Статья: Гидродинамический метод оценки ЭЗ

⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Структура фильтрационного сопротивления месторождения:
где - гидродинамические Параметры водоносной системы,
t - расчетное время развития депрессионной воронки,
- схема и конструкция Водозаборного сооружения.
При применении гидродинамического метода оценки все эти компоненты, интегрально образующие величину , разведуются раздельно, любыми доступными методами и затем раздельно учитываются в расчетных формулах фильтрации к скважинам или вводятся в состав моделей для моделирования работы водозабора.
По материалам разведки доказана возможность применения расчетной схемы неограниченного в плане, однородного, изолированного в разрезе пласта; следовательно, расчет понижения уровня в водозаборной скважине можно сделать по формуле Тейса:
Таким образом, можно видеть, что в условиях "схемы Тейса" величина зависит от гидродинамических параметров , времени эксплуатации и характеристики водозабора . Данные о граничных условиях Г в описании отсутствуют, что вполне понятно для неограниченного пласта.
Другой пример: водозаборная скважина рассчитывается для условий стационарного режима фильтрации в связи с перетеканием из смежного водоносного горизонта:
В этом случае ; в этом описании фактор перетекания является "представителем" граничных условий Г, а время и водоотдача отсутствуют, так как речь идет о стационарном режиме фильтрации.
Такие примеры можно продолжить. Например, для несовершенных водозаборных скважин в величине сопротивления появятся - длина фильтра и расстояние от края фильтра до кровли пласта (Вз); если область фильтрации в плане ограничена (выклинивание пласта, фациальное замещение...), то появится расстояние до этой границы (Г). Любое изменение в расчетной схеме отражается в содержании обобщенного фильтрационного сопротивления .
Итак, при использовании гидродинамического метода оценки ЭЗ нужно РАЗДЕЛЬНО РАЗВЕДАТЬ И ОЦЕНИТЬ ВСЕ КОМПОНЕНТЫ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ.
После этого подсчет запасов (точнее, расчет водозабора, т.к. подсчет запасов - это более общая задача) выполняется
- или АНАЛИТИЧЕСКИ (по формулам теории притока к скважинам) - при этом формулы выбираются в соответствии с разведанной расчетной схемой, а "начинкой" формул являются разведанные параметры)
- или с использованием МОДЕЛИРОВАНИЯ работы водозабора - создается модель МПВ, на которой решается прямая задача с целью получить распределение (во времени и пространстве) напоров (или понижений) при полностью известном (разведанном!) распределении параметров, граничных условий и т.д. (известны все аргументы, ищем функцию).
Во всех случаях для выполнения гидродинамического расчета необходимо составление
ФИЛЬТРАЦИОННОЙ СХЕМЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, которая является конечной целью разведки и должна адекватно, с наилучшей возможной степенью приближения отражать все те гидрогеологические условия, которые в конкретном случае контролируют величину .
Основой для составления фильтрационной схемы являются результаты поисково-разведочных работ: они (работы) должны быть запроектированы, проведены и интерпретированы так, чтобы схема стала достоверной, т.е. содержала бы в себе все те элементы природной обстановки, которые в конкретном случае являются ЗНАЧИМЫМИ для формирования балансово-гидродинамической ситуации.
Принципы и содержание фильтрационной схематизации гидрогеологических условий для целей любого гидрогеодинамического расчета уже подробно прорабатывались в курсе "Гидрогеодинамика". Здесь мы кратко их повторим, учитывая некоторую специфику расчетов водозаборных сооружений.
Обязательные разделы фильтрационной схематизации

Вопросы, которые гидрогеолог должен поставить перед собой и обосновать ответ по данным разведки
• Должен быть обоснован ожидаемый
РЕЖИМ ФИЛЬТРАЦИИ ВО ВРЕМЕНИ при работе водозабора. Ответ на этот вопрос обосновывается:
- выявленными источниками формирования баланса водоотбора и прогнозируемым временем проявления каждого из них,
- заданным режимом водоотбора (вдруг периодический?)
В зависимости от решения по этому пункту расчетной схематизации прогноз работы водозабора может быть выполнен в стационарном или нестационарном виде - первый вариант проще в исполнении (особенно при моделировании) и требует меньшего числа исходных данных (не нужны емкостные параметры).
Возможность наступления стабилизации депрессии в простых случаях можно просчитать аналитически:
- например, если водозабор расположен у реки
где - относительная погрешность (по понижениям) признания факта стабилизации; например, при = 0.1 стабилизация считается наступившей при = 9 м, хотя "истинная" стабилизация наступит позже, при = 10 м.
• Должна быть обоснована ожидаемая
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА ПОТОКА при работе водозабора, определяемая степенью деформации гидродинамической сетки по пространственным координатам. Ее обоснование производится на основе общих гидрогеодинамических предпосылок:
конфигурация границ в плане и их положение в разрезе,
расположение и степень несовершенства водозахватных устройств,
соотношение мощности пласта и его размеров в плане и др.
Возможные варианты расчетной пространственной структуры течения:
и даже одномерная (обычно радиальная).
Для упрощения расчетов желательно понизить мерность потока (но обоснованно!). Например, можно использовать предпосылку перетекания - при соотношении коэффициентов фильтрации слоев в слоистых разрезах порядка 20-50 и более (напомнить преломление линий тока по правилу тангенсов) можно реальный пространственный поток рассматривать как плоско-пространственный, что легче в расчетном смысле и проще с точки зрения параметрического обеспечения.
• Характер распределения в плане и разрезе необходимых
параметров водоносной системы :
проницаемость (проводимость для одномерных и плановых потоков или коэффициент фильтрации для профильных и пространственных потоков)
емкость (водоотдача для моделирования или уровне- пьезопроводность для большинства аналитических решений).
Возможные варианты схематизации выявленного при разведке распределения этих параметров:
б) квазиоднородный - хаотическое распределение относительно небольших элементов неоднородности с небольшой амплитудой колебания параметра,
в) упорядоченно-неоднородный - при наличии геометрически правильных границ неоднородности (прямая линия, круг, полоса и т.п.) или при наличии функциональной, генетически обусловленной зависимости параметра от природных факторов (мощности пласта, глубины эрозионного вреза и т.п.),
г) существенно-неоднородный - неупорядоченно расположенные крупные элементы неоднородности с контрастными различиями параметра.
Для неоднородных пластов составляются карты параметров с использованием изолиний или по кусочно-неоднородному принципу ("лоскутное одеяло").
Проще для расчетов однородные схемы. При неоднородности, как правило, приходится применять моделирование, так как формулы становятся слишком громоздкими или отсутствуют вовсе.
Важная деталь: по мере удаления от водозабора роль неоднородности (т.е. степень ее влияния на результат расчета - понижения в водозаборе) уменьшается. С максимальной точностью нужно учитывать неоднородность
в районе расположения водозахватных устройств
на участках между водозабором и важными границами; для остальной площади обычно можно использовать осредненные значения.
Полезная, но пока слабо разработанная методически вещь: применение так называемых разведочных расчетов (В.М.Шестаков), факторно-диапазонного анализа (И.К.Гавич); суть их заключается в экспериментальной (обычно на модели) оценке влияния того или иного элемента фильтрационной схемы на конечный результат прогнозного расчета.
•
ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ потока в плане и в разрезе (ГУ). Они должны быть определены для области ожидаемой воронки депрессии. Но существует и обратная связь - размер воронки, в свою очередь, зависит от характера и положения граничных условий, поэтому вопрос о необходимых размерах области решения прогнозной задачи приходится решать путем последовательных приближений.
ГУ могут быть внешними и внутренними; внешние должны быть определены в любом случае, внутренние - если они имеются.
Для каждого граничного элемента необходимо обосновать:
пространственное положение и форму граничного условия (точка, линия, поверхность),
количественные показатели условия (для каждого рода - свой набор).
Возможные варианты РОДА ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ: обычно говорят о трех родах граничных условий, хотя можно обойтись и двумя.
Математическое описание граничных условий делаем (для простоты) в удельной форме, т.е. на единицу (длины, площади) граничного элемента.
= Граничное условие
2 рода - ЗАДАННОЙ ЯВЛЯЕТСЯ ФУНКЦИЯ РАСХОДА ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ: ; здесь ГК - набор координат граничного элемента, т.е. в зависимости от мерности потока и границы.
