Modelowanie to nie tylko biegłe posługiwanie się kodami komputerowymi i rozległymi bazami danych w celu produkowania szeregów cyfr i map. Modelowanie wymaga przede wszystkim zrozumienia procesów i zjawisk, podejścia systemowego w ich analizie i szczypty kunsztu, polegającego na połączeniu współczesnej matematyki ze zrozumieniem przyrody.
Polskie badania w zakresie modelowania numerycznego należały do światowej czołówki w latach 70. i 80. ubiegłego wieku. Stworzona wówczas biblioteka programów obliczeniowych (Hydry Lib) stała na wysokim poziomie europejskim i światowym. Na szczególne podkreślenie zasługują osiągnięcia ośrodków poznańskiego i warszawskiego, do których dołączyły zespoły z Krakowa, Wrocła-wia i Sosnowca. Postęp i rozwój w ostatnich latach spowodowały zwrócnie się w stronę łatwiejszej obsługi baz danych i podprogramów oraz prezentacji wyni-ków końcowych.
Odejście wielkich mistrzów modelowania w osobach prof. A. Wieczystego, dr. hab. Jacka Szymanki, prof. dr. hab. Tadeusza Macioszczyka i prof. dr hab. inż. Tatiany Bocheńskiej pozostawiło obszary badawcze i wyzwania dla młodszych pokoleń. W pracy tej omówiliśmy dorobek i osiągnięcia naukowe Profesor Tatiany Bocheńskiej.
Prezentowane wyniki służą wymianie doświadczeń i dyskusjom naukowym w tym zakresie. Instytut Nauk Geologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego oferuje forum do krajowej dyskusji i rozwijania metod modelowych. Ośrodek wrocławski od wielu lat szeroko wykorzystuje metodę modelowania hydrogeologicznego, co znajduje swój wyraz w publikacjach takich badaczy, jak T. Bocheń-ska, J. Kryza, J. Fiszer, P. Limisiewicz, L. Poprawski, J. Gurwin i S. Staśko.
Tom ten poświęcony jest modelowaniu procesu podstawowego do dalszych rozważań, a mianowicie przepływowi wód podziemnych, w skrócie geofiltracji, w oparciu o program MODFLOW.
Mamy nadzieję, że w latach następnych będziemy mogli kontynuować dyskusję nad zagadnieniami dotyczącymi procesów niestacjonarnych i skupiać się na transporcie mas w środowisku gruntowowodnym i migracji zanieczyszczeń.
Praca ta jest częścią programu Wrocławskiego Centrum Modelowania Pro-cesów Hydrologicznych. Centrum to zostało powołane w roku 2004 jako wyraz porozumienia trzech wrocławskich uczelni: Akademii Rolniczej, Politechniki } Wrocławskiej i Uniwersytetu Wrocławskiego.
Redakcja i autorzy tomu będą wdzięczni za uwagi i twórczą dyskusję celem wymiany doświadczeń w zakresie coraz lepszego wykorzystania metod modelowych w hydrogeologii.
Stanisław Staśko

Książka "Hydrogeologia. Modelowanie przepływu wód podziemnych" - Jacek Gurwin, Stanisław Staśko - oprawa miękka - Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego.