Меню

Инфильтрационное питание что это

Определение инфильтрационного питания подземных вод аналитическими и численными методами Текст научной статьи по специальности « Науки о Земле и смежные экологические науки»

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Г. П. Евграшкина, Т. П. Мокрицкая, В. К. Марченко

Определение инфильтрационного питания – важная и обязательная составляющая комплексной прогнозной гидрогеологической задачи. Адекватность математических моделей изменения гидрогеологических условий техногенно нарушенных территорий зависит от точности количественной оценки во времени и пространстве всех режимообразующих факторов, в том числе и инфильтрационного питания . Эта величина в уравнениях фильтрации типа Пуассона и более сложных присутствует в виде свободного постоянного слагаемого и интерпретируется как граничное условие второго рода над уровнем грунтовых вод. В соответствии с известными классификациями его определение относится к научной категории «обратные задачи». Практический опыт ведущих гидрогеологов Украины показывает, что наиболее эффективны методы его определения, в которых исходными данными служат многолетние режимные наблюдения во времени и пространстве. В статье выполнен обзор существующих методов с авторскими примерами их применения при минимуме исходной информации в простых гидрогеологических условиях до относительно сложных, учитывающих фильтрационную анизотропию. Предложены разработки с решением нелинейных уравнений при минимально достаточном количестве исходной информации. Продолжением этих исследований будет решение прямой гидрогеологической задачи «Прогноз уровенного режима» с ориентацией на оползневые участки города Днипро. Во всех видах расчетов в качестве исходных данных использованы режимные наблюдения , выполненные КП «Южукргеология» и изложенные в фондовых отчетных документах, а также гидрогеологические параметры, определенные по результатам откачек. Структура работы выдержана в стиле от простого к сложному.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Г. П. Евграшкина, Т. П. Мокрицкая, В. К. Марченко

Determination of infiltration nutrition of groundwater by analytical and numerical methods

The definition of infiltration nutrition is an important and compulsory component of the complex prognostic hydrogeological task.Adequacy of mathematical models of changes in hydrogeological conditions of technogenically disturbed territories depends on a number of factors.Namely, from the accuracy of the quantitative evaluation in time and space of all the regimen-forming factors also from infiltration nutrition . This quantity in the Poisson-type and more complex filter equations is present as a free constant term and is interpreted as a boundary condition of the second kind over the groundwater level. In accordance with known classifications, its definition refers to the scientific category «inverse problems». Practical experience of the leading hydrogeologists of Ukraine shows that the most effective methods of its determination, in which the initial data are multiyear observations in time and space. The article reviews the existing methods with author’s examples of their application with a minimum of initial information under simple hydrogeological conditions, to relatively complex ones, taking into account the filtration anisotropy. Developments are proposed with the solution of nonlinear equations with a minimal sufficient amount of initial information. The continuation of these studies will be the solution of the direct hydro-geological problem «Prognosis of the level regime» with an orientation toward landslide areas of the city of Dnipro. In all types of calculations, the regime observations made by KP «Yuzhukrgeologia» and outlined in the background report documents, as well as the hydrogeological parameters determined by the results of pumping out, were used as the initial data. The structure of the work is consistent in style from simple to complex. As a result of the conducted researches, it is recommended to build a new regime observational network. The observational network will include five wells. Three wells will be located along the current line, and three across the groundwater flow. Such a network will make it possible to study in greater detail the change in the groundwater table and obtain the most reliable data. All the methods considered are applicable for determiningthe magnitude of infiltration feeding in the study area according to the data of regime observations . After carrying out the research, it can be concluded that the methods described are suitable for solving the stated problems without limitations in the regime observations . The methods presented are in good agreement with each other. This is a confirmation of high reliability. Infiltration nutrition in different years has positive and negative values. In the multi-year section, the value in the sum is positive. This ensures a very slow rise in the water table.

Текст научной работы на тему «Определение инфильтрационного питания подземных вод аналитическими и численными методами»

Dnipro university bulletin

Journal home page: geology-dnu-dp.ua

ISSN 2313-2159 (print) ISSN 2409-9864(online)

Dniprop. Univer.bulletin. Geology, geography., 25(2), 146-150.

Halyna P. Yevgrashkina,

Tatyina P. Mokritskaya, Valeria K. Marchenko

Dniprop. Univer. bulletin, Geology, geography., 25(2), 146-150.

Определение инфильтрационного питания подземных вод аналитическими и численными методами

Г. П. Евграшкина, Т. П. Мокрицкая, В. К. Марченко

Днепровский национальный университет имени Олеся Гончара, Днепр, Украина, e-mail: marchenlo_lera@icloud. com

Резюме. Определение инфильтрационного питания — важная и обязательная составляющая комплексной прогнозной гидрогеологической задачи. Адекватность математических моделей изменения гидрогеологических условий техногенно нарушенных территорий зависит от точности количественной оценки во времени и пространстве всех режимообразующих факторов, в том числе и инфильтрационного питания. Эта величина в уравнениях фильтрации типа Пуассона и более сложных присутствует в виде свободного постоянного слагаемого и интерпретируется как граничное условие второго рода над уровнем грунтовых вод. В соответствии с известными классификациями его определение относится к научной категории «обратные задачи». Практический опыт ведущих гидрогеологов Украины показывает, что наиболее эффективны методы его определения, в которых исходными данными служат многолетние режимные наблюдения во времени и пространстве. В статье выполнен обзор существующих методов с авторскими примерами их применения при минимуме исходной информации в простых гидрогеологических условиях до относительно сложных, учитывающих фильтрационную анизотропию. Предложены разработки с решением нелинейных уравнений при минимально достаточном количестве исходной информации. Продолжением этих исследований будет решение прямой гидрогеологической задачи «Прогноз уровенного режима» с ориентацией на оползневые участки города Днипро. Во всех видах расчетов в качестве исходных данных использованы режимные наблюдения, выполненные КП «Южукргеология» и изложенные в фондовых отчетных документах, а также гидрогеологические параметры, определенные по результатам откачек. Структура работы выдержана в стиле от простого к сложному.

Читайте также:  Двухразовое питание по бабкину

Ключевые слова: инфильтрационное питание, обратная гидрогеологическая задача, режимные наблюдения, численные и аналитические методы

Received 12 October 2017

Received in revised form 01 November 2017

Accepted 10 November 2017

Determination of infiltration nutrition of groundwater by analytical and numerical methods

G. P. Yevgrashkina, T. P. Mokritskaya, V. K. Marchenko

Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, Ukraine, e-mail: marchenlo_lera@icloud. com

Abstract. The definition of infiltration nutrition is an important and compulsory component of the complex prognostic hydrogeological task.Adequacy of mathematical models of changes in hydrogeological conditions of technogenically disturbed territories depends on a number of factors.Namely, from the accuracy of the quantitative evaluation in time and space of all the regimen-forming factors also from infiltration nutrition. This quantity in the Poisson-type and more complex filter equations is present as a free constant term and is interpreted as a boundary condition of the second kind over the groundwater level. In accordance with known classifications, its definition refers to the scientific category «inverse problems». Practical experience of the leading hydrogeologists of Ukraine shows that the most effective methods of its determination, in which the initial data are multi-year observations in time and space. The article reviews the existing methods with author’s examples of their application with a minimum of initial information under simple hydrogeological conditions, to relatively complex ones, taking into account the filtration anisotropy. Developments are proposed with the solution of nonlinear equations with a minimal sufficient amount of initial information. The continuation of these studies will be the solution of the direct hydro-geological problem «Prognosis of the level regime» with an orientation toward landslide areas of the city of Dnipro. In all types of calculations, the regime observations made by KP «Yuzhukrgeologia» and outlined in the background report documents, as well as the hydrogeological parameters determined by the results of pumping out, were used as the initial data. The structure of the work is consistent in style from simple to complex. As a result of the conducted researches, it is recommended to build a new regime observational network. The observational network will

Halyna P. Yevgrashkina,

Tatyina P. Mokritskaya, Valeria K. Marchenko

include five wells. Three wells will be located along the current line, and three — across the groundwater flow. Such a network will make it possible to study in greater detail the change in the groundwater table and obtain the most reliable data. All the methods considered are applicable for determiningthe magnitude of infiltration feeding in the study area according to the data of regime observations. After carrying out the research, it can be concluded that the methods described are suitable for solving the stated problems without limitations in the regime observations. The methods presented are in good agreement with each other. This is a confirmation of high reliability. Infiltration nutrition in different years has positive and negative values. In the multi-year section, the value in the sum is positive. This ensures a very slow rise in the water table.