Это значит, что функциональное описание величины трансграничного расхода известно заранее на весь период прогноза и не зависит от изменений, происходящих в области под влиянием водозабора в прогнозный период. Напор на границе 2 рода на прогноз неизвестен и вычисляется как результат решения.
Пример: поток, приходящий в расчетную область из удаленных областей питания ("боковой приток"); его величина не зависит ни от каких изменений напора в расчетной области, т.е. не реагирует на работу водозабора.
- - расход через границу не зависит от времени, но может быть разным на разных участках границы;
- - расход через границу не зависит от времени и одинаковый для всей границы;
= Граничное условие
3 рода - ЗАДАННЫМ ЯВЛЯЕТСЯ ЛИНЕЙНЫЙ ХАРАКТЕР СВЯЗИ МЕЖДУ РАСХОДОМ ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ И НАПОРОМ В ПЛАСТЕ (точнее - перепадом напоров между пластом и границей).
На такой границе неизвестны ни напор в приграничной области пласта, ни трансграничный расход ; они взаимно регулируют друг друга: изменение напора (в нашем случае - понижение от действия водоотбора) вызывает пропорциональное изменение расхода, который, в свою очередь, влияет на положение уровней:
, т.е. напор на границе известен заранее и не зависит от ситуации в пласте (это упрощенное описание, но пока будем рассматривать именно так);
- формально коэффициент пропорциональности между разностью напоров и расходом через границу; физически - это фильтрационное сопротивление границы, т.е. параметр граничного условия 3 рода. В простом случае - мощность слоя отложений, создающих сопротивление между граничным напором и пластом (это может быть экран под руслом реки или разделяющий слой в пластовой водоносной системе), - коэффициент фильтрации этих отложений.
- - напор на границе неизменен во времени;
- - и к тому же постоянен для всего граничного элемента;
- , - то же для сопротивления граничного элемента;
= Особая ситуация при - понятно, что в этом случае должно быть , т.е. на такой границе устанавливается условие 1
рода ( ).
• Завершающий пункт схематизации - распределение
ИСТОЧНИКОВ-СТОКОВ. Сюда относят:
все виды поступления воды в пласт (источники, балансовый знак +)
все виды расходования воды из пласта (стоки, балансовый знак -),
которые почему-либо не вошли в вышеописанные "стандартные" ГУ.
Например, инфильтрация - это, по сути, площадное условие 2 рода с заданной интенсивностью (модулем) - расход питания на 1 кв.м площади.
Другой распространенный пример: скважины - нагнетательные, водозаборные, дренажные и т.п. - это практически точечные (с радиусом ) граничные условия 1 рода, если в скважинах задан уровень/понижение, а вычисляется их дебит, или 2 рода (если задан дебит, а нужно вычислить уровень/понижение в скважинах).
К вопросам расчетной схематизации относится и одна из важнейших и распространенных особенностей решения задач оценки ЭЗ - применение
СУПЕРПОЗИЦИИ (СЛОЖЕНИЕ РЕШЕНИЙ). Этот прием, разумеется, является общим для всех задач фильтрации и должен быть уже в принципе рассмотрен в курсе "Гидрогеодинамика".
Его математическое содержание - согласно теореме наложения, линейное дифференциальное уравнение можно разложить на два уравнения, решить каждое отдельно, полученные решения сложить - их сумма будет являться решением общего исходного уравнения. Как это свойство используется при решении задач расчета водозаборных сооружений ?
На примере планового потока (хотя вообще-то мерность неважна):
- это распределение в плане по и во времени в естественных условиях (без водоотбора) под действием режимообразующих факторов .
- это распределение в плане по и во времени под действием как-то изменившихся (в результате водоотбора с дебитом ) режимообразующих факторов .
Согласно принципу суперпозиции, эти уравнения можно алгебраически складывать. Из (0) вычтем (1):
- это распределение изменений в плане по и во времени под действием изменений режимообразующих факторов и при дебите водоотбора .
