авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТА

ГЕОЭКОЛОГИИ РАН

ИНСТИТУТ ВОДНЫХ ПРОБЛЕМ РАН

КАФЕДРА ГИДРОГЕОЛОГИИ МГУ ИМ. М.В. ЛОМОНОСОВА

ЗАО

«ГЕОЛИНК-КОНСАЛТИНГ»

ФГУП «ГЕОЦЕНТР – МОСКВА»

ЗАО «НИиПИ ЭКОЛОГИИ ГОРОДА»

АНО УКЦ «ИЗЫСКАТЕЛЬ»

ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

ПО МАТЕМАТИЧЕСКОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ

В ГИДРОГЕОЛОГИИ

МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ

МОСКВА 2008 Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии 3 СОДЕРЖАНИЕ Стр.

Гриневский С.О., Поздняков С.П.

ПРИНЦИПЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ИНФИЛЬТРАЦИОННОГО ПИТАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ОСНОВЕ ГЕОГИДРОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ Гриневский С.О., Преображенская А.Е.

ОЦЕНКА РАЗГРУЗКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ЭВАПОТРАНСПИРАЦИЕЙ МЕТОДАМИ МОДЕЛИРОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ЮЖНОГО ДАГЕСТАНА) Громов В.Е., Пашковский И.С.

ПОСТРОЕНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИМЕРЕТИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ Лёхов А.В.

ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИГРАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ОДНОКОМПОНЕНТНОЙ ПОСТАНОВКЕ (MT3D И АНАЛОГИ) Тер-Мартиросян З.Г.

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ МАССИВОВ ГРУНТОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ Шестаков В.М., Ван Пин, Куваев А.А., Гончаренко Д.Б.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ОЦЕНКЕ ЭКСПЛУАТАЦИОНЫХ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ВОДОЗАБОРЕ Г. УЛЬЯНОВСКА Алферова Н.С.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ОЦЕНКЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ Артамонова Н.Б., Калинин Э.В., Панасьян Л.Л.

ПРОГНОЗ ОСЕДАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ ПРИ ОТКАЧКЕ ФЛЮИДА ИЗ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ Базин А.А., Бакулин В.Е., Горев В.В., Горев И.В., Глазунов В.А., Губкова Г.Н., Дерюгин Ю.Н., Зеленский Д.К., Козелков А.С., Новиков И.Г., Павлуша И.Н., Панов А.И., Рябов Е.И., Сизова Л.И., Шемарулин В.Е., Храмченков М.Г., Чекалин А.Н., Савельев А.А., Конюхов В.М., Румынин В.Г., Хархордин И.Л.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОМЕХАНИКЕ КАК СОВРЕМЕННЫЙ ИНСТРУМЕНТ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГИДРОЭКОЛОГИИ Базин А.А., Бакулин В.Е., Горев В.В., Горев И.В., Глазунов В.А., Губкова Г.Н., Дерюгин Ю.Н., Зеленский Д.К., Козелков А.С., Новиков И.Г., Павлуша И.Н., Панов А.И., Рябов Е.И., Сизова Л.И., Шемарулин В.Е., Храмченков М.Г., Чекалин А.Н., Савельев А.А., Конюхов В.М., Румынин В.Г., Хархордин И.Л.



ПАКЕТ ПРОГРАММ НИМФА ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ Байдарико Е.А., Поздняков С.П.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОСХОДЯЩЕЙ ПЛОТНОСТНОЙ КОНВЕКЦИИ ПРОМСТОКОВ В НЕОДНОРОДНОМ ПЛАСТЕ Барцев О.Б., Никаноров А.М., Барцев Б.О.

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ГИДРОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ ФОРМАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ УСЛОВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СРЕД НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ Бурлин М.Ю., Каримов Р.Х., Киселев А.А., Копылов А.С., Куранов П.Н., Расторгуев А.В., Волкова Е.В., Расторгуев И.А.

ИССЛЕДОВАНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С РАЗРАБОТКОЙ И ОБОСНОВАНИЕМ ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ, ПРОВОДИМЫЕ В ЗАО «ДАР/ВОДГЕО»

Бурячок О.В.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД (НА ПРИМЕРЕ УФИМСКОЙ ГОРОДСКОЙ СВАЛКИ) Вишняк А.И., Четвёркин И.А., Новиков В.П.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ДАННЫМИ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРОД С ГЛУБИНОЙ Гаев А.Я, Алферов И.Н., Алферова Н.С.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Гридневский А.В., Шеина С.Г.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО РЕЖИМА ПОДТОПЛЕНИЯ Г. ШАХТЫ пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Дидович М.Я., Игнатьева А.Л., Кондратьев Н.Н., Крылова Е. В.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ГЕОФИЛЬТРАЦИОННАЯ 3-D МОДЕЛЬ САНГТУДИНСКОЙ ГЭС-1 НА Р. ВАХШ Зазимко А.Я., Сорокина Т.А.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИСХОДНЫМИ ДАННЫМИ НА ПРИМЕРЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ВОДОЗАБОРА Г.ЮРМАЛА Куваев А.А., Гончаренко Д.Б., Семенов М.Е МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗГРУЗКИ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РЕКУ В РАЙОНЕ ХВОСТОХРАНИЛИЩА Курмангалиева А.Р.

ПРОГНОЗ ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ОСНОВАНИИ СООРУЖЕНИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬНЫХ И СТАЦИОНАРНЫХ ВОДОПОНИЖЕНИЯХ Лехов М.В.

ПРОГРАММА АНАЛИТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОДОПОНИЖЕНИЯ PRITOK Лымарева О.А., Брускова В. В., Перепичай А.Ф.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ Макушин Ю.В., Четвергов Д.Н.

ПОСТОЯННО ДЕЙСТВУЮЩИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ – КАК ОСНОВА МОНИТОРИНГА ПОДЗЕМНЫХ ВОД Мархилевич О.К.

ПРИМЕНЕНИЕ (ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ) РАЗЛИЧНЫХ ПРОГРАММ (РАЗРАБОТОК) МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГРАЖДАНСКОГО И ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Мархилевич О.К., Степаненко И.А., Крохичева И.В.

ГЕОФИЛЬТРАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НА ПОЙМАХ БОЛЬШИХ И МАЛЫХ РЕК (НА ПРИМЕРЕ ПОЙМЫ МОСКВА-РЕКИ) Матафонов Е.П.

ВОДНОБАЛАНСОВЫЕ СТАЦИОНАРЫ В ЗАДАЧАХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И НАПРАВЛЕНИЕ ИХ РАЗВИТИЯ Музыкин В.П., Степурко Е.И.

К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ГРАНИЦ ЗОН САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ХОЗЯЙСТВЕННО – ПИТЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ Муленкова Е.В., Николаев А.П.

ОБОСНОВАНИЕ ГРАНИЦ САНИТАРНО-ЗАЩИТНЫХ ЗОН ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ФАКТОРУ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ Никитина Ю.Г., Мылтыкбаева А.Т., Садырбаева Г.А., Дуйсебаев Б.О., Раисов Б.Р., Раисов Б.Б., Поезжаев И.П., Мырзабек К.А.

ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНЫХ КОДОВ Николаев А.П.





ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПОВЫШЕННОГО УРОВНЯ ОТВЕТСТВЕННОСТИ В Г.МОСКВЕ Никулина-Основская М.А., Брускова В.В.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТОВ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕРРИТОРИЙ Никулин-Основский М.А.

ГЕОФИЛЬТРАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПРОЕКТОВ ВЫСОТНОГО И ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В МОСКВЕ Полшкова И.Н.

ПОСТОЯННО ДЕЙСТВУЮЩИЕ МОДЕЛИ – СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ Потапова Е.Ю., Рошаль А.А.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ХВОСТОХРАНИЛИЩ ЛЕБЕДИНСКОГО ГОКА Прилепин В.М.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МИГРАЦИИ ХЛОРИРОВАННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ ПОД ХРАНИЛИЩЕМ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Никитина Ю.Г., Мылтыкбаева А.Т., Садырбаева Г.А., Дуйсебаев Б.О., Раисов Б.Р., Раисов Б.Б., Поезжаев И.П., Мырзабек К.А.

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ GROUNDWATER MODELING SYSTEM (GMS) ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО СКВАЖИННОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА Саевец Т.Н., Вечканова Т.И., Полшкова И.Н.

ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГЕОФИЛЬТРАЦИИ Саевец Т.Н., Вечканова Т.И., Полшкова И.Н.

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОФИЛЬТРАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗА ПОДПОРА ПРИ ПОДЪЕМЕ УРОВНЯ ЧЕБОКСАРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ДО ОТМЕТКИ 68 М Султанов Л. Н.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЖИЖЕННОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ПРИ ДОБЫЧЕ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ГЛУБОКИХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР Фельдман А.Л., Рыбникова Л.С., Рыбников П.А.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД В ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫХ РАЙОНАХ Фетисов В.В.

ГЕОФИЛЬТРАЦИОННАЯ СХЕМАТИЗАЦИЯ НАДСОЛЕВОЙ ТОЛЩИ НОВО-СОЛИКАМСКОГО УЧАСТКА ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ Хархордин И.Л., Горев И.В.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МИГРАЦИИ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ (NIMFA-PHREEQC) Шарафутдинов Р.Б., Талицкая А.В.