Keywords: infiltration nutrition, reverse hydrogeological problem, regime observations, numerical and analytical methods

Введение. Цель настоящих исследований -максимальное использование результатов режимных наблюдений для оценки величины инфильтрационного питания на основе современных методов решения уравнений фильтрации. Для прямого определения инфильтрационного питания используют стационарные установки различных

конструкций. Лидером научных достижений этого направления является гидрогеологическая станция «Феофания» НАН Украины (Sitnikov, GolovchenkoJ, Tkachenko, 2003). В нашем регионе в настоящее время такие исследования не проводятся. Недостаток прямых наблюдений — необходимость экстраполяции результатов на большие территории. Преимущества методов, основанных на решении дифференциальных уравнений относительно искомого параметра, заключаются в использовании достаточно большого количества режимных наблюдений во времени и пространстве, что повышает достоверность конечного результата.

Объект исследований — структурный элемент режимной наблюдательной сети города Днипро (рис. 1). Он расположен в Чечеловском районе. Режимные наблюдения выполнены КП «Южукргеология» в период 1983 — 1995 годов. Временной интервал наблюдений — 10 суток. Анализ результатов режимных наблюдений позволяет утверждать, что уровенный режим исследуемой территории характеризуется глубоким залеганием (более 5 м от поверхности земли), сезонными колебаниями в пределах 1 м и очень медленным подъёмом в многолетнем режиме (не более 10 см за год). Режимная наблюдательная сеть — это первая и обязательная составляющая современного гидрогеологического мониторинга. Она подлежит плановой модернизации. В ближайшее время её обновления целесообразно создать её структурный элемент, которому соответствует уравнение (10), на основе гидродинамической сетки — 3 скважины по токовой линии и 3 вкрест потока подземных вод.

Методика расчета величины s в каждом конкретном случае определяется количеством исходной информации и геолого-гидрогеологическими условиями исследуемой территории. Самый простой способ оценки инфильтрационного питания — это нахождение его по формуле предельного подъёма (Zhemov, Soldak, Kushh, Gryza, 1972). Для исследуемой территории верхняя часть разреза, содержащая грунтовые воды, сложена различными суглинками с низкими коэффициентами фильтрации k. Этот параметр, определенный КП «Южукргеология» для данного участка методом откачек, изменяется в пределах 0,057-0,19 м/сут. В таких породах, согласно предпосылке Мятиева — Гиринского, движение подземных вод происходит преимущественно по вертикали, горизонтальная составляющая пренебрежимо мала, что и предусмотрено формулой предельного подъёма:

Читайте также:  Дополнительное питание для ребенка 9 месяц

z — подъем грунтовых вод за период времени t, сут;

/ — коэффициент недостатка насыщения, доли единицы;

¡2е^с — табулированная функция (Rudakov, 1970).

Для линейного ряда, состоящего из трех скважин при наличии режимных наблюдений можно использовать конечно-разностное представление уравнения:

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Инфильтрационное питание

Инфильтрационное питание , поступающее на свободную поверхность, характеризуется величиной интенсивности инфильтрации w которая представляет собой расход инфильтрационного ( площадного) питания ( или разгрузки), поступающий на единицу площади горизонтального сечения потока. [2]

Инфильтрационное питание , поступающее на свободную поверхность, характеризуется величиной интенсивности инфильтрации w, которая представляет собой расход инфильтрационного ( площадного) питания, поступающий на единицу площади горизонтального сечения потока. [4]

Инфильтрационное питание , поступающее на свободную поверхность, характеризуется величиной интенсивности инфильтрации, w, которая представляет собой расход инфильтрационного ( площадного) питания, поступающий на единицу площади горизонтального сечения потока. [5]