Обозначим , ; тогда (2) примет вполне понятный вид:
Так как нас в конечном счете, в основном, интересуют только понижения (чтобы сравнивать их с допустимыми), то можно ограничиться только решением уравнения (2а). Если же для каких-то целей необходимо распределение "полных" напоров , то можно прямо сложить полученные понижения (2а) с естественными напорами (0) и рассматривать их сумму как решение уравнения (1). В частности, такая необходимость возникает, если есть нужда в последующем моделировании миграции - для этого ведь нужны "полные" скорости потока.
Упрощение фильтрационной схемы! Обычно можно считать (доказательно!), что развитие депрессии не приведет к изменению естественных режимообразующих факторов, важнейшим из которых является инфильтрация. Следовательно, в уравнениях (2) или (2а) и в них остаются только параметры пласта и отсутствуют режимообразующие факторы, оценка которых при разведке - вещь весьма сложная и не всегда достижимая в нужном объеме и с нужной степенью достоверности.
• Важно: при применении суперпозиции должны быть соответственно трансформированы и граничные условия - если уравнение решается относительно понижений (изменений!), то и ГУ должны быть выражены в изменениях.
- Условия 2 рода приобретают вид: При этом: если условия формирования при эксплуатации не изменяются, то , т.е. граница 2 рода в этом случае вырождается в непроницаемую! (и даже не нужно знать ).
Очевидно, что если эксплуатация не вызывает изменений в поведении и величине , то и условие 3 рода упрощается до вида:
а) Изменились балансовые знаки расходов - дебит водозабора стал положительным (см. формулу 2а), а приток в пласт через границу 3 рода стал отрицательным (ведь положительное!).
б) Почему может возникнуть изменение ? В наиболее распространенном случае условия 3 рода (на экранированной реке) такую возможность следует учитывать, если за счет инверсии разгрузки и формирования привлекаемых ресурсов расход реки существенно уменьшается, что повлечет за собой и заметное изменение глубины реки (т.е. уровня реки).
Итак, общее правило: при решении в понижениях (ур. 2а) на границах учитываются только изменения, возникшие под влиянием эксплуатационных изменений напора в пласте.
То же относится и к источникам-стокам:
- если не зависит от , то , т.е. неизменная инфильтрация при решении в понижениях "исчезает" из решения, что крайне заманчиво, так как ее (и уж тем более ее распределение по площади месторождения) мы обычно знаем очень неточно;
- для водозаборной скважины "изменением" является ее дебит , так как его не было в естественных условиях.

Название: Гидродинамический метод оценки ЭЗ
Раздел: Рефераты по географии
Тип: статья
Добавлен 05:52:54 15 апреля 2005 Похожие работы
Просмотров: 249
Комментариев: 16
Оценило: 4 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Рис.1. Граничное условие 3 рода на контуре водотока (водоема) в ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ (синий цвет) и при РАБОТЕ ВОДОЗАБОРА (красный цвет)
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Статья: Гидродинамический метод оценки ЭЗ
Контрольная Работа По Русскому Языку Лексика
Диссертация Анализ Системы
Дипломная работа по теме Учет затрат в основном производстве
Реферат: Кентервильское привидение
Реферат: Passion In Jane Eyre Essay Research Paper
Сочинение Рассуждение Лес Источник Жизни 11 Класс
Реферат Текст
Методы Исследования Мочи Реферат
Реферат по теме Общие принципы финансового планирования
Отчет По Практике Склад
Диссертация Мировой
Реферат: Jericho Essay Research Paper 1004 Moves LIST
Реферат: История конституционализма в новое и новейшее время
Контрольная работа по теме Контроль в системе управления организации
Практическое Применение Дипломной Работы
Курсовая работа по теме Анализ электрического состояния линейных и нелинейных цепей постоянного и переменного токов
Контрольная Работа На Тему Младшие Школьники: Группы Риска. Леворукость
Разностороннее Развитие Ребенка Курсовая
Когда Человек Чувствует Себя Счастливым Сочинение Егэ
Курсовая работа по теме Трудности перевода в межкультурной коммуникации
Доклад: Никитин И.Н.
Реферат: Общая симптоматика гинекологических заболеваний. Методы обследования гинекологических больных
Реферат: Эйнштейн: изобретения и эксперимент