Latvijas Reģionālo hidroģeoloģisko modeļu īstenošanas vēsture Rīgas Tehniskajā universitātē (metodes un problēmas)

Abstract

Kopš 1993. gada Rīgas Tehniskā universitāte (RTU) ir piedalījusies Latvijas reģionālo hidroģeoloģisko modeļu īstenošanā: Reģionālais Modelis (REMO) „Lielā Rīga” veidots no 1993. gada līdz 1996. gadam un 2010. gadā uzsākts īstenot ERAF projektu „Hidroģeoloģiskā modeļa izveidošana Latvijas pazemes ūdens krājumu apsaimniekošanai un vides atveseļošanai” (vienošanās numurs Nr. 2010/0220/2DP/2.1.1.1.0/10 APIA/VIAA/011). Modelis REMO izveidots kopā ar bijušo Valsts Ģeoloģijas dienestu un paredzēts informācijas apkopošanai par Latvijas centrālās daļas Devona artēziskajām ūdensgūtnēm (Rīga, Jūrmala, Jelgava u.c.). Hidroģeoloģiskais modelis (HM) aptver 168km×156km platību. Režģa plaknes solis ir 4000m. Vertikālā virzienā REMO satur 10 horizontus, kurus atdala sprostslāņi. Kopīgais mezglu skaits N=43×40×10=17200. Modelēšanas rezultāti apkopoti karšu atlasā, kurš publicēts 1996. g. Modelis tika izmantots Rīgas pilsētas jauno pazemes ūdens avotu pētīšanai (1996.g.), Inčukalna gudrona dīķu areāla HM veidošanai (1998.g.) un ūdensgūtnes aprēķiniem Coca-Cola rūpnīcai (2009.g.) 1996.gadā reģionālā HM „Lielā Rīga” izveidošana bija ievērojams profesionāls sasniegums. Modeļa īstenošanai tika radīti un izmantoti jauni algoritmi un programmatūras rīki (galvenā modelējošā programma, ģeoloģisko datu interpolācijas programma, kura var izmantot līnijas kā datu nesējus, zemes virsmas reljefa karte kā robežnoteikums reģionālās infiltrācijas plūsmas automātiskai aprēķināšanai u.c.). Mūsdienu vērtējumā HM „Lielā Rīga” ir šādi trūkumi: -modelis aptver tikai centrālo Latvijas daļu; -modeļa realizācijas programmatūra ir oriģināls rīks, kura sekmīgai izmantošanai lietotājam (Valsts ģeoloģijas dienests) bija jāsaglabā cieša saite ar autoriem. Pēc 1996. gada šāda saite nepastāvēja un tāpēc HM tika izmantots tikai RTU; -modeļa plaknes aproksimācijas solis 4000m ir pārāk liels; -modeļa izmantotā kvazi-trīsdimensiju galīgo starpību aproksimācijas shēma nedod precīzu saskaņojumu ar licenzētām programmatūrām, kuras izmanto ūdens daļiņu un piesārņojuma kustības modelēšanai. Valsts ģeoloģijas dienestam pēc 1996. gada zuda aktīva vajadzība izmantot HM „Lielā Rīga” šādu iemeslu dēļ: -tika pieņemts un īstenots lēmums par Daugavas plašu izmantošanu Rīgas pilsētas ūdens apgādei; -visā Latvijā pazemes ūdens patēriņš būtiski samazinājās. Laika posmā starp REMO un jauno ERAF projektu RTU Vides modelēšanas centrs, realizējot praktiskos uzdevumus, būtiski pilnveidoja prasmes, metodes un rīkus HM veidošanai: -HM tiek veidoti komecprogrammatūras Groundwater Vistas (GV) vidē; Šī programmatūra tiek regulāri modernizēta (šobrīd izmanto GV5 versiju) un tiek plaši izmantota Eiropā un pasaulē; GV ietver plašu specializēto rīku klāstu: MODFLOW, MODPATH, MT3D u.c., kurus pilnveido ASV ģeoloģijas dienests; -vairākkārt modernizēts (1999.g., 2007.g.) RTU izstrādātais ģeoloģisko datu interpolācijas rīks; -pilnveidota metodika, kura paredz zemes virsmas reljefa kartes izmantošanu infiltrācijas plūsmas realizācijai; -aprobēta HM īstenošanas metode, kura neprasa (vismaz modeļa būves sākumā) izmantot reālo ģeoloģiskās vides ģeometriju. ERAF projektā (2 gadi īstenošanai, finansējums 140900Ls) īstenotais HM būs daļa no Latvijas Vienotās vides informācijas sistēmas, kuru uztur Latvijas Vides, ģeoloģijas un meteoroloģijas centrs (LVĢMC). Modeļa esamība uzlabos šīs sistēmas kvalitāti, jo būs publiski pieejami dati, kuri nepieciešami pazemes ūdens resursu racionālai pārvaldībai un Eiropas Savienības direktīvu īstenošanai pirmajam plānošanas ciklam (2004.g.-2015.g.). Latvijas HM aptvers 475km300km areālu aktīvajai pazemes ūdens zonai (līdz Pērnavas horizontam), kuru Latvijā izmanto dzeramā ūdens apgādei. Modelis tiks realizēts GV vidē, plaknes aproksimācijas solis 500m, izmantojot pilno trīsdimensiju galīgo starpību aproksimācijas shēmu. Galvenie HM īstenošanas pasākumi ir šādi: -prasību saskaņošana ar LVĢMC par HM kā Vienotās vides informācijas sistēmas moduli; modeļa