ПРОГНОЗНЫЙ РАСЧЕТ МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ С ЗАГРЯЗНЕННЫХ УЧАСТКОВ ТЕРРИТОРИИ ГП «МЗП» Швец В.М., Прозоров Л.Б., Мартьянов В.В., Платонова А.В., Корнева С.А.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В МОРЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ Экдышман А.С., Вопилова А.С.

ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ Г.АШХАБАДА ОТ ПОДТОПЛЕНИЯ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ВОДОПОНИЖЕНИЯ пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии ПРИНЦИПЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ИНФИЛЬТРАЦИОННОГО ПИТАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ОСНОВЕ ГЕОГИДРОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ Гриневский С.О., Поздняков С.П.

Кафедра гидрогеологии МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия Оценка инфильтрационного питания подземных вод, как главного ресурсообразующего фактора их формирования в зоне активного водообмена, до сих пор является проблемной задачей, несмотря на ее очевидную научно-практическую значимость. Разработанные и широко использующиеся балансовый, геолого-гидрологический и гидродинамический методы оценки инфильтрационного питания и ресурсов подземных вод в региональных (1:100 000 и менее) масштабах имеют целый ряд известных ограничений, существенно снижающих точность и практическую значимость полученных на их основе количественных показателей.

Рассматриваемые методические принципы региональной оценки инфильтрационного питания базируются на построении типовых моделей, отражающих главные метеоклиматические, почвенно ландшафтные и гидролого-гидрогеологические факторы его формирования. Принципиальная структура таких моделей состоит из 2-х блоков.

Первый блок, ландшафтно-метеоклиматический, объединяет модели выпадения и трансформации осадков на поверхности земли /1/. Исходными данными для моделирования являются метеорологические (суточные значения осадков, температуры воздуха и солнечной радиации, сгенерированные на основе наблюдений с помощью модели Ричардсона /3/) и ландшафтные (тип ландшафта и индекс развития растительности, характер почвенного покрова, номер кривой поверхностного стока, коэффициент стаивания и т.д.) характеристики. В результате моделирования рассчитывается баланс влаги на поверхности водосбора с учетом накопления и таяния снега – испарение с поверхности растительности, склоновый сток и впитывание в почву, а также значения потенциальной эвапотранспирации, характеризующие водно-энергетический потенциал ландшафта.

Второй блок представлен моделью нестационарного влагопереноса в зоне аэрации с учетом отбора влаги корнями растений и испарения из почвы /2/. Исходными данными для моделирования являются водно-физические свойства почвенного покрова и пород зоны аэрации, характеристики корневой зоны. В качестве верхнего граничного условия на поверхности почвы используются полученные в первом блоке суточные величины потенциальной эвапотранспирации и впитывания. В качестве нижнего граничного условия используется заданная высота давления, соответствующая заданной глубине залегания уровня грунтовых вод. В результате расчетов оцениваются: испарение из почвы, транспирация растительностью и отток на зеркало грунтовых вод – собственно, инфильтрация.

Использование таких моделей, отражающих типовые условия формирования водного баланса на поверхности земли и в зоне аэрации для оценки инфильтрационного питания подземных вод в региональном масштабе, основано на поэтапном решении следующих задач.

1. Районирование рассматриваемой территории по комплексу метеорологических, ландшафтных, почвенных, гидрологических и гидрогеологических факторов с выделением участков речных бассейнов, отличающихся по условиям формирования водного баланса поверхности водосбора, почвенного покрова и зоны аэрации.

2. Проведение схематизации типовых ландшафтных, гидрологических, почвенных и гидрогеологических условий для выделенных районов и обоснование их параметрических характеристик для построения моделей трансформации осадков на поверхности водосбора и влагопереноса в зоне аэрации.

3. Моделирование типовых ландшафтно-климатических условий на поверхности водосбора и влажностного режима зоны аэрации и количественная оценка среднемноголетних составляющих водного баланса водосбора – величин суммарной эвапотранспирации, поверхностного (склонового) стока и инфильтрации.

4. Верификация расчетных элементов баланса типовых ландшафтно-климатических и гидролого-гидрогеологических условий для речных бассейнов площадью свыше 1,5-2 тыс.км2, в границах которых происходит полное дренирование горизонтов зоны активного водообмена.

Верификация проводится на основе сравнения фактических значений среднемноголетнего расхода речного стока в замыкающем створе бассейна и суммой расчетных среднемноголетних расходов инфильтрационного питания и склонового стока, вычисленных для всех типовых условий водосбора с учетом площади их распространения, и достигается путем корректировки параметров типовых моделей.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии 5. Построение итоговой карты среднемноголетнего инфильтрационного питания подземных вод с отражением количественных закономерностей его изменения в зависимости от положения уровня грунтовых вод.

Представленная методика оценки инфильтрационного питания подземных вод отличается жестким балансовым «контролем», как на границах внутренних взаимосвязанных численных моделей, так и в границах всего рассматриваемого геогидрологического цикла – за счет строгого соответствия расчетных величин инфильтрационного питания граничным условиям поступления влаги на поверхность бассейна (осадки) и ее отвода (речной сток), которые достаточно однозначно характеризуются фактическими данными.

Рассмотренная методика оценки инфильтрационного питания иллюстрируется на примере построения карты инфильтрационного питания юго-западной части Московского артезианского бассейна (Калужская область). При этом анализируются региональные закономерности составляющих водного баланса речных бассейнов территории в зависимости от природной изменчивости метеоклиматических, ландшафтных и гидролого-гидрогеологических условий.

Литература:

1. Шестаков В.М. Поздняков С.П. Геогидрология М., 2. Simunek J., Seyna M., van Genuchten M.Th. “The Hydrus-1D Software Package for Simulating the One-Dimensional Movement of Water, Heat and Multiple Solutes in Variably Satured Media”- U.S. Salinity Laboratory, Agricultiral Research Service, U.S. Departament of Agriculture Riverside, California, 3. Richardson, C. W., and Wright, D. A. "WGEN: A model for generating daily weather variables," ARS 8, Agricultural Research Service, USDA. 83 pp. 1984.

ОЦЕНКА РАЗГРУЗКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ЭВАПОТРАНСПИРАЦИЕЙ МЕТОДАМИ МОДЕЛИРОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ЮЖНОГО ДАГЕСТАНА) Гриневский С.О., Преображенская А.Е.

Кафедра гидрогеологии МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия Изучение роли эвапотранспирационной разгрузки подземных вод в общем водном балансе территории и ее количественная оценка проведены для Самур-Гюльгерычайской аллювиально пролювиальной равнины (АПР) Южного Дагестана. Данная структура, принадлежащая западной периферии Кусарской АПР и частично расположенная в пределах Республики Азербайджан, сложена песчано-гравийно-галечными отложениями слившихся конусов выноса с обильным питанием подземных вод и слабой расчлененностью поверхности. Геолого-гидрогеологическое строение Самур Гюльгерычайской АПР характеризуется типичной зональностью, определяющей условия формирования, транзита и разгрузки потока подземных вод при его относительной балансовой замкнутости /1/.

Главной приходной статьей баланса потока (74%) является фильтрация из рек и каналов;

остальные 26% формируются в основном за счет площадной инфильтрации атмосферных осадков и ирригационных вод, а также – притока по долинам рек со стороны горного обрамления. Основная разгрузка подземных вод осуществляется на устьевых участках рек Самур и Гюльгерычай, а также многочисленными родниками и карасу - в прибрежной зоне выклинивания потока и количественно оценивается по материалам гидрогеологического мониторинга территории, осуществляемого ГУП РЦ «Дагестангеомониторинг». Вместе с тем, специфика метеоклиматических условий территории и близкое залегание уровней грунтовых вод (УГВ) в прибрежной зоне АПР свидетельствуют о значительной роли разгрузки подземных вод эвапотранспирацией на территории развитого здесь уникального реликтового лесного массива – Самурского Природного Комплекса (СПК). Практическая значимость данной расходной статьи баланса потока подземных вод, не поддающейся прямому инструментальному измерению, обусловлена необходимостью сохранения уникальных водно балансовых условий СПК при сложившемся и перспективном использовании водных ресурсов территории. Количественная оценка разгрузки подземных вод эвапотранспирацией в пределах Самур Гюльгерычайской АПР проведена на основе поэтапного моделирования.

На первом этапе осуществлено моделирование эвапотранспирации и оценка (калибрация) параметров этого процесса с использованием одномерных моделей влагопереноса в зоне аэрации /3/ для типовых разрезов и ландшафтных условий территории СПК. Данный подход основан на анализе вертикального водообмена в зоне аэрации. Основой для моделирования явились метеорологические пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии данные и материалы двухлетних режимных наблюдений за влажностью пород зоны аэрации и глубиной залегания УГВ на типовых участках. Оценка соответствия моделей природным условиям проведена на основе сопоставления фактической и модельной динамики влажности пород зоны аэрации за рассматриваемый период. В результате моделирования получены гидрофизические параметры пород зоны аэрации и доказано, что в ее годовом водном балансе превалирует восходящий отток влаги с уровня грунтовых вод, формирующий эвапотранспирационную разгрузку.

Далее, на откалиброванных моделях проведено обоснование среднемноголетней зависимости скорости эвапотранспирации от глубины залегания УГВ, характерной для типовых ландшафтно гидрогеологических условий путем моделирования процессов влагопереноса за расчетный (синтезированный) 100-летний метеоклиматический период. Полученные типовые зависимости интенсивности эвапотранспирационной разгрузки от глубины залегания УГВ используются далее для оценки ее роли в общем балансе потока подземных вод – на основе гидродинамического моделирования всей структуры.

