Показ моделей: что умеет «Логос Гидрогеология»

Программный комплекс для моделирования движения подземных вод «Росатом» вывел на рынок в декабре 2021 года. И, как оказалось, очень вовремя — полностью отечественный продукт вызывает большой интерес у недропользователей, региональных властей и проектных организаций.

Вначале была «НИМФА»

Раньше разработка «Логос Гидрогеология» называлась «НИМФА». Это САЕ-система (computer aided engineering), которая визуализирует развитие процесса в пространстве и времени. Создал программный комплекс РФЯЦ-ВНИИЭФ вместе с «Гидроспецгеологией» по заказу «Росатома». Разработка началась в 2014 году, в 2017-м комплекс был готов и прошел аттестацию в Научно-техническом центре по ядерной и радиационной безопасности (НТЦ ЯРБ).

Первыми пользователями системы стали Горно-химический и Сибирский химический комбинаты. Для них построили гидрогеологические модели распространения радионуклидов в подземных водах вокруг предприятий. Раньше такие расчеты делали на зарубежных программных пакетах, которые не были аттестованы в НТЦ ЯРБ, а это обязательное требование для отраслевых программ.

«НИМФА» рассчитывала насыщенную и ненасыщенную фильтрацию жидкости переменной плотности в пластах, массоперенос примесей, гидродинамическую дисперсию, молекулярную диффузию, сорбцию и десорбцию, теплопроводность, поверхностный сток и течения по руслам. В 2018–2021 годах в систему вошли модули расчета цепочек радиоактивного распада и автоматической калибровки.

В 2021 году «НИМФА» стала модулем линейки цифровых продуктов «Логос», объединяющий системы математического моделирования с использованием суперкомпьютеров.

Новые опции

Чтобы «Логос Гидрогеология» стала полноценным пользовательским продуктом, был доработан интерфейс для задания начальных данных расчетов, обработки и анализа результатов, переработано руководство пользователя, созданы обучающие материалы. Продукт получил полноценную техподдержку, сервер системы лицензирования (он нужен для выдачи лицензий разных видов и на разное время), инсталлятор и систему сборки дистрибутива с тестированием. Последний используется для компоновки различных модулей, которые входят в итоговый комплект для конкретного клиента.

В этом году в «Логосе Гидрогеологии» появится возможность учитывать геохимические зависимости при расчетах миграции радионуклидов и нитратов в подземных водах, новый интерфейс пользователя и свой раздел на общем сайте «Логоса». Кроме того, разработчики планируют подать документы в НТЦ ЯРБ на аттестацию нового продукта.

Функционал системы на 95% соответствует зарубежным аналогам. В недостающие 5% входят расчеты денитрификации, испарения корневой зоны почвы и некоторые другие. Их не включили в систему, потому что они не были нужны заказчикам. Если они кому-то понадобятся, их оперативно внедрят, заверили разработчики.

Как это работает

Модель создается в три этапа: препроцессинга, счетной части и постпроцессинга.

На этапе препроцессинга строится концептуальная модель, которая работает с объектами и их свойствами. Задаются параметры геологической модели, гидрогеологической схемы, свойства пород и загрязнителей, параметры калибровки, настройки расчета и т.д. На уровне препроцессинга «тяжелая» для расчетов сеточная модель не строится, поэтому экономится оперативная память, а само моделирование происходит быстрее, чем, например, в наиболее распространенной зарубежной системе Modflow.

Затем сформированная модель проверяется встроенным валидатором на наличие первичных ошибок. Обнаружив их, система выдает пользователю отчет с рекомендациями по исправлениям.

Счетная часть отображает концептуальную модель в сеточную. Для решения системы линейных уравнений используется решатель LparSol, разработанный РФЯЦ-ВНИИЭФ. Он нужен для «тяжелых» вычислений: расчеты для региональной сеточной модели высокой детализации не поместятся в память обычного ПК. Плюс использование суперкомпьютера радикально ускоряет вычисления. Например, геомиграционные модели реальных территорий объемом в 2–3 млн счетных ячеек на программе MT3DMS на обычном ПК рассчитывались 10–20 часов, на суперкомпьютере — не более 15 минут. Впрочем, на обычном ноутбуке «Логос Гидрогеологию» тоже можно установить, программа будет использовать все доступные ядра компьютера. Но в этом случае использование сеточной модели будет ограничено параметрами компьютера.

