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 №1

 

 

Выполнил: ст. гр. З-2180/01

Малахова Т.А.

Проверил: доц. Кузеванов К.И

 

 

Томск 2012

Лабораторная работа №1

Тема: Исследование паводковых явлений на одномерной численной модели области фильтрации.

Требуется:

Оценить размеры зоны влияния подпора в напорном водоносном горизонте под влиянием естественного режима уровня поверхностных вод в реке.

Исследовать зависимость размеров зоны влияния подпора от фильтрационных параметров однородного водоносного горизонта.

Исследовать зависимость размеров зоны влияния подпора от емкостных параметров однородного водоносного горизонта.

Использовать для характеристики темпов изменения уровней пьезометрической поверхности возможность построения графиков режимных наблюдений за ходом уровня в трёх, выбранных заранее, расчётных блоках.

Предложить схему (последовательность) решения поставленных задач в среде программного комплекса PMWIN.

 

Рисунок 1. Результат моделирования с исходными данными

 

Рисунок 3.Графики режимных наблюдений по трем контрольным расчетным блокам с номерами 3, 6 и 11

Выводы:

В данной задаче мы определяли влияние паводковых явлений в реке Западная на подпор подземных вод.

Размеры зоны влияния подпора в напорном водоносном горизонте под влиянием естественного режима уровня поверхностных вод в реке - 60 м.

Лабораторная работа №5

Тема: 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 фильтрации в естественных и нарушенных условиях. Структура потока зависит от строения водоносного горизонта, в частности от его проницаемости, режима воздействия на пласт и применяемых геолого-технических мероприятий. Значимость отдельных факторов, определяющих структуру фильтрационных потоков, может изменяется как во времени, так и в пространстве.

Условие задачи:

На численной модели одномерного фильтрационного потока необходимо исследовать влияние фильтрационной неоднородности на пространственное распределение напорного поля (форму депрессионной кривой).

Характеристика гидрогеологических условий междуречного массива дана в лабораторной работе № 1. Отличие заключается только в том, что по пространству фильтрационные свойства напорного водоносного горизонта изменяются.

Воспользоваться численной моделью области фильтрации к лабораторной работе № 1.

Водоносный горизонт имеет два участка фильтрационной неоднородности, граница между которыми проходит в центральной части междуречного массива. Участок фильтрационной неоднородности со стороны р.Западной имеет коэффициент фильтрации равный 1 м/сут, а участок фильтрационной неоднородности со стороны р.Восточной имеет максимальное значение коэффициента фильтрации.

 

 

Рис. 1 Установка стационарного режима при максимальных значениях коэффициента фильтрации у р. Восточной

 

Рис. 2 Установка стационарного режима при максимальных значениях коэффициента фильтрации у р. Западной

 

Рис. 3 Установка стационарного режима при максимальных значениях коэффициента фильтрации у р. Восточной и р. Западной

 

Выводы:

Переход в стационарный режим происходит при уменьшении уровней подпора в зоне влияния реки Западной;

Переход в стационарный режим происходит при увеличении уровней подпора в зоне влияния реки Восточной;

Переход в стационарный режим происходит при увеличении уровней подпора в зоне влияния реки Восточной и при уменьшении уровней подпора в зоне влияния реки Западной;

Лабораторная работа №8

Тема: Исследование на плановой численной модели напорного водоносного горизонта нарушенного режима фильтрации под влиянием работы группового водозабора со сложным режимом эксплуатации

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

 

Кф=15 м/сут

Исходные данные:

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	-2000
Q2, м3/сут
Отметка дна реки, м

Плановые размеры водозаборного участка 1000×1000 м.

Подошва водоносного горизонта расположена на отметке 0 м. Кровля водоносного горизонта залегает на отметке 7 м. Отметка уреза воды в русле р. Южной - 20 м, в русле р. Северной –16 м. Фильтрационные параметры по площади водоносного горизонта и по разрезу не изменяются: коэффициент фильтрации составляет 5 м/сут, коэффициент упругоёмкости водовмещающих пород 0,001. Возмущающие скважины работают в постоянном режиме: расход эксплуатационной скважины составляет -1200 м3/сут., расход нагнетательной скважины менее интенсивный 600 м3/сут. Расположение возмущающих скважин рекомендуется выбирать произвольно с учётом плана, показанного выше.

 

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.1 Исходная модель

 

 

Смотреть анимацию:

Рис.2,3

Карта гидроизопьез нарушенного фильтрационного потока на несколько характерных моментов времени (согласно таблице значений).

Вывод:

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.

Оптимальная величина расхода (1000 м3)

Рис.1

минимальная величина расхода (3000 м3)

рис.2

 

 

Чрезмерная откачка с осушением участка(3500 м3)

Рис.3

 

Вывод:Исходя из проделанной работы следует:

Определили подбором максимальный дебит водозаборной скважины -3000 м3/сут.

Оценили минимальную величину проектного водоотбора- 1000 м3/сут, при которой отсутствуют признаки осушения водоносного горизонта.

Определили величину проектного водоотбора -3500 м3/сут, при которой наблюдается осушение пласта.