По дисциплине Методы моделирования в гидрогеологии
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт природных ресурсов
Направление (специальность) -130302 Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания
Самостоятельная работа
По дисциплине « Методы моделирования в гидрогеологии»
Вариант №8
Выполнил: ст. гр. З-2180/08
Синегубова Е. В.
Проверил: доц. Кузеванов К.И
Томск 2012
Лабораторная работа №1.
Исследование влияния паводковых явлений на режим напорного водоносного горизонта в прибрежной части речной долины средствами численного моделирования одномерной фильтрации».
Рассматривается количественная оценка режима подземных вод в прибрежной части водоносного горизонта с целью определения расчетным путем границы зоны развития подпора.
Прогноз развития подпора является частью необходимых обоснований для проектов систем природообустройства и водопользования, инженерного освоения прибрежных районов, включая гражданское и промышленное строительство.
Условие задачи:
Необходимо исследовать естественный режим подземных вод в прибрежной зоне водоносного горизонта, формирующийся под влиянием паводковых явлений на реке.
Рис. 1. Зона развития подпорных явлений в напорном водоносном горизонте (выделена фигурной скобкой).
Рис. 2 Графики режимных наблюдений по трем контрольным расчетным блокам с номерами 3, 6 и 11
Выводы:
1. Размеры зоны влияния подпора в напорном водоносном горизонте под влиянием естественного режима уровня поверхностных вод в реке показан на графике и распространяется в пределах блока 3.
Размеры зоны влияния подпора в напорном водоносном горизонте под влиянием естественного режима уровня поверхностных вод в реке - 100 м.
2. С увеличением фильтрационных свойств грунтов подпор уменьшается.
Лабораторная работа №5
Исследование влияния фильтрационной неоднородности на распределение напоров в стационарном одномерном потоке средствами численного моделирования
Пространственная структура фильтрационных потоков относится к числу важнейших факторов, определяющих характер распределения напорного поля в области… Условие задачи: На численной модели одномерного фильтрационного потока необходимо исследовать влияние фильтрационной неоднородности на…Лабораторная работа №8.
Исследование на плановой численной модели напорного водоносного горизонта нарушенного режима фильтрации под влиянием работы группового водозабора со сложным режимом эксплуатации
| Варианты | |
| S, м2 | 1000*1000 |
| Подошва ВГ, м | |
| Кровля ВГ, м | |
| Отметка уреза воды р. Северная, м | |
| Отметка уреза воды р. Южная, м | |
| Кф, м/сут | |
| Q1, м3/сут | -550 |
| Q2, м3/сут | |
| Отметка дна реки, м |
В качестве базового примера рассматривается задача прогноза работы системы двух взаимодействующих скважин на участке междуречного массива. Напорный водоносный горизонт имеет постоянную мощность, однороден по фильтрационным параметрам. В пределах водозаборного участка протекают две реки (Северная и Южная) гидравлически связанные с водоносным горизонтом. В естественных условиях за счёт разницы в отметки поверхностных вод сформировался фильтрационный поток, направленный от русла южной реки в сторону северной. В пределах междуречного массива проектируется создание водозаборной системы из двух скважин со сложным режимом эксплуатации. В одной скважине предполагается проводить водоотбор, а другой нагнетание.
Требуется:
1. построить карту гидроизопьез нарушенного фильтрационного потока;
2. оценить темпы изменения пьезометрической поверхности под влиянием работы скважин;
3. определить прогнозные напоры в скважинах через год после начала эксплуатации водозаборной системы.
Расположение скважин и граничные условия водоносного горизонта показано на плане и схематическом гидрогеологическом разрезе.
План
Схематический гидрогеологический разрез
Плановые размеры водозаборного участка 1000×1000 м.
Подошва водоносного горизонта расположена на отметке 2 м. Кровля водоносного горизонта залегает на отметке 6 м. Отметка уреза воды в русле р. Южной - 27 м, в русле р. Северной –17 м. Фильтрационные параметры по площади водоносного горизонта и по разрезу не изменяются: коэффициент фильтрации составляет 20 м/сут, коэффициент упругоёмкости водовмещающих пород 0,001. Возмущающие скважины работают в постоянном режиме: расход эксплуатационной скважины составляет -550 м3/сут., расход нагнетательной скважины менее интенсивный 200 м3/сут. Расположение возмущающих скважин рекомендуется выбирать произвольно с учётом плана, показанного выше.
Рис.7. Исходная модель.
Далее, необходимо изменить настройки численной модели в соответствии с условиями задачи. Разместить в области фильтрации две эксплуатационные скважины. Задать нестационарный режим решения прогнозной задачи с шестью периодами изменения расходов скважин в соответствии с регламентом работы группового водозабора.
| Период эксплуатации | Продолжительность периода, сут | № водозаборной скважины | Проектный расход, м3/сут |
| 2 70 | |||
| 2 20 | |||
| 2 150 | |||
| 2 25 | |||
| 2 200 | |||
| 2 20 |
Рис.8 Карта гидроизопьез нарушенного фильтрационного потока на несколько характерных моментов времени (согласно таблице значений).
Далее смотреть анимацию с новыми значениями.
Вывод:
Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о том, что депрессионная воронка увеличивается в размерах со временем, её границы направлены в сторону реки Южная, а река Северная, в свою очередь, не оказывает никакого влияния на поток воды в депрессионной воронке.
Лабораторная работа №11
Исследование на плановой численной модели условий эксплуатации группового водозабора с целью оценки максимальной величины водоотбора.
Рассматривается количественная оценка масштабов максимально возможного водоотбора из группового водозабора методом численного моделирования.
Задачей прогноза является подбор и обоснование максимальных дебитов каждой скважины группового водозабора на расчетный срок его эксплуатации без осушения водоносного горизонта.
Прогноз является частью необходимых обоснований для оценка прогнозных эксплуатационных ресурсов водоносного горизонта.
|
Рис.9 Полное осушение пласта
|
Рис.10 Оптимальная величина расхода.
|
Рис.11 Минимальная величина расхода
Выводы:
Исходя из проделанной работы следует:
1. Определили подбором максимальный дебит водозаборной скважины -500 м3/сут.
2. Оценили минимальную величину проектного водоотбора- 100 м3/сут, при которой отсутствуют признаки осушения водоносного горизонта.
3. Определили величину проектного водоотбора -1200 м3/сут, при которой наблюдается осушение пласта.
4. В пределах р. Северная потенциальные источники загрязнения не могут оказать влияния на ухудшение качества добываемых подземных вод при минимальном значении расхода.