Инфильтрационное питание определяется по разности между интенсивностью инфильтрации атмосферных осадков и испарения. [7]

Инфильтрационное питание ( разгрузка), поступающее на первый от поверхности водоносный горизонт, принимается в виде ре-зультатирующей балансовой величины, осредненной за определенный расчетный интервал времени. [8]

Здесь инфильтрационное питание рассматривается как среднее за длительный промежуток времени поступление инфиль-трационной воды в грунтовый поток, выражаемое высотой слоя воды в единицу времени. [9]

Источниками инфильтрационного питания пласта для водозаборов берегового типа являются паводковые воды, фильтрация из разрозненных стариц, озер, а при искусственном пополнении запасов подземных вод — специальные инфильтрационные бассейны и каналы. [10]

Величина инфильтрационного питания грунтовых вод , рассчитанная по балансовому уравнению (3.23), является несколько завышенной, так как в нее входят и возможные потери воды на насыщение зоны аэрации. Отсюда следует, что применение указанного балансового метода определения динамических ресурсов грунтовых вод целесообразно лишь при относительно неглубоком ( 5 — 20 м) залегании подземных вод и при условии, что зона аэрации сложена трещиноватыми скальными породами. [11]

Начало инфильтрационного питания грунтовых вод нередко отмечается еще до полного оттаивадия всей зоны аэрации по отдельным наиболее проницаемым ее зонам. Полное же оттаивание зоны аэрации может наступить лишь через нескольку дней, а на севере, в районах развития многолетнемерзлых пород, и через несколько недель после начала весеннего подъема уровней. [13]

Под инфильтрационным питанием подразумеваются собственно инфильтрация атмосферных осадков, а также потери поверхностного стока в пределах кругового пласта при эксплуатации водозабора. [14]

Так как инфильтрационное питание грунтовых вод в этом методе определяется только для периода подъема их уровня, то при малых глубинах до воды остается неопределенной величина расходования этих вод на испарение. Поэтому задача составления баланса грунтовых вод в целом ( например, за год) остается нерешенной. [15]

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Инфильтрационное питание

Рассмотрим теперь задачу оценки инфильтрационного питания для тех же условий, имея в виду, что в этом случае расход фильтрационного потока изменяется по его длине. [31]

Физически это вполне объяснимо: инфильтрационное питание находит свое независимое отражение как в исходном, так и в нарушенном распределении напоров, и поэтому разность напоров оказывается не зависящей от инфильтрации. [32]

Как видно из изложенного, инфильтрационное питание пластов в результате более интенсивного поступления в них атмосферных осадков и потерь поверхностного стока из разрозненной овражно-балочной сети является весьма мощным фактором формирования дополнительных запасов подземных вод при эксплуатации водозаборов, что следует учитывать при проектировании. [33]

В тех районах, где инфильтрационное питание грунтовых вод за счет талых снеговых вод имеет большое значение в балансе воды, наблюдения за распределением снеговых запасов и за перераспределением талых вод весной на отдельных участках водосбора весьма важны. Для этого проводится обследование районов в весенний период до снеготаяния ( при проведении снегосъемок), а также в период снеготаяния и вскоре после его окончания. [34]

Дополнительный поток моделируется без учета инфильтрационного питания , которое автоматически учитывается уровнями естественного потока. [35]

К числу потенциальных внутренних областей инфильтрационного питания глубоких флюидов ( кроме указанных) могут быть отнесены следующие районы: Васюганское и Тургайское плато, Восточно-Уральские и Сибирские увалы, возвышенность Люлин-Вор, водоразделы Иртыша и Ишима, Иртыша и группы соленых озер, в пределах которых напоры подземных флюидов уменьшаются с глубиной. Это создает необходимые предпосылки для нисходящей фильтрации, хотя воднобалансовые расчеты не подтверждают этих предположений. [36]

С 1949 г. для изучения инфильтрационного питания подземных вод широко применяется метод общего водного баланса той или иной территории. Важное значение в разработке этого метода имеют работы А. В. Лебедева, В. Г. Ткачук, М. М. Крылова и других исследователей. [37]

