مقدمة في الاختبار الهيدروليكي في الهيدروجيولوجيا

من خلال الجمع بين أكثر من 60 عاما من الخبرة الأكاديمية والبحثية و 90 عاما إضافية من الاستشارات الهيدروجيولوجية التطبيقية ، فإن كتاب مقدمة في الاختبار الهيدروليكي في الهيدروجيولوجيا هو كتاب كلاسيكي قريبا.

في مقابلة مع إيفرتون دي أوليفيرا ، المؤلفون ويليام دبليو ووسنر ، دكتوراه. أ. كامبل سترينجر ، MS ، PG ؛ وتوضح إيلين بويتر ، دكتوراه ، PE أنهم أرادوا تزويد قرائهم بالنظرية والأدوات الأساسية اللازمة لفهم التطبيق المسؤول لطرق الاختبار الهيدروليكي لتوليد خصائص هيدروجيولوجية على نطاق ميداني لأنظمة المياه الجوفية.
يؤكد كتابهم على المفاهيم والمبادئ والأساليب الأساسية حتى يتمكن قراؤهم من تطبيق الاختبارات الهيدروليكية والأساليب التحليلية بشكل صحيح.

حصل الدكتور ووسنر على فكرة هذا الكتاب بعد أن انتهى هو والدكتور بويتر من كتابة الخواص الهيدروجيولوجية لمواد الأرض ومبادئ تدفق المياه الجوفية.
This first book focused on laboratory methods and referenced field hydraulic testing methods but did not provide details on application.
Dr. Woessner felt another piece of work was needed that would address the hydraulic testing specifically—and on an introductory level.

مع العلم أنه لا يستطيع القيام بذلك بمفرده ، قام الدكتور Woessner بإشراك السيد سترينجر لخلفيته العملية في العمل الميداني والدكتورة بويتر لخبرتها في الرياضيات.
وشدد المؤلفون على أنه على الرغم من أن الثلاثة كانوا المجموعة الأساسية، إلا أن عددا من المراجعين وغيرهم من المتعاونين عملوا على هذا الكتاب أيضا.

ليس فقط الرياضيات

الهدف من الكتاب هو مساعدة علماء الهيدروجيولوجيا على فهم الاختبارات الهيدروليكية وما يمكن أن تعنيه هذه الاختبارات بالنسبة لهم في عملهم.
شعر المؤلفون أن علماء الهيدروجيولوجيا قد يخجلون أحيانا من الاختبارات الهيدروليكية لأنهم حذرون من الرياضيات المعنية ، وأرادوا كسر هذا الحاجز وإزالة الخوف من الرياضيات المتقدمة من خلال مساعدة قرائهم على فهم العملية برمتها.

على حد تعبير الدكتور بويتر: “نبدأ بالحديث عن الغرض من الاختبار حتى يفهم الناس سبب رغبتهم في القيام بذلك. ثم نقدم الكثير من الرسوم التوضيحية التي تقدم الإعداد المفاهيمي حيث يتم إجراء الاختبارات ونساعد الناس على إدراك أنهم بحاجة إلى فهم الإعداد الهيدروجيولوجي قبل تصميم اختباراتهم. من هناك ، ننتقل إلى كيفية إجراء الاختبارات وكيف يتم تصحيح البيانات الميدانية وتحليلها قبل الغوص في الرياضيات التي تدعم التفسير. وللمساعدة في جعل الرياضيات في متناول الناس ، نشرح الرياضيات خطوة بخطوة مع الكثير من الرسوم البيانية والأمثلة العملية. أضفنا أيضا روابط إلى التمارين في جميع أنحاء الكتاب حتى يتمكن القراء من العمل على المفاهيم أثناء قراءتهم “.