На втором этапе проведено геофильтрационное моделирование условий формирования и разгрузки потока подземных вод Самур-Гюльгерычайской АПР, в ходе которого расход эвапотранспирации вычисляется в соответствии с расчетным положением УГВ.

Верификация разработанной модели АПР, отражающей балансово-гидродинамические закономерности формирования потока подземных вод, проводится на основе сопоставления расчетных и фактических уровней подземных вод и значений расходов разгрузки на различных участках территории. Итогом моделирования сложившихся водно-балансовых и гидродинамических условий территории АПР явились уточненные количественные оценки балансовой структуры потока подземных вод. Ее анализ показывает существенную роль эвапотранспирационной разгрузки в целом (порядка 20% от общего расхода потока) и позволяет оценить ее интенсивность на различных участках СПК.

Разработанная балансово-гидродинамическая модель территории АПР позволяет анализировать различные варианты перспективного использования подземных вод в ее пределах, главным лимитирующим фактором при которых является сохранение уникального лесного массива СПК. Основным критерием нормального функционирования СПК является положение уровня грунтовых вод, обеспечивающее требуемые водно-балансовые условия на территории леса, показателем которых может являться его «транспирационная способность». Понижение УГВ ниже критических глубин от поверхности земли, которые по данным В.А.Полянской составляют для различных формаций от 2,5 до 4 м /2/, приводит к деградации лесного сообщества, что неплохо коррелируется с полученными кривыми затухания интенсивности эвапотранспирационной разгрузки с глубиной. В то же время, анализ современного положения уровня подземных вод в пределах СПК показывает, что на некоторых участках УГВ находятся существенно выше критических отметок, что обеспечивает допустимость прогнозного снижения их уровня.

Адекватное отражение на модели эвапотранспирационной разгрузки подземных вод при различной глубине их залегания позволяет рассмотреть один из вариантов проектного расположения водозаборного сооружения в непосредственной близости от СПК, при котором прогнозное положение уровня грунтовых вод при эксплуатации, на территории лесного массива не достигает критических глубин. В этом случае происходит незначительное, в целом, среднегодовое сокращение разгрузки подземных вод путем эвапотранспирации - на 6% по сравнению со сложившимися условиями, однако это вносит ощутимый вклад в формирование эксплуатационного дебита водоотбора – порядка 13%.

Литература:

1. Листенгартен В.А. Формирование ресурсов подземных вод аллювиально пролювиальных равнин. Баку, изд-во «ЭЛМ». Баку, 2. Полянская А.В. Сохранение растительного покрова в дельте р.Самур в связи с развитием народного хозяйства. М., ИВП АН, дисс. к.т.н., 3. imnek J., M. Th. van Genuchten and M. ejna The HYDRUS-1D Software Package for Simulating the One-Dimensional Movement of Water, Heat, and Multiple Solutes in Variably Saturated Media. Version 3.0. Preprint DEPARTMENT OF ENVIRONMENTAL SCIENCES UNIVERSITY OF CALIFORNIA RIVERSIDE RIVERSIDE, CALIFORNIA. 2005, 270 р.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии ПОСТРОЕНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИМЕРЕТИНСКОЙ НИЗМЕННОСТИ Громов В.Е., Пашковский И.С.

ЗАО «Геолик Консалтинг», Москва, Россия В связи с проектом строительства Олимпийских объектов на территории Имеретинской низменности возникла необходимость оценить гидрогеологические условия территории, чтобы в дальнейшем разработать проект инженерной подготовки территории строительства. Основной задачей было определение основных составляющих баланса территории Имеретинская низменность расположена вдоль побережья Черного моря, на юго-восток от Адлера. Она представляет собой территорию, длиной примерно 7 км и шириной 1.5-2.5 км, ограниченную с юго-запада Черным морем, с северо-востока горами, с северо-запада р. Мзымтой и с юго-востока – р. Псоу, по которой проходит граница с Абхазией.

В рельефе низменности преобладают абс. отм. 1-2 м над уровнем моря. В центральной части имеется участок с абс. отм. ниже уровня моря - -0.3 м. Рельеф плавно повышается к долинам рек, а также вблизи гор до 5-8 м абс. отм.

Климат рассматриваемой территории относится к субтропическому и характеризуется преобладанием осадков над испарением. В среднем осадки составляют 1500 мм в год, в то время как испарение 700 мм. Осадки выпадают преимущественно зимой в виде дожей, редко в виде снега, который быстро тает из-за преобладания положительных температур.

Гидрографическая сеть представлена устьевыми участками рек Мзымта и Псоу.

Важное значение для территории имеет мелиоративная система, созданная в середине прошлого века. Около 5 км2 занимает дренажная сеть, проложенная как в лагунных глинах, так и в песчано-галечных отложениях низменности. Дренажные воды самотеком поступают к насосной станции, расположенной у берега моря, и сбрасываются в море. Часть территории орошается водой, поступающей самотеком из р. Псоу. Поверхностный сток с гор отводится нагорным каналом, который на отдельных участках также служит в качестве дренажа.

В предгорной части низменности распространены лагунные глины мощностью до 30-40 м, которые повсеместно подстилаются переслаивающимися высокопроводимыми песчано-галечными разностями современного морского происхождения. Как упоминалось ранее, с северо-запада и юго востока Имеретинская низменность ограничена рр. Мзымтой и Псоу, русловые отложения которых также имеют высокую проницаемость и взаимосвязь с подстилающими их современными морскими отложениями.

Все описанные выше особенности легли в основу схематизации гидродинамической модели.

Для моделирования естественно-антропогенных (современных) гидрогеологических условий территории была принята стационарная постановка обратной задачи.

Вдоль моря и рек Мзымта и Псоу были заданы границы III рода. Со стороны горного обрамления задавалась граница II рода с заданным расходом.

Взаимосвязь подземных вод с рр. Мзымта и Псоу задавалась через сопротивление подрусловых отложений, которое было оценено по разнице уровней в скважинах и реках.

Сопротивление морских прибрежных отложений также определялось по соотношению уровней в скважинах и в море.

Подземный приток с горного обрамления оценивался по его водосборной площади с учетом коэффициента поверхностного стока.

Инфильтрационное питание подземных вод определено по данным режимных наблюдений за колебанием уровня. Оценка проведена отдельно для лагунных глин и для песчано-галечных отложений, и учитывала экспоненциальную зависимость инфильтрации от глубины залегания уровня.

Разгрузка через дренажную систему оценивалась по интенсивности работы насосной станции, перекачивающей дренажный сток в море. Среднегодовой дренажный сток составляет 35 тыс.м3/сут.

Минимальный среденмноголетний дренажный сток, оцененный для периодов без осадков составляет 29 тыс.м3/сут. Таким образом, значительную долю в дренажном стоке составляет разгрузка подземных вод.

При построении модели расчетными были заданы два слоя. Первый – в пределах распространения лагунных глин, второй представлял собой единый водоносный горизонт, включавший в себя современные морские и аллювиальные отложения, а также средне верхнечетвертичные морские и аллювиальные отложения. Нижняя граница модели была принята непроницаемой.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Взаимосвязь между первым и вторым водоносными горизонтами на участке распространения глин задавалось коэффициентом перетекания.

Проводимость второго расчетного слоя была получена суммированием проводимостей слоев различного литологического состава и возраста. Для каждой возрастной толщи были оценены мощности составляющих их песчаных и гравийных отложений, а также коэффицинеты фильтрации этих отложнений, что позволило получить картограммы проводимости отдельных литологических слоев. Следует отметить, что по данным архивных скважин, в которых проводились одиночные откачи, коэффициенты фильтрации гравийных отложений оценивались в 300-400 м/сут. При построении суммарной карты проводимости такие слои внесли наиболее существенный вклад.

Поэтому на карте наблюдаются участки с проводимостью от 1500 до 3000 м2/сут. Высокой проводимостью также характеризуются долины рр. Мзымта и Псоу, где суммарная проводимость доходила до 4000 м2/сут На основе указанной выше схематизации в программной среде ModTech, разработанной ЗАО «Геолинк Консалтинг», была реализована гидродинамическая модель Имеретинской низменности.

Правильность построения модели проверялась по нескольким признакам. Во-первых, проводилось сопоставление модельных и фактических значений напоров по скважинам по двум расчетным слоям. Во-вторых, достигалось соответствие модельных балансовых составляющих имеющимся данным о дренажном стоке.

Построенная модель отражает сложившуюся гидрогеологическую ситуацию территории Имеретинской низменности. Инфильтрационное питание территории составляет 39 % от общего поступления воды, на долю рек приходится 31 %, 15 % – приток от горного обрамления. Разгрузка происходит преимущественно за счет дренажа – 84 %, в Черное море поступает всего лишь 16 %.

На основе модели была создана прогнозная задача, в которой была смоделирована ситуация полного разрушения существующей дренажной сети. Моделирование показало, что уничтожение дренажа приведет к полному затоплению территоии (образованию водной поверхности) площадью 190 га и подтоплению территории площадью 395 га. В итоге, подтоплению и затоплению подвергнется площадь, составляющая около половины осваиваемой территории.

На следующих стадиях проектирования предполагается использовать модель для обосновать проектных решений по защите территории от подтопления.

ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИГРАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ОДНОКОМПОНЕНТНОЙ ПОСТАНОВКЕ (MT3D И АНАЛОГИ) Лехов А.В.

Геологический факультет МГУ им. Ломоносова, Москва, Россия Моделирование миграции загрязнений чаще всего осуществляется в посылке существования одного растворенного вещества, не взаимодействующего с другими компонентами раствора. Кроме собственной дефективности такого подхода, существует инерционность развития гидрогеологических исследований. Они ориентированы преимущественно на определение водно-балансовых характеристик и соответствующих интегральных параметров водоносных и водоупорных пластов.

Последние, чаще всего, характеризуются явно недостаточно. Существует несколько неудобств построения адекватных моделей миграции однокомпонентного раствора: 1) схематизация среды миграции, 2) многокомпонентность раствора, 3) недостатки матобеспечения.

Схематизация среды миграции:

Транспорт: представление многослойного реального пласта одним модельным должно обеспечиваться виртуальными параметрами проницаемости, пористости, дисперсивности;

наличие реальных каналов, плохо выявляемых ОФР и геофизическими методами в техногенно нагруженных районах.

Межфазный обмен: определение гетерогенно-блоковой среды как сосредоточенной емкости при сильно сорбируемом мигранте, что приводит к переменной во времени эффективной пористости.

Многокомпонентность раствора:

Коэффициент распределения – функция закомплексованности с, в общем случае, сорбируемыми и/или разлагающимися лигандами. Диффузионный обмен многих металлов (нормируемых микрокомпонентов) с блоками определяется минерализацией раствора и естественной их распространенностью (кларк).

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Недостатки матобеспечения:

Изменение фильтрационных и миграционных параметров среды во времени в зависимости от распространения мигрирующих растворов (карст). Изменение характеристик гетерогенно-блоковой среды при осаждении минералов за счет диффузии. Изменение проницаемости современными техногенными тектоническими процессами.

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ МАССИВОВ ГРУНТОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ Тер-Мартиросян З.Г.

Московский Государственный Строительный Университет, Москва, Россия При решении различных задач прикладной геомеханики возникает необходимость изучения и количественного прогнозирования геомеханических процессов, протекающих в массивах многофазных грунтов, взаимодействующих с сооружениями и окружающей средой. Очевидно, такой прогноз связан с прогнозом НДС массива во времени.

Решение таких задач возможно при использовании достижений инженерной геологии, гидрогеологии, грунтоведения, механики грунтов.

Геомеханический процесс, протекающий в массивах многофазных грунтов неоднородного строения, состава, размеров и формы инженерно-геологических элементов (ИГЭ) осложняются влиянием на него многочисленных факторов, в том числе случайных, что иногда приводит к необходимости рассмотрения стохастического метода прогнозирования НДС.

В большинстве же случаев геомеханический процесс детерминированный, осложненный, однако, случайными составляющими, такими, как изменчивость физико-механических свойств грунтов в пространстве и во времени, граничных условий (атмосферные и сейсмические воздействия), погрешность в определении механических свойств грунтов и т.п. Наличие таких случайных факторов ограничивает степень обоснованности и достоверности количественного прогнозирования геомеханических процессов детерминированными методами и делает его, вообще говоря, только вероятным.

В связи с этим можно говорить не об однозначном прогнозе НДС массивов грунтов, а о вероятных пределах его изменений. В настоящем докладе рассматриваются только детерминированные методы прогноза НДС массивов, полагая, что случайные или кратковременные факторы могут быть учтены путем наименее выгодного их сочетания в расчетной схеме той или иной геомеханической задачи.

В настоящее время математическое моделирование НДС массивов грунтов осуществляется численными методами: методами конечных элементов, конечных разностей и граничных элементов (МКЭ, МКР, МГЭ) с использованием нелинейных моделей грунтов. Это позволяет рассматривать НДС массива неоднородного сложения с учетом поэтапности его нагружения, изменения граничных условий, формы и размеров расчетной области, изменения параметров деформируемости и прочности грунтов ИГЭ на каждом этапе и др.

Вместе с тем, в некоторых случаях удается получить решение прикладных задач аналитическим методом.

1. Оседание земной поверхности при строительном водопонижении Строительное водопонижение осуществляется при осушении территории, а также котлована под защитой ограждающих конструкций для производства земляных работ. При этом внутри котлована и за его пределами меняется НДС грунта, которое в конечном итоге приводит к оседанию земной поверхности в пределах контура котлована и за его пределами.

В большинстве случаев ограждающая конструкция котлована заглубляется в водонепроницаемый слой и это исключает приток воды в котлован из-за стены. В таких случаях водопонижение в самом котловане не приводит к образованию депрессионной воронки за его пределами, а лишь к равномерному водопонижению уровня воды внутри котлована. В некоторых случаях неводопроницаемый слой находится на большой глубине и приходиться ограждающую конструкцию углублять или создавать противофильтрационные элементы (вертикальные и горизонтальные) с тем, чтобы сократить приток воды в котлован. Как в первом, так и во втором случаях возникает необходимость выполнения гидрогеологических и геомеханических расчетов.

Первые – для определения изменения гидрогеологических условий, а вторые – для определения НДС массива.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Основным фактором, влияющим на НДС массива при водопонижении, является изменение удельного веса грунта до и после водопонижения, когда частицы грунта освобождаются от действия архимедовских сил взвешивания в поровой воде.

Следует отметить, что архимедовские силы взвешивания действуют, в основном, в песчаных, супесчаных и суглинистых грунтах. В плотных глинистых грунтах архимедовские силы взвешивания практически отсутствуют, т.к. вода в порах, в основном, связанная.

Известно, что удельный вес водонасыщенного грунта во взвешенном состоянии определяется по формуле:

вз = н = ( s п ) (1 п), (1) а удельный вес неводонасыщенного влажного грунта определяется по формуле:

нв = s (1 + w)(1 n), (2) где s, w, вз, нв – удельные веса минеральных частиц, поровой воды, водонасыщенного, взвешенного и неводонасыщенного грунта соответственно;

п – пористость грунта.

Это означает, что при водопонижении в каждом единичном объеме грунта возникает дополнительная объемная сила, равная:

= нв вз = ( s w + w )(1 n) (3) В простейшем случае, когда водопонижение имеет место в однородном водонасыщенном слое толщиной h на большой площади на глубину h1h, осадку поверхности можно определить по формуле:

h2 ( ) 1 + h1 h2, S= (4) 2 E где h2=h-h1;

E - модуль деформации грунта;

()0,8 и зависит от коэффициента Пуассона () /4/.

Такая ситуация возникает, когда на больших территориях, в том числе городских, имеет место водопонижение или снижение напора в водоносных горизонтах, вследствие откачки из него воды для нужд города /3, 6/.

В последнем случае осадка поверхности земли будет определяться по формуле:

H w ( ) h, S= (5) E где H – изменение напора воды в водоносном горизонте;

h – толщина слоя водоносного напорного горизонта.

При образовании депрессионной воронки при строительном водопонижении для количественной оценки НДС массива грунта и определения осадки его поверхности необходимо решать более сложную задачу, особенно, если массив неоднородный.

В таких случаях неизбежно приходится использовать численные методы, как при определении депрессионной кривой в заданных граничных условиях, так и при определении НДС массива. Как и в предыдущих случаях основным фактором является действие дополнительных объемных сил в единице объема грунта (3).

На рис. 1 и 2 приведены результаты расчета НДС неоднородного массива до, и после водопонижения в основании и вокруг котлована при отсутствии водоупора. При решении этих и последующих задач использовались расчётные параметры грунтов приведённые в таблице. Видно, что на поверхности грунта образуется мульда оседания, которая распространяется на значительное расстояние от ограждающей конструкции.

Таблица физико-механических свойств грунтов к рис. 1-7.

Name g_unsat g_sat k_x k_y nu E_ref c_ref phi [kN/m^3] [kN/m^3] [m/day] [m/day] [-] [kN/m^2] [kN/m^2] [°] k1 15 20 0.08 0.08 0.3 5000 1 k2 15 20 0.05 0.05 0.3 10000 1 k3 15 20 0.001 0.001 0.3 30000 1 k4 15 20 0.001 0.001 0.3 200000 100 k5 15 20 0.05 0.05 0.3 10000 20 пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Name g_unsat g_sat k_x k_y nu E_ref [kN/m^3] [kN/m^3] [m/day] [m/day] [-] [kN/m^2] стена 23 23 0 0 0.22 Рис. 1. Расчётная схема с указанием уровней грунтовых вод после водопонижения в котловане Рис. 2. Изолинии вертикальных перемещений(осадки) после водопонижения внутри котлована Если под водонепроницаемым слоем толщиной hс лежит водоносный слой с напором p = w H, то необходимо проверить условие выдавливания водоупорного слоя, т.е.

p = w H hc (6) 2. Оседание земной поверхности вследствие суффозии и карстово-суффозионного процесса Суффозия и карстово-суффозионные процессы связаны фильтрацией воды в массивах грунтов и полускальных породах. Различают механическую и химическую суффозию, вследствие чего в определенных локальных областях массива физико-механические свойства (плотность, гранулометрический и химический состав) существенно меняются во времени. Это приводит к изменению НДС массива без изменения внешних силовых воздействий и к оседанию земной поверхности. Суффозия иногда может быть обусловлена техногенными воздействиями, в том числе изменением гидрогеологических условий (барражный эффект, утечки из подземных коммуникаций и др.).