Такой дополнительный поток моделируется без задания инфильтрационного питания , которое автоматически учитывается уровнями естественного потока. [38]

Наиболее сильным метеорологическим режимообразующим фактором формирования инфильтрационного питания является выпадение атмосферных осадков. Характер режима при этом определяется процессами инфильтрации и испарения на поверхности грунтовых вод и в зоне аэрации. [39]

Применение указанного метода для региональной оценки инфильтрационного питания сложно, а часто и невозможно из-за необходимости экстраполяции величины питания, полученной в точке ( скважине), на значительные площади. [40]

Второй и третий пояса зоны при инфильтрационном питании водоносного пласта следует принимать применительно границам второго и третьего поясов поверхностного источника водоснабжения. [41]

В обоих случаях дополнительно может иметь место инфильтрационное питание пласта сверху. [42]

Для некоторых задач оказывается необходимой также оценка инфильтрационного питания и параметров перетекания. [43]

Последняя возможность, которая ориентируется на приравнивание инфильтрационного питания ( осреднен-ного по глубине) скорости квазистационарного влагопе-реноса, реализуется более-менее четко для слоистых систем, особенно при наличии верховодки: в таком случае можно предположить полное водонасыщение подстилающего относительного водоупора, коэффициент фильтрации которого примерно известен из лабораторных определений; впрочем, всегда есть опасение, что эта величина сильно занижена из-за недоучета макронеоднородности и гетерогенности ( трещиноватости) водоупора. [44]

В целом, все перечисленные методы оценки инфильтрационного питания имеют свои серьезные недостатки и должны поэтому рассматриваться как взаимодополняющие, взаимокорректирующие. [45]

Читайте также:  Смесь для энтерального питания для диабетиков

Источник



Инфильтрационное питание

Характерными для орошаемых территорий являются условия задания распределенного инфильтрацнонного питания (особенно при поливах и промывках).

Для непосредственной реализации заданного инфильтрацнон­ного (площадного) питания на электрических моделях требуется задать площадное распределение тока соответствующей интенсив­ности. На сеточной модели этот ток подается в узловые точки, а на сплошной модели распределяется по дискретной сетке [17].

При моделировании крупных систем орошаемые поля в плане представляют собой площадные источники инфильтрации, имею­щие, вообще говоря, многоугольную форму. Для удобства расче­тов можно составлять эти площади из отдельных прямоугольных участков. Тогда моделирование инфильтрации с орошаемых полей сводится к реализации на моделях системы прямоугольных площа­док с заданным инфильтрационным питанием. При неизменном пи­тании (начиная со времени t= 0) подпор АН под действием такой площадки, согласно (3.14), представляется выражением

Где Qw — расход инфильтрации на площадке; f пл — единичная функция площадки инфильтрации. Для определения на модели ве­личины /пл удобно использовать расчетный прием, основанный на том, что влияние формы источника-стока заметно проявляется только в непосредственной близости от него. Поэтому можно счи­тать, что влияние границ потока для площадного источника, как правило, будет таким же, как и для точечного источника (сква­жины), расположенного в его центре. Тогда единичная функция прямоугольной площадки инфильтрации представляется выра­жением

Где /°дл—единичная функция для площадки в неограниченном од­нородном пласте, определяемая выражением (3.15); fR — дополни­тельная единичная функция, учитывающая влияние границ по­тока; при этом величина fR определяется на модели так же, как для точечного источника-стока (скважины) при расположении электрода в центре площадки инфильтрации.

Аналогичным путем решается задача моделирования линейного источника-стока с расходом Q, для которого изменение напора определяется выражением (3.18) при

Где f°4 — единичная функция для линейного источника-стока в не­ограниченном однородном пласте, определяемая выражением (3.24); fR — дополнительная единичная функция, определяемая на модели, как для точечного источника-стока (скважины), распо­лагаемого в середине линии.

Используя такой прием расчета единичных функций, следует на модели найти значения единичной функции скважины /с, уста­навливаемой в середине площадки или линии, и рассчитать по этим значениям величины fR — fc — f° , находя из (3.13).

