Сегодня в Российской Федерации стремительно развивается инновационный отечественный импортозамещающий программный комплекс геофильтрационного и геомиграционного моделирования «НИМФА», который предназначен стать отраслевым стандартным продуктом Госкорпорации «Росатом» для решения геоэкологических задач в самом широком диапазоне природно-техногенных условий. О достигнутых успехах и будущих перспективах этого уникального и необходимого российского программного продукта рассказывает главный специалист по моделированию – начальник отдела ГИС-технологий и математического моделирования Центра ОМСН ФГБУ «Гидроспецгеология» Андрей Алексеевич Куваев.
- Расскажите, пожалуйста, о предпосылках создания в России отечественной программы по моделированию миграции подземных вод?
- Математическое моделирование процессов миграции подземных вод требует специальных программных средств, позволяющих учесть широкий спектр физико-химических процессов и ориентированных на пользователя-гидрогеолога-геоэколога, не имеющего квалификацию математика-программиста. До последнего времени такое математическое моделирование процессов фильтрации и миграции выполнялось преимущественно на импортных программных продуктах, не прошедших аттестацию в НТЦ ЯРБ. В то же самое время использование в контуре «Росатома» только аттестованных программных продуктов является стандартным требованием. Российские предприятия ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ» и ФГБУ «Гидроспецгеология» совместно начали работы по созданию аналогичного российского программного комплекса «НИМФА» в 2014 году.
- Каковы основные задачи этого программного комплекса?
- Инновационный отечественный импортозамещающий программный комплекс «НИМФА» создается, в первую очередь, для оценки воздействия атомных объектов Госкорпорации «Росатом» на подземные, поверхностные воды и грунты с возможностью применения современных высоко параллельных супер-ЭВМ, а также персональных компьютеров. Программный комплекс предназначается как для проектных, так и для эксплуатационных расчетов, а также может быть использован для получения и формирования исходных данных для обоснования безопасности объектов использования атомной энергии в документах, представляемых в Госатомнадзор России в рамках процедуры их лицензирования, в том числе и при выводе объектов из эксплуатации.
- На каком этапе работ находится программный комплекс сейчас?
- Работы по данной теме выполнялись первоначально с 2014 года по программе, утвержденной в 2013 году в то время генеральным директором Госкорпорации «Росатом» Сергеем Владиленовичем Кириенко. В том же году в соответствии с программой были выполнены доработка, верификация и адаптация ПК «НИМФА» в части решения геофильтрационных задач с использованием в качестве верификационной базы геофильтрационных моделей объектов «Росатома», разработанных ранее ФГБУ «Гидроспецгеология». По результатам работ 2014 года в алгоритм гидродинамического блока ПК «НИМФА» были внесены изменения, что позволило получить результаты, полностью соответствующие стандартному программному комплексу «MODFLOW» Геологической службы США, который является международным стандартом и используется в качестве эталона.
В 2015 году была утверждена Актуализированная программа развития программного комплекса, учитывающая результаты работ 2014-2015 годов и современные вызовы. В ней мы продолжили адаптацию «НИМФЫ» с использованием верификационной базы геомиграционной модели площадки 6 ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ», разработанной ранее также ФГБУ «Гидроспецгеология».
В 2017 году мы закончили реализацию Актуализированной программы, прошли аттестацию в НТЦ ЯРБ и подготовили наш продукт для внедрения в качестве отраслевого стандартного программного продукта в практику работ по оценке воздействия объектов Госкорпорации «Росатом» на подземные, поверхностные воды и грунты. В рамках выполнения Актуализированной программы также был разработан и подготовлен к аттестации гидрологический модуль, предназначенный для расчетов переноса химического и радиоактивного загрязнений с поверхностными водами. Следует отметить, что эта задача актуальна для целого ряда предприятий «Росатома» – ФГУП «ПО Маяк», ОАО «ЧМЗ», бывшего КЧХК и многих других.
- По вашему мнению, какими конкурентными преимуществами обладает программный комплекс «НИМФА»?
- Геофильтрационные и геомиграционные модели объектов «Росатома», разработанные сегодня на основе ПК «НИМФА», обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с моделями, создаваемыми с применением используемых в настоящее время импортных программных комплексов, таких как GMS 10, PMWIN 8 и других.
В первую очередь, наш комплекс обладает высокой скоростью вычислений, что позволяет решать многовариантные задачи на сетках, включающих миллионы расчетных ячеек, и обеспечивает высокую оперативность калибровочных эпигнозных и прогнозных расчетов. Данное обстоятельство особенно важно при математическом моделировании масштабных объектов, характеризующихся сложными природно-техногенными условиями и содержащих большие объемы информации.
Также, мы можем использовать при вычислениях более детальные модельные сетки и, таким образом, учитывать природно-техногенные условия объекта. При этом наша технология позволяет учесть зависимость сорбционных свойств водовмещающих отложений от содержания растворенных солей в фильтрате, что обеспечивает более высокую надежность результатов модельных расчетов.
Наконец, в «НИМФЕ», по моему мнению, заложен значительный потенциал дальнейшего развития в части уточнения и повышения информативности результатов моделирования.
- На каких объектах уже сейчас используется российская «НИМФА»?
- В настоящее время на основе ПК «НИМФА» разработаны постоянно действующие геофильтрационная и геомиграционная модели площадок 6 и 14 ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ», района оз. Карачай ФГУП «ПО «Маяк», участка хвостового хозяйства ПАО «НЗХК» и площадки бывшего КЧХК, а также геофильтрационная модель ФГУП «ГНЦ НИИАР» и АО «ВНИИХТ». Разработанные модели позволяют получить количественную оценку воздействия ЯРОО на недра, грунтовые и поверхностные воды и обосновать при необходимости реабилитационные мероприятия.
Постоянно действующая гидрогеологическая модель участка хвостового хозяйства ПАО «ППГХО». Прогнозный ореол урана в подземных водах на 1000 лет: 1 – абсолютные отметки уровня грунтовых вод; 2 – скважины сети ОМСН; 3 – группа водозаборных скважин; 4 – 1-й пояс ЗСО Восточно-Урулюнгуйского водозабора; 5 – технологические водоемы; 6 – заболоченные участки; 7 – водотоки; 8 – населенные пункты- Расскажите, пожалуйста, о дальнейших планах по развитию программного комплекса?
- В настоящее время ФГБУ «Гидроспецгеология» и ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ» разработана программа «Внедрение инновационного отечественного программного продукта «Программный комплекс «НИМФА» в практику работ по оценке воздействия объектов «Росатома» на подземные, поверхностные воды и грунты в качестве отраслевого стандартного программного продукта в период с 2018 по 2021 годы». Программа подразумевает внедрение разработанных с помощью ПК «НИМФА» геофильтрационных и геомиграционных моделей на 4 предприятиях отрасли, а также дальнейшее совершенствование данного программного продукта. В частности, предусмотрено включение в ПК «НИМФА» модуля расчета цепочек радиоактивного распада и модуля автоматической калибровки, что расширит возможности использования программного продукта и повысит его эффективность при проведении расчетов.