Суффозионность, как известно, зависит от гранулометрического и химического состава грунта и градиента напора воды в его порах. Существуют критерии для оценки суффозионности грунтов. При известных параметрах изменения физико-механических свойств грунтов в основании сооружений и местоположения локальной области ослабления грунтов по отношению к фундаменту сооружения НДС такого массива легко поддается количественной оценке численными методами прикладной геомеханики.

Карстово-суффозионные процессы, как правило, приурочены к территориям, в геологическом разрезе которых присутствуют растворимые горные породы, кровля которых контактирует с рыхлыми отложениями, и имеет место интенсивный фильтрационный поток подземных вод. В зависимости от минералогического состава скальные и элювиальные грунты могут быть подвержены: разрушению и пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии распаду агрегатов сланцев, аргелитов, алевролитов и других пород;

растворению и выносу гипса или каменной соли;

набуханию и просадке элювиальных грунтов.

Следует отметить, что в результате инженерно-геологических изысканий не всегда удается получить необходимую информацию о строении и свойствах грунтового массива, который должен взаимодействовать с проектируемым сооружением. Это особенно касается оценки карстово суффозионной опасности грунтов оснований сооружений. Часто изыскатели в своих заключениях без достаточного обоснования записывают фразу «в карстово-суффозионном отношении опасно» или «грунты суффозионно неустойчивы». Такие выводы изыскателей ставят проектировщиков в сложное положение, т.к. это требует дополнительных изысканий и дополнительное финансирование.

Карстовые провалы на конечной стадии характеризуются диаметром, глубиной и кривизной земной поверхности и наклоном краевых участков зоны оседания.

Для разработки конструктивных мероприятий по снижению неблагоприятных воздействий карста необходимо прогнозировать НДС массива, пораженного карстовыми процессами. К этим мероприятиям относятся: увеличение жесткости и прочности надфундаментной конструкции, усиление несущих элементов, применение коробчатых фундаментов, плоских и ребристых плит и т.д.

Применение отдельно стоящих фундаментов не допускается.

На рис. 3 и 4 приводятся результаты расчета плитного фундамента в глубоком котловане, в основании которого после строительства образовалась карстовая полость. Видно, что при этом фундаментная плита претерпевает дополнительные неравномерные осадки до 40 см, что недопустимо. Такие расчеты, выполненные для нескольких объектов высотного строительства, показали, что влияние карстовых полостей на глубине 30-40 метров от подошвы плиты не оказывают существенного влияния на контактные напряжения под плитным фундаментом.

Рис. 3. Изолинии вертикальных перемещений массива после образования карстовой полости.

Рис. 4. Деформированная конечно-элементная сетка после образования карстовой полости под краем фундаментной плиты.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии 3. НДС фильтрующих массивов грунтов Фильтрационный поток в массиве грунта оказывает механическое воздействие на скелет грунта, которое характеризуется фильтрационной силой, сопоставимой с силой тяжести. Восходящий фильтрационный поток может привести к деформированию и разрушению скелета грунта. Поэтому в прикладных задачах геомеханики рассматривают НДС фильтрующих массивов под воздействием внешних сил, сил гравитации, фильтрации и сейсмики, т.е. объемных сил.

Фильтрационная сила, как известно, /2-6/ определяется по формуле:

Fn = w in, (7) где w – удельный вес поровой воды, in – гидравлический градиент в направлении движения воды.

Если обозначить через х, y и xy напряжения в скелете грунта (плоская задача), возникающая под воздействием фильтрационных сил, то для определения НДС фильтрующего массива необходимо в уравнении равновесия в правой части ввести объемные силы фильтрации Fn = w in, т.е.

x xy xy y + = Fx ;

+ = Fy, (8) x y x y H ( x, y ) H ( x, y ) w ;

w, Fx = Fy = где x y H(x,y) – напорная функция, удовлетворяющая уравнению Лапласа H ( x, y ) = 0 и соответствующим граничным условиям.

Если скелет грунта упругий (линейно-деформируемый), то, вводя функцию напряжений (x,y) можно определить компоненты фильтрационных напряжений с помощью уравнений:

2 y = x = xy = +V ;

+V ;

, (9) x y 2 xy где (x,y) удовлетворяет бигармоническому уравнению:

4 4 +2 2 2 + 4 =0, (10) x 4 x y y [ ] где V = w H ( x, y ) + y.

Рассмотрим НДС основания глубокого котлована, под воздействием сил фильтрации полагая, что коэффициент фильтрации грунтов за ограждающей конструкцией на порядки больше, чем грунтов основания. Можно показать /5/, что в этом случае решение задачи сводиться к определению НДС грунтового полупространства y 0 под воздействием фиктивной поверхностной нагрузкой интенсивностью q = w H, приложенной на границе y=0, x0, т.е.

q a + x 2q ax az ( x 2 y 2 a 2 ) x = q arctg + + arctg 2 ;

y ( x + y 2 a 2 ) 2 + 4a 2 y y q a + x 2q ax az ( x 2 y 2 a 2 ) y = q arctg + arctg 2 ;

(11) y ( x + y 2 a 2 ) 2 + 4a 2 y y axy 4q xy =, ( x 2 + y 2 a 2 ) 2 + 4a 2 y где a – полуширина котлована.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Рис. 5. Расчётная (а) и эквивалентная (б) схемы для определения НДС основания котлована под действием фильтрационных сил. Коэффициенты фильтрации в слоях 1 и 2 отличаются на порядки (k1k2) Оседание и поднятие грунта на уровне y=0 можно определить по формуле /1/ 2(1 v 2 ) w H [ ] V= ( x a ) ln ( x a ) 2 ( x + a ) ln ( x + a ) 2 (12) E Скорости фильтрации в области y 0 ;

a x 0 могут быть определены по формулам /2/ ( x + a) kH y kH и= и=m ;

(13) ( x + a) + y ( x + a)2 + y 2 На рис. 6 и 7 представлены результаты расчетов (МКЭ) НДС неоднородного массива грунта в основании и за ограждением котлована (плоская задача) под воздействием фильтрационных сил, которые возникают при снижении уровня воды в котловане до его дна. Видно, что дно котлована под воздействием только фильтрационных сил поднимается, а поверхность грунта за ограждающей конструкцией оседает.

В простейшем случае НДС фильтрующего пласта, толщиной h, наклоненного к горизонту под углом, можем получить компоненты НДС слоя, если направить ось х вдоль пласта, y перпендикулярно к пласту, а начало координат установить на поверхности слоя, т.е.

y = вз (h y ) ;

xz = ( вз + w ) sin (h y ) ;

x = z = 0 y, (14) o - коэффициент бокового давления.

где Устойчивость наклонного пласта обеспечена, если коэффициент устойчивости:

пр y = 1, (15) xy пр где - предельное сопротивление сдвигу, определяемое выражением:

пр = y tg + c, (16) где – угол внутреннего трения, с – сцепление грунта.

Подставляя (16) в (15) с учетом (14), получим:

вз (h y ) tg + c y = (17) ( вз + w ) sin (h y ) w sin Из этого уравнения следует, что учет фильтрационных сил уменьшает коэффициент устойчивости наклонного пласта.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Рис. 6. Изолинии давления воды в порах после понижения уровня воды в котловане Рис. 7. Изолинии вертикальных перемещений под действием фильтрационных сил после понижения уровня воды в котловане Для определения коэффициента устойчивости фильтрующих откосов неоднородного сложения методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения определяют интегральную фильтрационную силу, действующую по площади между депрессионной кривой и круглоцилиндрической поверхностью /3/.

В заключение хочу выразить благодарность аспиранту кафедры МГрОиФ МГСУ Тер Мартиросяну А.З., который участвовал в математическом моделировании изложенных задач и их решению численным методом с использованием программного комплекса Plaxis.

Основные выводы 1. Количественная оценка НДС массивов водонасыщенных грунтов под воздействием гидрогеологических факторов в настоящее время приобретает доминирующее положение в прикладной геомеханике в связи со строительством высотных зданий в глубоких (более 6 м) котлованах и освоением подземного пространства городов.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии 2. Наиболее существенное влияние на НДС массивов водонасыщенных грунтов оказывают следующие гидрогеологические факторы: изменение гидрогеологических условий строительной площадки (водопонижение, дренаж), суффозия, карстово-суффозионный процесс.

3. Имеющиеся в настоящее время комплексные программы позволяют осуществить математическое моделирование стационарного и нестационарного режима движения грунтовых вод при любой неоднородности массива и граничных условий, а также НДС такого массива.

Литература:

1. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел, т. 2. Изд. Мир, М., 1969 г., 845 с.

2. Полубаринова – Кочина П.Я. – Теория движения грунтовых вод. Изд. Наука, М., 1977 г., с.

3. Тер-Мартиросян З.Г. – Прогноз механических процессов в массивах многофазных грунтов.

Изд. Недра, М., 1986 г., 291 с.

4. Тер-Мартиросян З.Г. – Механика грунтов. Изд. АСВ, М. 2005 г., 487 с.

5. Флорин В.А. Механика грунтов, т. 1. Стройиздат, Л-М, 1959 г., 356 с.

6. Цытович Н.А., Тер-Мартиросян З.Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве, М.