На этапе постпроцессинга результаты расчетов обрабатываются и визуализируются. Визуализировать можно поверхности грунтовых вод, линии траекторий движения загрязнителей, двух- и трехмерные ореолы загрязнений, динамику процессов и другие данные.

Кому это надо

«Логос Гидрогеология» будет полезна всем, кому необходимо оценивать воздействие промышленных и техногенных объектов (от предприятий до свалок) на грунты и подземные воды в нормальном и аварийном режимах. Также система пригодится для прогнозирования затоплений и подтоплений — как сезонных, так и при строительстве гидросооружений.

«Логос Гидрогеология» может заинтересовать горнодобывающие и строительные компании, организации, занимающиеся геоэкологической экспертизой и проектированием, МЧС, областные администрации, учебные заведения. Уже сейчас «НИМФУ» и «Логос Гидрогеологию» используют более 70 российских предприятий из разных отраслей.

Для региональных властей и министерств «Логос Гидрогеология» может создавать цифровые двойники обширных территорий с гидрогеологическими объектами и процессами. В РФЯЦ-ВНИИЭФ отмечают, что пока не встречали цифровые продукты, которые создавали бы сеточные модели, состоящие из 1 млрд ячеек, на нескольких тысячах вычислительных ядер.

Как купить

Продает лицензии компания «Русатом — цифровые решения». Купить можно как само ПО с установкой на мощностях клиента, так и услугу по созданию модели. Во втором случае цена будет зависеть от качества исходной геологической информации и необходимости получить дополнительные данные, количества, вида объектов и их свойств, строения местности. Средний чек на исследования с помощью «Логос Гидрогеологии» силами РФЯЦ-ВНИИЭФ составляет 5 млн рублей. Четыре организации за пределами отрасли уже готовы заключить новые соглашения, идет оформление документов.

ПРИМЕРЫ РАБОТ

Модель площадки Балтийской АЭС. Построены геофильтрационная и геомиграционная модели района станционной площадки. Обосновано безопасное местоположение и объем водозабора для Балтийской АЭС. На основе модели показано, что понижение уровня подземных вод на водозаборных скважинах при планируемом отборе воды не превысит предельно допустимого, а депрессионная воронка не достигнет площадки строительства.

Модель района кимберлитовой трубки «Архангельская» месторождения им. М. В. Ломоносова. Получен прогноз изменения гидродинамического режима при эксплуатации месторождения, подготовлены рекомендации по организации системы мониторинга состояния горных пород месторождения.

Модель Илецкого месторождения каменной соли. Определены наиболее вероятные участки развития поверхностного и глубинного карста. Обосновано, что основной объем загрязняющих компонентов — хлоридов и сульфатов, поступает в реки, протекающие в районе месторождения, за пределами территории рудника, а эксплуатация рудника № 2 не оказывает негативного воздействия на качество подземных и поверхностных вод.

Виталий Пронин
Начальник научно-исследовательской лаборатории, РФЯЦ-ВНИИЭФ

— Возросла актуальность использования отечественных программных комплексов в области трехмерного моделирования для усиления экологической безопасности промышленных проектов в различных отраслях и регионах нашей страны. Возможность создавать региональные цифровые двойники территорий с учетом множества гидрогеологических объектов, процессов, параметров и вариантов расчетов с использованием современных вычислений на суперкомпьютерах — уникальное преимущество нашего цифрового решения. Мы не встречали упоминаний о том, что сеточная модель, созданная с помощью других продуктов гидрогеологического направления, может содержать порядка 1 млрд ячеек и что расчеты могут проводиться на нескольких десятках тысяч вычислительных ядер.