وأضاف سترينجر أنه على الرغم من أن الناس يخافون أحيانا من الرياضيات، إلا أنه في التطبيقات العملية، فإن الجزء المفاهيمي هو الأكثر أهمية لفهمه.
“نحن نرى ذلك طوال الوقت. يحاول الناس توصيل بيانات غير مناسبة لتحليلها رياضيا ، ثم يتوصلون إلى إجابات غير ذات معنى. لذا فإن التصور هو أهم شيء يجب أن يفهمه الناس. في هذه الأيام ، هناك أدوات عبر الإنترنت لمساعدة الأشخاص في الرياضيات. لذلك لست متأكدا من أن الفهم العميق للرياضيات ضروري لتطبيق هذه الأدوات بنجاح. من المهم أكثر أن يفهم الناس كيف يتم تطوير كل هذا وكيف يتم تطبيقه بالكامل “.

فهم الاختبارات

في الكتاب ، يوجه المؤلفون قرائهم من خلال أنواع مختلفة من الاختبارات الهيدروليكية.
يشرحون كيفية عملها وكيف تم تطويرها ، ولكن أيضا حدودها.
لأنه فقط من خلال فهم الاختبارات المختلفة يمكن لعلماء الهيدروجيولوجيا تطبيقها بشكل صحيح في عملهم الميداني ، وتعديلها عند الضرورة ، والحصول على بيانات دقيقة.

“يحاول الكتاب أن يقول إن الناس قد فعلوا ذلك من قبل وإليك ما توصلوا إليه” ، يوضح الدكتور ووسنر.
“والآن يمكنك استخدام النتائج التي توصلوا إليها – مع فهم ما هي القيود المفروضة على طريقة معينة. نحن نحاول تجاوز ذلك عندما لا تسير الأمور على ما يرام أو لا تتناسب بشكل جيد ، فهناك سبب لذلك. فكيف يمكنك التكيف؟ ماذا تفعل لمحاولة إجراء تقدير على الرغم من أنك تعلم أنه ليس الوضع المثالي؟ قد يشرح كتابنا سبب عدم نجاح الأمور أثناء الاختبار “.

يؤكد السيد سترينجر أن مفتاح إجراء الاختبار الخاص بك هو طرح الأسئلة الصحيحة.
“أهم شيء في إعداد الاختبارات هو أن نسأل ،” ما هي الأسئلة التي نحاول الإجابة عليها من خلال هذا الاختبار؟ ثم نحتاج إلى جمع المعلومات المتوفرة لنا مسبقا لفهم أكبر قدر ممكن عن النظام الذي يتم اختباره. عندها فقط يمكننا تصميم الاختبار ليناسب الإعداد وكذلك السؤال الذي نحاول طرحه “.

من البسيط إلى الأكثر تعقيدا

يساعد تنظيم الكتاب أيضا في جعل الاختبارات الهيدروليكية أكثر سهولة: يبدأ المؤلفون باختبارات أبسط قبل الانتقال إلى الاختبارات الأكثر تعقيدا.
بنفس الترتيب الزمني الذي تم تطوير هذه الاختبارات تاريخيا.

“لم نكن نفكر” أوه ، دعونا نتابع التطور التاريخي “.
يقول الدكتور بويتر: “بقدر ما بدأ هذا التطور التاريخي بتحليل بعض الظروف البسيطة ثم انتقل إلى ظروف أكثر تعقيدا. وهكذا نتقدم بنفس الطريقة المنطقية: من أبسط إلى أكثر تعقيدا. يبدأ الكتاب أيضا بتصميمات أسهل في التفسير ثم ينتقل إلى اختبارات أكثر صعوبة في التفسير. لذلك ننتقل من الاختبارات الأبسط والأسهل في التقييم والأكثر استخداما إلى الاختبارات الأكثر تعقيدا والأكثر صعوبة في التقييم والأقل استخداما.

يضيف الدكتور ووسنر: “نحن نزود قرائنا بالكثير من الأدوات المختلفة في كتابنا. على سبيل المثال ، ماذا لو لم يكن لديك بئر ضخ؟ أو ماذا لو كان لديك بيانات من اختبارات الأداء لحفاري الآبار الذين يحفرون بئرا ويضخونه لمدة ساعة أو ساعتين ويسجلون ما يحدث؟ لأنه في بعض الأحيان يكون هذا هو كل ما هو متاح وليس لديك الميزانية اللازمة لإجراء اختبار مربي أو أكثر مشاركة. هناك الكثير من البيانات التي يمكنك تفسيرها إذا كنت تعرف كيفية تفسيرها. لذلك نحاول إعطاء قرائنا بعض الأدوات لفتح تلك المنطقة والحصول على بعض التقديرات للخصائص الهيدروليكية حتى عندما لا يكون لديهم بيانات مثالية.