Высшая школа, 1981 г., 317 с.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ОЦЕНКЕ ЭКСПЛУАТАЦИОНЫХ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ВОДОЗАБОРЕ Г. УЛЬЯНОВСКА Шестаков В.М.1, Ван Пин1, Куваев А.А.2, Гончаренко Д.Б. – Кафедра гидрогеологии МГУ им. М.В. Ломоносова, – Группа компаний «ШАНЭКО», Москва, Россия Рассматривается система геофильтрационных моделей, используемых на всех стадиях оценки запасов подземных вод на участке водозабора г. Ульяновска. При моделировании использовался программный комплекс PMWIN PRO.

Водозабор представляет собой ряд из 28 скважин, расположенных вдоль берега Куйбышевского водохранилища в 150 – 200 м от абразивного берегового уступа. Водозабор эксплуатирует водоносный пласт нижне-среднечетвертичных аллювиальных отложений. В кровле пласта залегают глинистые покровные отложения, в подошве - юрский водоупор. Водозабор работает более 25 лет, при этом в течение последних 7 лет эксплуатирующая организация (МУП «Ульяновскводоканал») проводит систематические наблюдения за дебитом водоотбора, уровнями и химическим составом подземных вод. Средний дебит водоотбора в настоящее время составляет тыс. м3/сут при перспективной потребности 110 тыс. м3/сут.

В процессе выполнения работ была создана система гидрогеодинамических моделей для решения таких задач как • интерпретация результатов гидрогеологического мониторинга;

• обоснование геофильтрационной схемы месторождения подземных вод;

• оценка скин-эффекта водозаборных скважин;

• прогнозные расчеты предельных понижений уровней подземных вод;

• расчеты зон захвата водозаборных скважин.

При интерпретации результатов гидрогеологического мониторинга для отдельных участков водозаборного ряда были разработаны локальные геофильтрационные модели, включающие отдельные группы водозаборных скважин. Поскольку действующий водозабор характеризовался сложным режимом работы скважин, для моделирования выбирались временные периоды, для которых мог быть принят квазистационарный режим уровней подземных вод. В процессе калибровки локальных моделей оценивалась проводимость эксплуатируемого водоносного пласта, параметры фильтрационного сопротивления ложа водохранилища, удельный расход регионального геофильтрационного потока.

На этапе обоснования геофильтрационной схемы месторождения подземных вод была разработана и откалибрована региональная планово-пространственная геофильтрационная модель.

Рассчитанные модельные напоры экплуатируемого водоносного пласта в водозаборных скважинах были использованы также для оценки скин-эффекта. На основе откалиброванной региональной геофильтрационной модели был сделан прогноз предельных понижений уровней подземных вод при дебите водоотбора, соответствующем перспективной потребности.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии Результаты моделирования показали, что в современных условиях при дебите водоотбора тыс. м3/сут эксплуатационные запасы на 60% обеспечиваются естественными ресурсами регионального потока и только на 40 % привлечением вод Куйбышевского водохранилища.

Перспективная потребность (110 тыс. м3/сут) приблизительно в 2 раза превышает естественные ресурсы геофильтрационного потока, обеспеченные инфильтрационным питанием, составляющим по имеющимся оценкам 67 тыс. м3/сут. Таким образом, при увеличении водоотбора до перспективной потребности следует ожидать существенного изменения структуры баланса водоотбора и, соответственно, определенных изменений гидрогеологических условий месторождения.

В связи с этим представляется целесообразным дальнейшее развитие сети мониторинга, целью которого должно являться, прежде всего, получение дополнительной информации о параметрах фильтрационного сопротивления ложа Куйбышевского водохранилища, включая характеристики изменения указанных параметров в пространстве и во времени.

По химическому составу подземные воды соответствуют нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 за исключением повышенного содержания железа и марганца, а также значений цветности и мутности. В водозаборных скважинах не выявлено техногенных загрязняющих компонентов. В то же самое время, в одной из наблюдательных скважин зафиксировано повышенное содержание хлорид-иона, что может быть объяснено наличием источника техногенного загрязнения. Как показали модельные расчеты, дебит эксплуатационного водоотбора определяется поступлением вод из регионального подземного потока и привлечением вод Куйбышевского водохранилища. При увеличении дебита водоотбора до заявленной потребности 110 тыс. м3/сут произойдет изменение балансовой структуры эксплуатационных запасов вследствие увеличения доли привлекаемых ресурсов. Поскольку содержание железа в воде водохранилища существенно ниже, чем в подземных водах (не превышает 0.5 мг/л), следует ожидать снижения содержания железа в отбираемой воде в перспективе.

Расчет зон захвата водозаборных скважин проводился на трехмерной модели-врезке, разработанной на основе региональной модели. Анализ зон захвата свидетельствует, что в ближайшие годы возможно подтягивание к водозаборным скважинам азотных загрязнений из отдаленных источников, которыми могут быть территории садоводческих товариществ и сельскохозяйственных предприятий. Отсутствие проявлений загрязнения в водозаборных скважинах в настоящее время может быть объяснено, в частности тем, что азотное загрязнение в рассматриваемых условиях мигрирует преимущественно в аммонийной форме. Как известно, ион аммония сорбируется глинистыми породами, что существенно замедляет его миграцию в геофильтрационном потоке.

Помимо этого, возможно подтягивание к водозаборным скважинам загрязнения, формирующегося вблизи организованных и стихийных свалок.

Представляется целесообразным проведение в перспективе геоэкологических исследований, направленных на выявление источников загрязнения подземных вод в пределах границ третьего пояса ЗСО, оценка их интенсивности и прогноз миграции загрязнения к водозаборным скважинам.

Литература:

1. Wen-Hsing Chiang;

Wolfgang Kinzelbach: 3D-groundwater modeling with PMWIN: a simulation system for modeling groundwater flow and pollution. Berlin;

Heidelberg;

New York;

Barcelona;

Hong Kong;

London;

Milan;

Paris;

Singapore;

Tokyo: Springer 2000, 430 p.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ОЦЕНКЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ Алферова Н.С.

Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия До сих пор в некоторых районах используются поверхностные водозаборы. Из-за высокой мутности и щелочности воду хлорируют и осветляют, ухудшая вкус и качество. В результате токсичный остаточный хлор превышает нормы. В связи с этим необходим перевод водоснабжения на подземные источники. Из подземных водозаборов в Оренбургской области предпочтение отдается аллювиальным инфильтрационным. Нами, на примере обеспечения водоснабжения пос. Энергетик, предлагается другие варианты.

Для предварительной оценки изменчивости гидродинамических параметров и минерализации подземных вод нижнекаменноугольного водоносного горизонта в зоне водоема проанализированы результаты опробования 23 скважин на компактной площади (30 км2) в процессе поисков и разведки питьевых вод для водоснабжения пос. Энергетик. По величине удельного дебита выделяется 4 разновидности известняково-терригенных пород.

Анализ данных свидетельствует о том, что ресурсы подземных вод без их восполнения не достаточны для обеспечения пос. Энергетик водами хозяйственно-питьевого назначения. Около 2/ выработок вскрыли слабо обводненные и или практически безводные породы. В 22% случаев вскрыты умеренно обводненные и в 13% случаев сильно обводненные с удельным дебитом 6.8-9.2 л/с, но вода в них минерализованная /1/.

Полученные данные о поисках подземных вод на территории, прилегающей к Ириклинскому водохранилищу, показали, что водоносность терригенно-карбонатных пород и их химический состав отличаются исключительной пестротой. Водохранилище, характеризующееся относительно устойчивым химическим составом воды, не оказывает существенного влияния на формирование ресурсов подземных вод, исключая узкую полосу у водоема. При анализе изменчивости гидрохимических параметров учтены результаты апробирования пород с однородным типом трещиноватости и водопроницаемости. Подземные воды в прибрежной зоне Ириклинского водохранилища относятся к безнапорным или обладают слабым напором. Мощность водоносного горизонта меняется от 11 до 55 м при среднем значении 38 м. Показатель среднего квадратического отклонения = 14 м, что характерно для умеренно неоднородных толщ. Это подтверждает и коэффициент изменчивости V = 36.8%. Водопроницаемость их низкая, среднее значение Кф составляет 0.17 м/сут, а изменчивость показателей – значительна (V = 81.5%), что подтверждается и низкими величинами водопроводимости Кm, средняя величина которой равна 6.5 м2/сут, а коэффициент вариации – 95.2%.

Подобное обстоятельство объясняется, как различной степенью трещиноватости пород, так и неоднородностью их литологического состава: известняков, сланцев, песчаников, аргиллитов. Что касается минерализации подземных вод, то среднее значение ее в прибрежной полосе соответствует слабосолоноватым водам (2.1 г/л) при заметной изменчивости этого показателя (V=81%).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что на данной стадии изученности подземных вод, ориентироваться на них в качестве источника водоснабжения возможно только при применении методов восполнения их ресурсов пресными водами водохранилища.

Учитывая генезис солевого комплекса пород и тенденцию к его промыванию очевидна возможность улучшения его качества инженерными методами восполнения ресурсов подземных вод пресными водами водохранилища. Выполнено моделирование химического состава вод смесей из каменноугольного водоносного комплекса и поверхностных из Ириклинского водохранилища. Три модели, отражающие состав смесей подземных вод каменноугольного водоносного комплекса с добавлением соответственно 10, 30 и 50% поверхностных вод Ириклинского водохранилища, показаны на рис. 3. Необходимо подчеркнуть, что в процессе восполнения запасов подземных вод за счет поверхностных, последние в процессе инфильтрации, судя по результатам моделирования, подвергаются самоочищению, и высокое качество их не вызывает сомнения.

