Теплофизические особенности и повышение эффективности водозаборов инфильтрационного типа в условиях Сибири и Крайнего Севера

• Автор: Матюшенко, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.14, 05.23.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 333 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ .

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

I. ПРИРОДНОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕК ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

1.1. Природные особенности районов исследования

1.2. Гидрогеологические характеристики руслового аллювия водных источников для перспективных регионов Восточной Сибири
1.3. Изученность влияния гидрогеотермических условий на производительность инфильтрационных водозаборов
1.4. Результаты предшествующих исследований процессов тепломассопереноса в речных долинах
1.5. Криотермические процессы и формирование шуголедовых явлений бассейнов рек Восточной Сибири

1.6. Гидрогеотермический режим речных долин .

II. ОСОБЕННОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ В РАЗЛИЧНЫХ ГИДРОГЕОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

2.1. Методы приближенного решения задач тепломассопереноса

в гидрогеотсрмодинамических системах речных долин .
2.2. Методы расчета динамики геотемпературного поля в различных гидрогеотермических условиях.
2.3. При учете характера питания
2.4. Прогноз пространственного положения границ криогенных водоупоров. ВО
III. ВЛИЯНИЕ ГИДРОГЕОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА
РАСХОД ПОДРУСЛОВЫХ ПОТОКОВ РЕЧНЫХ ДОЛИН
3.1. Натурные исследования сезонных колебаний расхода подземных потоков .
3.2. Влияние термических характеристик на промерзание водоносных горизонтов речных долин
3.3. Физическое моделирование процессов взаимодействия геотемпературных и фильтрационных полей речных долин .
3.4. Прогнозирование расхода подземных вод с учетом изменения вязкости воды и пространственного положения границ криогенных водоупоров.
3.5. Гидрографическая характеристика потоков, перспективных для применения инфильтрационных водозаборов.
IV. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОДОЗАБОРОВ
4.1. Основные конструктивные схемы инфильтрационных водозаборов
4.2. Термокольматационные процессы и их влияние на производительность водозаборных сооружений. 9
4.3. Процессы инфильтрации речных вод в русловой аллювий под воздействием водозаборов
4.4. Относительные величины речных потоков в общем дебите подрусловых инфильтрационных водозаборов
4.5. Гидравлические режимы инфильтрационных сооружений и их влияние на интенсивность термокольматационных процессов
4.6. Влияние русловых деформаций на термокольматацию, подвижность аллювиальных отложений и синхронность пиков жидкого
и твердого стоков
4.7. Водный режим и типизация гидрографов стоков для прогнозирования эффективности водозаборов инфильтрационного типа
V. ГИДРАВЛИКОГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕЧНЫХ
ПО ТОКОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ ПО СЕЧЕНИЮ
5.1. Схематизация поперечного сечения открытого потока.
5.2. Схематизация скоростной структуры открытого потока .
5.3. Схематизация распределения концентрации потока взвешенных наносов по сечению
5.4. Расход от взвешенных наносов в открытых потоках.
5.5. Средняя концентрация от взвешенных наносов по живому сечению потоков
5.6. Методика экспериментальных исследований термокольматационных процессов, температурных и уровенных режимов инфильтрационных водозаборов 1
VI. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОКОЛЬМАТАЦИ
ОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ АКТИВНОГО ВЛИЯНИЯ
ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ .
6.1. Уравнение неразрывности для жидкой фазы
6.2. Уравнение неразрывности для твердой фазы
6.3. Уравнение неразрывности для суспензии.
6.4. Уравнение для поля гидродинамического давления
6.5. Уравнение конвективного массопереноса 1
6.6. Уравнение кинетики массообмена суспензии в пористой среде 2
6.7. Система уравнений, описывающая двухмерное течение суспензии в пористой среде
6.8. Построение разностной схемы для уравнения, описывающего поле гидродинамического давления
6.9. Построение разностной схемы для уравнения массопереноса
6 Пример расчета процесса кояьматации в условиях двухмерной
задачи
VII. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ИНФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОДОЗАБОРОВ В ЗОНЕ АКТИВНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ
7.1. Математическая постановка задачи фильтрации
7.2. Гидравлический расчет линейного ряда совершенных скважин .
7.3. Гидравлический расчет группы произвольно расположенных скважин .
7.4. Гидравлический расчет скважин в условиях значительного колебания уровня подземных вод.
7.5. Гидравлический расчет водозаборных сооружений с учетом термических характеристик и деформаций пористой среды .
7.6. Гидродинамический расчет скважин с постоянным понижением
7.7. Пример расчета .
VIII. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ИНФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОДОЗАБОРОВ НА ТЕРРИТОРИЯХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД
8.1. Постановка задачи
8.2. Гидравлический расчет инфильтрационных водозаборных сооружений берегового типа.
8.3. Гидравлический расчет подрусловых инфильтрационных сооружений
8.4. Процессы тепломассообмена водоносных горизонтов 8
8.5. Зимний режим работы подрусловых водозаборов в суровых климатических условиях и на вечномерзлых грунтах.
IX. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ИНФИЛЬТРАЦИОН V
НОГО ВОДОЗАБОРА И МЕТОДЫ ИХ ОЦЕНКИ.
9.1. Постановка вопроса и критерий оценки
9.2. Анализ затрат на скважинный водозабор
9.3. Здания насосных станций
9.4. Водоподъемное оборудование.
9.5. Водоводы.
9.6. Устройство санитарной зоны строгого режима и дорог.
9.7. Затраты на электроэнергию и обслуживание.
9.8. Анализ влияния технических параметров водозабора на критерий оптимальности.
9.9. Анализ и выбор метода оптимизации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


При общем снижении дебита сооружений на в зимний период влияние изменения вязкости на это уменьшение составляет , а промерзание . В условиях Западной Сибири водозаборы снижают свою производительность за счет промерзания фильтрующих грунтов в прибрежной части на , а за счет вязкости на . Несмотря на длительное применение инфильтрационных водозаборов в криолитозоне, вопросы расчета их производительности разработаны с недостаточной полнотой. О дебит скважины к коэффициент фильтрации 5 понижение Ямощность водоносного горизонта, принимаемая постоянной на рассматриваемый период времени М мощность непромороженной части надмерзлотного водоносного горизонта К радиус влияния скважины г0 радиус скважины. В работах В. Л. Головина, В. В. Земляного и А. Т . Я напор воды в реке Н0 напор воды в водозахватно. Ис мощность талой зоны в водозахватном сооружении т мощность пласта под руслом реки Гуровснь грунтовых вод у промерзшего слоя расстояние водозабора от реки. В практике применения приведенных формул возникают известные трудности, связанные с выбором величины параметра мощности непромороженной части водоносного горизонта. Б. Е. Голованов отмечает, что сезонное промораживание, а вместе с ним и величина указанного параметра, во время опытных откачек не может быть учтена в достаточной мере, так как практически невозможно добиться идентичности температурных условий и условий промерзания при изысканиях и при производственной эксплуатации водозабора. В работе предлагается производить прогноз на основе данных наблюдений на водозабораханалогах.