После этого расчеты функций /Пл и /л ведутся по выражениям (3.37) и (3.37а). Этот же расчетный прием может эффективно ис­пользоваться и для модельных расчетов площадных и линейных систем скважин, которые на основе метода локальных сопротивле­ний могут заменяться площадными и линейными стоками. При этом должны учитываться дополнительные понижения уровня в скважинах А5С по отношению к уровню на распределенном (пло­щадном или линейном) стоке, которые определяются для площад­ной системы по формуле (3.17), а для линейного ряда по формуле (3.2), поскольку А5С = НЛ — Нс.

При моделировании орошаемых полей (площадей инфильтрации) на сеточ­ной модели в блоках, располагаемых по краям полей, площадь инфильтрации лишь частично занимает площадь блока. В узловой точке такого блока за­дается расход инфильтрационного питания, поступающего в пределах блока. Учет реальной конфигурации поля в пределах блока можно осуществить, до­бавляя напор А Я, представляющий собой разницу напоров от действия реаль­ного участка поля и площадки инфильтрации того же расхода, «размазанной» по площади блока. Из-за локальности влияния этой поправки ее можно вво­дить без учета границ потока, считая

Где rj, —определяемые по формуле (3.16) или с помощью табл. 34 расчет­ные расстояния от расчетной точки до реального участка поля и до участка, занимающего площадь блока.

При задании на всей моделируемой территории одинаковой ин­тенсивности инфильтрации удобные решения можно получить, вводя преобразования в расчетную функцию (напор), позволяю­щие исключить непосредственное моделирование w. При моделиро­вании стационарных задач в качестве расчетной можно рассмат­ривать функцию

r+ (w + w0) -&rr + — f #o> (3.39)

Рис. 45. Построение модели планового потока с учетом ннфильтрационного пи­тания путем введения вспомогательной функции Я0.

А — область фильтрации; б — схема электрической модели; в — подсоедииеиие сопротивлений на контуре дрены, г — подсоединение сопротивления на контуре коллектора; / — контур кол­лектора; 2 — коитур неработающей дрены. 3 — контур работающей дрены

Где w0, q и Но — любые постоянные величины, которые задаются из условия получения наиболее удобных для моделирования гра­ничных условий.

При моделировании нестационарной фильтрации можно также использовать вместо напора Н расчетную функцию t

Причем в случае w = const

Задаваемая таким образом функция Нw уже не будет зависеть от инфильтрации и моделируется без ее учета, но с соответственно измененными граничными условиями.

В качестве примера применения такого преобразования приве­дем построение модели для потока между систематическими дре­нами с учетом действия глубоких коллекторов (рис. 45, а) при равномерном стационарном инфильтрационном питании во всей области потока. Вследствие симметрии потока между противопо­ложными коллекторами и дренами можно изолированно рассмат­ривать область ABCD, считая линии АВ и AD непроницаемыми
границами. На линии коллектора (СВ) задается граница третьего рода

Где Як— уровень воды в коллекторе; LK —LHд — параметр сопро­тивления на несовершенство коллектора. На линии дрены в пре­делах ее работающей части (DD’) также задается условие третьего рода

Где Яд — уровень воды в дрене; Ья — параметр сопротивления на несовершенство дрены. В пределах неработающей части, где Я

  • Геологические исследования
  • ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
  • Тема 5 анализ и Управление производством продукции pylypets-project.com.ua.
  • Рекомендации по выбору бизнеса
  • Строительное оборудование МСД
  • Тепловые насосы

ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Инженерная геология в Киеве

Геологические исследования играют большую роль при масштабном строительстве домов, несущих конструкций и производственных мощностей. Среди большого спектра услуг инженерная геология занимает почетное место в потребительском рейтинге на рынке. Компания «Геоплан» …

Геологические исследования

Анализ состояния грунта — это один из самых важных этапов перед началом строительства. Данный спектр исследований позволяет всесторонне и объективно оценить положение дел на строительной площадке, чтобы конструктор мог правильно …

Источник