При гидрогеоэкологическом моделировании учитывались режимные изменения химического состава вод Ириклинского водохранилища, и при всех вариациях химического состава вод, включая усредненный химический состав водоема, вариант хозяйственно-питьевого водоснабжения пос.

Энергетик за счет восполняемых запасов каменноугольного водоносного комплекса представляется вполне обоснованной.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии -261,63 -455,81 -855,95 989,4 1831,1 151, 1 а) б) -207,89 -365,03 -686,9 784,2 1447,3 155, в) 158, -154,15 -274,25 -517,85 579 1063, -260,91 -455,16 -858,52 991,36 1830,48 151, 2 а) б) 154, -205,73 -363,08 -694,62 790,08 1445, в) -150,55 -271 -530,73 588,8 1060,4 157, 151, 3 а) -454,55 -853,65 989,14 1829, -262,69 б) 154, -211,07 -361,25 -680 783,42 1443, в) -159,45 -267,95 -506,35 577,7 1057,2 157, мг/л -2000 -1000 0 1000 2000 3000 Na Ca Mg Cl SO4 HCO Рис. 3. Модели химического состава вод каменноугольного водоносного комплекса в скважине при восполнении их запасов за счет водохранилища а) на 10%;


б) на 30%;

в) на 50%;

1) в среднем за год;

2) в паводок;

3) в межень Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант 08-05-99030-р_офи).

Литература:

1. Гаев А.Я., Сквалецкий Е.Н., Алферов И.Н., Алферова Н.С. и др. Отчет по теме «Разработка вариантов по обеспечению населения пос. Энергетик экологически чистой питьевой водой».

Оренбург;

Оренбургское отделение РИА, 2005.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии ПРОГНОЗ ОСЕДАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ ПРИ ОТКАЧКЕ ФЛЮИДА ИЗ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ Артамонова Н.Б., Калинин Э.В., Панасьян Л.Л.

Кафедра инженерной и экологической геологии Геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия Прогноз оседания земной поверхности является одной из основных задач при откачке больших объемов воды, нефти или газа. В последнее время для её реализации успешно применяются методы математического моделирования, среди которых широкое распространение получили способы, основанные на теории пороупругости М. Био /3/.

Модель М. Био используется для изучения поведения двухкомпонентной среды, состоящей из твердого скелета и жидкой фазы, целиком заполняющей поры горной породы. Модель представляет собой систему связанных уравнений, одним из которых является уравнение равновесия скелета породы, а другим уравнение неразрывности, выведенное из уравнений сохранения массы жидкости и твердой фазы при отсутствии массообмена между ними и закона линейной фильтрации Дарси. Модель М. Био описывает трехмерную деформацию массива при учете трехмерного течения жидкости и позволяет вычислять изменение порового давления, объемную деформацию и компоненты напряженно-деформированного состояния пород во времени в результате откачки флюида.

Модель М. Био описывается следующей системой взаимосвязанных уравнений:

( + µ) grad divU + µ2U - gradp = div((k/gж)gradp) = (divU)/t + mж(p/t), где ж - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, k - коэффициент фильтрации, ж сжимаемость жидкости, m - пористость, р - изменение давления воды, t - время, U = {Uz, Ur} - вектор перемещений в скелете грунта, и µ - коэффициенты Ляме.

Реализация модели Био осуществляется с помощью численного решения, разработанного на кафедре механики композитов механико-математического факультета МГУ проф. С.В.Шешениным и к.ф.-м.н. Ф.Б.Киселевым /4/. Решение взаимосвязанных уравнений основано на использовании вариационно-разностного метода и метода линейной алгебры Холецкого.

Предложенное численное решение модели Био позволяет исследовать изменение пластового давления во флюидонасыщенных слоях, вызванное длительными откачками, и происходящее при этом объёмное деформирование массива горных пород во времени. Предлагаемая методика может быть применена для оценки оседания земной поверхности при откачке подземных вод и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

В настоящей работе в качестве примера приводятся результаты расчета оседания земной поверхности, вызванного эксплуатацией одного из нефтяных месторождений Западной Сибири с помощью численного решения модели М. Био. Нефтяные месторождения этого региона расположены в осадочном чехле Западной Сибирской плиты, представленного практически горизонтально залегающей толщей преимущественно терригенных отложений. Рассматриваемое нефтяное месторождение представляет собой куполовидную структуру округлой формы диаметром около 10 км.

Для реализации метода моделирования необходимо провести схематизацию геологического разреза территории нефтяного месторождения /1/. Толща нефтесодержащих отложений в модели представляется горизонтально слоистой средой, в которой выделение слоев произведено в соответствии со стратиграфическими границами и литологическими особенностями пород, а также их деформационными и фильтрационными свойствами.

Решение задачи на основе модели М. Био осуществляется в осесимметричной постановке. При расчетах предполагается, что откачка нефти условно производится из скважины, расположенной в центре купола, а внешняя граница нефтяного месторождения, отнесенная от скважины на расстояние, соответствующее размерам купола, имеет форму боковой поверхности цилиндра.

Расчетная схема представляет собой сеточную модель, узлы которой по вертикали располагаются с шагом, величина которого устанавливается в соответствии с мощностями продуктивных слоев и имеет величину порядка 20-40 м, а по горизонтали с шагом, превышающим шаг по вертикали в 5-10 раз /2/.

Отбор нефти на месторождении осуществляется из продуктивного слоя мощностью около 160 м, залегающего на глубине около 3 км. Продуктивный слой подстилается и перекрывается практически непроницаемыми глинистыми отложениями. Внешняя вертикальная граница принята непроницаемой, что характерно для большинства нефтяных месторождений. Заданные граничные условия учитывают гидравлическую изолированность нефтяного месторождения от соседних пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии площадей и конечность запасов нефти. Моделируется отбор нефти из центральной скважины по всей мощности продуктивной толщи, остальная часть скважины обсажена трубами. Предполагается, что во время отбора флюида не происходит полное его изъятие, а лишь падение давления.

При математическом моделировании задавался расход, соответствующий суммарному расходу всех эксплуатационных скважин, из которых осуществлялся отбор нефти на данном месторождении.

Выполненный расчет позволяет проследить изменение пластового давления и деформацию массива пород во времени в пределах всей толщи.

В результате откачки нефти в течение первого часа происходило падение пластового давления в продуктивном пласте, которое распространилось по горизонтали на 400 м, и одновременно повышение давления в непроницаемых подстилающих и перекрывающих продуктивную толщу пластах, которое сохраняется в течение длительного времени. Через год после начала отбора нефти область падения давления охватывает всю продуктивную толщу, наблюдается в пределах всей купольной структуры и вблизи зоны откачки составляет 3 МПа.

Одновременно происходит деформация массива пород. В первые моменты времени деформация сжатия происходит в продуктивном пласте вблизи скважины, а в перекрывающих и подстилающих практически непроницаемых пластах наблюдаются деформации растяжения. В дальнейшем деформации распространяются по горизонтали и вверх, а через год выходят на поверхность, где начинает формироваться мульда оседания. Через год деформации сжатия охватывают весь изучаемый массив пород.

В результате выполненных расчетов было получено, что оседание поверхности земли через лет эксплуатации месторождения составит около 70 мм, через 10 лет - 140 мм, а падение пластового давления через 10 лет достигнет величины 6 МПа. Полученные результаты сопоставимы с данными натурных геодезических измерений, произведенных на некоторых эксплуатируемых нефтяных месторождениях.

Математическое моделирование, основанное на применении модели М. Био, предоставляет большие возможности для исследования на нефтяных месторождениях падения пластового давления в эксплуатируемом резервуаре, прогнозирования объемной деформации и изменения компонент напряженно-деформированного состояния массива пород и величин оседания поверхности земли.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 08-05-00578а.

Литература:

1. Калинин Э.В., Панасьян Л.Л., Широков В.Н и др. Моделирование полей напряжений в инженерно-геологических массивах. - М.: Изд-во МГУ, 2003. – 262 с.

2. Artamonova N.B. Modeling of land subsidence and pore pressure variations caused by fluid pumping (with the use of Biot’s theory). // Land subsidence. Proceedings of the 7th International Symposium on Land Subsidence. Shanghai, China, 23-28 October, 2005. – P.580-589.

3. Biot M.A. General theory of three-dimensional consolidation. // Journal of Applied Physics. - 1941.

- Vol.12. - P.155-164.

4. Kalinin E.V., Sheshenin S.V., Artamonova N.B., Kiselev F. Numerical investigations of the influence of fluid extraction upon the stress state of the rock masses. // Eng. Geology and the Environment. Mat.

Intern. Symp. Athens, Greece, 1997. - P.725-728.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОМЕХАНИКЕ КАК СОВРЕМЕННЫЙ ИНСТРУМЕНТ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГИДРОЭКОЛОГИИ Базин А.А.1, Бакулин В.Е.1, Горев В.В.1, Горев И.В.1, Глазунов В.А.1, Губкова Г.Н.1, Дерюгин Ю.Н.1, Зеленский Д.К.1, Козелков А.С.1, Новиков И.Г.1, Павлуша И.Н.1, Панов А.И.1, Рябов Е.И.1, Сизова Л.И.1, Шемарулин В.Е.1, Храмченков М.Г2, Чекалин А.Н.2, Савельев А.А.2, Конюхов В.М.2, Румынин В.Г.3, Хархордин И.Л. – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ВНИИЭФ), Саров, 2 – НИИ математики и механики им. Н. Г. Чеботарева, Казань, Татарстан, – Санкт-Петербургское отделение Института геологии РАН, Санкт-Петербург, Россия Основным назначением Интеллектуальной гидроэкологической системы (ИГС) является учет неопределенности имеющихся данных и моделей, и связанных с ними рисков. ИГС предназначена для выработки экономически оптимальных решений, обеспечивающих заданный уровень надежности и защиты подземных вод от загрязнения.