باليد ومع البرامج

يتضمن المؤلفون أيضا مناقشات حول البرامج والأدوات المتاحة على نطاق واسع للأشخاص لاستخدامها عند تفسير الاختبارات الهيدروليكية.
لكنهم يؤكدون على أهمية إجراء الحسابات يدويا.

يؤكد الدكتور بويتر أن جميع الأعمال في الكتاب يمكن أن تتم بالورق والقلم الرصاص.
“لأن هذه هي الطريقة التي فعلها علماء الهيدروجيولوجيا لفترة طويلة قبل أن يكون لدينا أجهزة كمبيوتر في متناول أيدينا. لكننا قدمنا أيضا الكثير من الروابط لمختلف خيارات البرمجيات التجارية والحرة.”

يوضح الدكتور ووسنر: “السبب الكامل وراء تصميم الكتاب بالطريقة التي هو عليها هو أنه عندما كنت أقوم بالتدريس ، كنت دائما أطلب من الطلاب القيام بتمرين مطابقة المنحنى يدويا. لأن هذا ما سيفعلونه في الميدان. هذه هي المنهجية المستخدمة لحل هذه المعادلات. وهكذا قدمنا ورقة رسم بياني في الكتاب.”

ويتابع قائلا: “وفيما يتعلق بأدوات البرامج التي يجب أن يمتلكها قراؤنا ، إذا كان لديهم أي نوع من البرامج التي يحبونها ، حتى PowerPoint أو Excel ، فيمكنهم فعل الشيء نفسه. تعد تقنية مطابقة المنحنى في البرامج المخصصة طريقة متطورة للقيام بما ستفعله يدويا. ولكن بعد ذلك لا يزال الأمر متروكا لعالم الهيدروجيولوجيا للنظر في تطابق المنحنى الذي تم إنتاجه بواسطة البرنامج ويسأل ، “هل هذا منطقي؟”

ملاحظات ختامية

عندما سئلوا عما إذا كان لديهم أي ملاحظات أخيرة ، شارك المؤلفون آمالهم في الكتاب.

أكد الدكتور ووسنر أنه “كان جهدا جماعيا حقيقيا ، لذلك آمل أن يقدر القراء ذلك. ونأمل أن يتم استخدام الكتاب لأنني أرى أنه يوفر الأدوات التي تحتاجها لتحليل وتطبيق الاختبار الهيدروليكي بشكل مناسب “.

“أود فقط أن أضيف” ، يلاحظ السيد سترينجر ، “أن هذه الاختبارات يمكن أن تضيف أيضا الكثير من المعرفة المفاهيمية إلى النظام لأن العديد من الأنظمة لا تتصرف بطريقة مثالية. وهكذا عندما تفكر في أنك تعرف شيئا عن نظام ما ثم ترى استجابة مختلفة. . . يمكن أن يكون كتابنا مفيدا جدا في فهم نظام معقد “.

يقول الدكتور بوتر: “آمل فقط أن يلتقط علماء الهيدروجيولوجيا الكتاب ويلقون نظرة”.
“أعتقد أنه مناسب تماما لدورات المياه الجوفية التمهيدية ، لكنني آمل أن يستخلص علماء الهيدروجيولوجيا ذوي الخبرة أيضا بعض الأفكار الجديدة منه. وهي مجانية وهو أمر رائع للغاية الآن لأن الكتب المدرسية باهظة الثمن “.

ويختتم الدكتور ووسنر قائلا: “أريد أن أوضح نقطة من ذلك. ربما لا يدرك الناس أن هذا كله عمل تطوعي. لم يتم تعويض أي من المؤلفين عن أي من كتب مشروع المياه الجوفية. ولذا آمل أن يدرك الناس أن الوقت والجهد الذي بذلناه في هذا الكتاب كان وقتا وجهدا نعتقد أنهما ضروريان “.