Работа системы основана на численном моделировании законов распределения вероятностей временных и пространственных характеристик распространения загрязняющих веществ при различных сценариях загрязнения.

Методика расчета состоит в следующем:

Формируется база данных, которая, помимо геологического строения, геометрических и фильтрационных характеристик моделируемой территории содержит оценку их неопределенности, а так же оценку неопределенности коэффициентов, используемых в модели.

Оценка неопределенности всех величин представлена в базе данных в виде их распределения вероятностей, и используется для формирования начальных условий расчета по модели.

Сформировав выборку начальных распределений, и проведя для них расчеты по одной из имеющихся в ИГС моделей, мы можем получить выборку результатов (концентраций загрязняющих веществ и их изменение во времени в каждой точке территории, время достижения загрязняющими веществами охраняемых зон, и т.д.).

Указанная процедура позволяет получить карты концентраций распределения загрязняющих веществ, их распределение по территории и изменение во времени, а также оптимистический и пессимистический прогнозы при заданном уровне вероятности ошибки. Полученные карты используются для выбора мер по защите подземных вод.

Для каждого потенциального способа защиты проводится повторное моделирование распространения загрязняющих веществ с вариацией параметров, характеризующих данный способ. Полученные результаты помещаются в базу фактов.

Результаты расчетов используются для обучения машины вывода, в качестве которой использована нейронная сеть. Обладая свойством генерализации (способностью правильно воспроизводить закономерности на новых данных), нейронная сеть используется для оперативного прогноза распределения вероятностей параметров загрязнения территории в зависимости от принятых мер.

Настроенная таким образом ИГС используется для решения задачи выбора экономически обоснованного подхода к выбору мер по защите подземных вод при заданном уровне надежности защиты.

Основные компоненты системы:

• пакет программ НИМФА для расчета течений в пористых средах и численного моделирования переноса загрязнения, • методика геостатистического моделирования характеристик объекта с учетом неопределенности, • методика анализа и прогноза эффективности и ранжирования вариантов защиты в конкретных условиях.

Базовым является пакет программ НИМФА, разработанный и созданный сотрудниками трех организаций: ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров;

НИИММ им. Чеботарева, Казанский университет, СПб ИГЭ РАН, г. Санкт Петербург. Пакет НИМФА предназначен для численного моделирования течений в пористых средах и может быть использован для решения задач гидрогеологии, гидроэкологии, нефтедобычи, горно-промышленной гидрогеологии, фильтрации в технологических процессах.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии ПАКЕТ ПРОГРАММ НИМФА ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ Базин А.А.1, Бакулин В.Е.1, Горев В.В.1, Горев И.В.1, Глазунов В.А.1, Губкова Г.Н.1, Дерюгин Ю.Н.1, Зеленский Д.К.1, Козелков А.С.1, Новиков И.Г.1, Павлуша И.Н.1, Панов А.И.1, Рябов Е.И.1, Сизова Л.И.1, Шемарулин В.Е.1, Храмченков М.Г2, Чекалин А.Н.2, Савельев А.А.2, Конюхов В.М.2, Румынин В.Г.3, Хархордин И.Л. – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ВНИИЭФ), Саров, 2 – НИИ математики и механики им. Н. Г. Чеботарева, Казань, Татарстан, – Санкт-Петербургское отделение Института геологии РАН, Санкт-Петербург, Россия В докладе представляется новый программный комплекс, позволяющий осуществлять численное моделирование одно и двухфазных фильтрационных течений, а также миграционных процессов, протекающих в существенно неоднородных пластах со сложными внешними и внутренними граничными условиями.

В основе разработанных вычислительных алгоритмов лежат как достаточно общепризнанные подходы (метод конечных разностей, расщепление вычислительных процедур по физическим процессам и др.), так и оригинальные авторские решения. Последние касаются методов вычислений на многофрагментных неструктурированных косоугольных сетках и способов их генерации, построения поверхностей раздела пластов с применением методов статистического анализа, описания внутренних источников-стоков (например, скважин, границ выклинивания пласта, тонких пластов, рек и ряда других), сопряжения потоков в зоне полного и неполного насыщения при безнапорном режиме фильтрации, а также возможностей моделирования различных наборов физических процессов в рамках одной модели – каждого со своим временным шагом.

Особое внимание уделялось разработке расчетных алгоритмов для описания трехмерного массопереноса. При моделировании учитывается гидродинамическая дисперсия, адсорбция, химическая кинетика. Отдельный модуль системы предназначен для моделирования многокомпонентного переноса с возможностью расчёта химического взаимодействия между компонентами.

К настоящему времени в программный комплекс НИМФА встроена структура, с условным названием "Экспертная система", позволяющая учитывать неопределенность в исходных данных и решать задачи оптимизации работ по контролю и защите подземных вод.

Для ввода и представления исходных данных, а также анализа результатов расчетов, разработан уникальный интерфейс, включающий двух- и трехмерный визуализаторы, обеспечивающий графический ввод и редактирование параметрических полей и генерацию многофрагментных сеточных областей. Разработанный комплекс сопряжен со специализированной базой данных, предназначенной для накопления и обобщения гидрогеологической информации по району исследования, которая также имеет встроенную картографическую поддержку и развитый графический интерфейс.

Тестирование программного продукта проведено на базе сопоставления численных и аналитических решений целой серии краевых задач фильтрации и миграции. При этом использовался подход, основанный на параллелизации модельных построений, выполненных как с использованием пакета НИМФА, так и с привлечением пакета MODFLOW/MT3D (в среде пакета РМ5). Это позволило, в частности, провести кросс-тестирование упомянутых программных продуктов (что, в свою очередь, способствовало совершенствованию разрабатываемого математического аппарата), а также разработать "конверторы" для обмена параметрическими базами между комплексами.

Апробация программного комплекса осуществлялась в процессе решения задач фильтрации и миграции на некоторых объектах Минатома - оценка воздействия потенциальных источников химического и радиоактивного загрязнения, располагающихся в районе г. Саров, на качество подземных вод. Опытный образец программного продукта передан для постоянной эксплуатации в экологическую службу РФЯЦ-ВНИИЭФ.

пансионат «Пахра», Московская область 23 – 25 апреля 2008 г.

Всероссийская конференция по математическому моделированию в гидрогеологии МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОСХОДЯЩЕЙ ПЛОТНОСТНОЙ КОНВЕКЦИИ ПРОМСТОКОВ В НЕОДНОРОДНОМ ПЛАСТЕ Байдарико Е.А.1, Поздняков С.П. – ФГУП ВНИПИпромтехнологии, Москва, Россия – МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия Глубинное (подземное) захоронение промстоков это широко применяемый в ряде стран мира метод размещения жидких токсичных отходов в глубоко залегающих водоносных горизонтах, в том числе и в России [1, 2]. При захоронении в зону весьма затрудненного водобмена артезианских бассейнов отходы в ряде случаев характеризуются меньшей плотностью (минерализацией) по сравнению с подземными водами пластов-коллекторов, которые, в свою очередь, характеризуются значительной неоднородностью по фильтрационным свойствам.

Целью работы являлось определение особенностей миграции более «легких» промстоков в более «тяжелых» подземных водах неоднородного пласта-коллектора. Настоящее исследование проведено с использованием данных полигона подземного захоронения жидких отходов Чепецкого механического завода в г. Глазов (Удмуртской республики). Для пласта-коллектора данного полигона была предпринята попытка создания гидрогеомиграционной модели, учитывающей реальную неоднородность пласта и различие плотностей двух смешиваемых и совместимых по физико химическим свойствам жидкостей промстоков и подземных вод. Важность разработки такой модели обусловлена необходимостью получения более достоверного и точного решения одной из главных задач в области захоронения промстоков прогноза их распространения в недрах. Такой прогнозный расчет обязателен для обоснования границ горного отвода недр, границ санитарно защитной зоны, продления срока эксплуатации полигона захоронения и др. Основную сложность при моделировании обычно вызывает обоснование строения пласта в связи с ограниченным объемом фактических данных. Для создания модели строения пласта трещиновато-пористых закарстованных известняков и доломитов полигона захоронения в Глазове использовался геостатистический подход.

Основой геостатистической пространственной модели неоднородной среды послужили геологоразведочные данные и материалы мониторинга геологической среды: результаты бурения и разновременных геофизических исследований расходометрии, резистивиметрии, термометрии, накопленные к 2004г., по 24-ем скважинам, которые оборудованы на пласт-коллектор и расположены на небольшой площади около 17 км2. Эта модель построена с помощью метода вероятностного моделирования, основанного на анализе пространственных цепей Маркова, в пределах наиболее изученной центральной области полигона [3]. В ней преобладают слабопроницаемые породы, а зоны/прослои и линзы хорошо проницаемых пород, распространенные в основном в средней части пласта, имеют преимущественно субгоризонтальное залегание и характеризуются сложной структурой.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.