Алгоритмическое и программное обеспечение геоинформационной системы для решения гидрогеологических задач

• Автор: Захарова, Алена Александровна
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 213 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ

1.1. Цели и задачи гидрогеологического мониторинга

1.2. Задачи моделирования гидрогеологических процессов

1.3. Модели гидрогеологической среды

1.4. Методы моделирования переноса мигранта в геологической среде.

1.4.1. Физические основы переноса воды

1.4.2. Особенности моделирования переноса мигранта в геологических средах.

1.4.3. Обобщенная теоретическая модель геомиграционных процессов

1.4.4. Модели геомиграционных процессов, применяемые при решении практических задач

1.4.5. Анализ численных методов расчета переноса мигранта в гидрогеологической среде
1.4.6. Основные алгоритмы и программы, применяемые для численного моделирования конвективнодиффузионного переноса.
1.5. Стохастические методы моделирования переноса мигранта
1.6. Геоинформационный подход при реализации системы гидрогеологического мониторинга.
1.7. Цель и задачи исследований.
1.8. Выводы по главе
ГЛАВА И. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ, СТРУКТУРА И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС ДЛЯ РЕШЕНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
2.1. Требования к создаваемой ГИС.
2.2. Принципы и этапы разработки ГИС для гидрогеологического мониторинга.
2.3. Функциональная структура ГИС.
2.4. Этапы и подходы к созданию информационной компоненты ГИС.
2.5. Модели трехмерной гидрогеологической среды.
2.5.1. Способы описания моделей гидрогеологической среды
2.5.2. Формирование трехмерной миогопараметрической модели гидрогеологической среды
2.6. Задачи анализа данных мониторинга, моделирования гидрогеологических процессов и визуализации результатов исследований средствами ГИС
2.7. Выводы по главе
ГЛАВА III. СТОХАСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
3.1. Общая схема метода МонтеКарло.
3.2. Алгоритмы метода МонтеКарло для моделирования переноса вещества в неоднородных средах.
3.3. Алгоритм метода МонтеКарло для решения задач влагопереноса в геологической среде.
3.4. Применение алгоритма моделирования с использованием модели среды
3.4.1. Параметры моделирования
3.4.2. Постановка задачи моделирования инфильтрации воды в зоне аэрации.
3.4.3. Моделирование процесса инфильтрации воды.
3.4.4. Моделирование закачки жидкости в пористые глубинные пласты
3.5. Основные результаты и выводы по главе
ГЛАВА IV. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
4.1. Выбор базовых программных средств для реализации ГИС.
4.2. Обобщенная структура программного обеспечения ГИС
4.3. Программное обеспечение для визуализации и оформления результатов гидрогеолог ических исследований.
4.3.1. Формирование легенды
4.3.2. Методика работы с программным обеспечением подсистемы Легенда
4.4. Программные средства для ввода, хранения и анализа данных о состоянии объектов гидрогеологического мониторинга.
4.5. Определение гидродинамических параметров среды
4.6. Моделирование гидродинамических процессов.
4.6.1. Моделирование процесса инфильтрации воды в зоне аэрации поданным с подземных водозаборов Томской области
4.6.2. рименение подсистемы Легенда для оформления карг участков гидрогеологических исследований
4.6.3. Моделирование закачки воды в нагнетательные скважины на нефтяных месторождениях Томской области.
4.7. Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Традиционным в мировой практике является построение гидрогеомиграционных моделей на детерминистической основе, приводящее к теоретическим моделям в виде системы дифференциальных уравнений с соответствующими условиями однозначности 2, 6, , . Проблема моделирования гидрогеологических процессов подробно анализируется далее. Так как основной составляющей гидрогеологической среды является геологическая среда, то уточним ее определение это совокупность последовательно залегающих слоев или так называемых в геологии пластов пород с различными физическими характеристиками, некоторые из которых представлены в виде вкраплений и линзовых образований 1. Далее по л участком геологической среды будем подразумевать фрагмент геологической среды, ограниченный областью, в рамках которой проводится исследование. Такой участок можно представить в виде совокупности последовательно залегающих пластов, границы между которыми представлены в виде поверхностей. При этом граница между пластами описывает подошву вышележащего и кровлю нижележащего пластов. На рис. ИИ. Участок геологической среды имеет геометрически заданные границы простирания и границы, разделяющие пласты, и описывает участок литосферы, в пределах козорого предполагается проводить сбор данных о состоянии этою участка, а также оценивать моделировать гидродинамические процессы, которые могут происходить в нем. Реальные геологические структуры не имеют четких границ между пластами пород в силу того, что породы состоят из частиц, которые на границах пластов перемешиваются. Однако обычно масштаб неровностей случайных шероховатостей, накладываемых на границы пластов, не влияет значительно на процессы, происходящие в геологических структурах. В зависимости от детальности решаемых задач, можно поезроить различной степени агрегированные модели участка гидрогеологической среды. В этом наборе обязательными являются гидрогеологические и гидрогеохимические параметры. ЛгГ . I I Л. Глина с просл. Рис. Участок г еологической среды од моделью участка геологической среды для решения гидрогеологических задач будем понимать совокупность последовательно залегающих геологических тел пластов, границы которых определяются в соответствии с правилами гидрогеологической стратификации. В , изложены принципы, принятые за основу при государственном гидрогеологическом картировании территории и используемые при разработке схем гидрогеологической стратификации геологического разреза. Гидрогеологическая стратификация расчленение геологического разреза по гидрологическим признакам является единой для всех видов гидрогеологических исследований. Если рассматривать гидрогеологическую среду, как объект гидрогеологического мониторинга, то все характеристики среды можно условно разбить на три типа геологические, гидрогеологические называемые также гидрологические и гидрохимические называемые также гидрогеохимические. Геологические характеристики показатели описывают физические свойства пород, составляющих модель исследуемой среды, например, пористость, возраст и т. Эти характеристики в рамках большинства моделей геологической среды распространяются на пласт в целом. Второй тип характеристик описывает свойства среды, связанные со способностью принимать и отдавать влагу, условия движения грунтовых вод и т. В первом случае это характеристики отдельных пластов среды как постоянные для слоя, так и распределенные вдоль слоя, а во втором непрерывно распределенные в рамках всей модели. Постоянные для всей модели, например, если гидрогеологический участок среды целиком находится в рамках границ области одинаковой степени или валентности техногенной нагрузки. Постоянные в рамках одноименного пласта, таковыми, как принято часто в геологии, являются усредненные характеристики пород гидропроводность, проницаемость и т. Постоянные в плане, такие параметры рассчитываются, например, если известна области питания и разгрузки, то строится поле линий тока и значение каждой точки в плане распространяется на всю глубину модели таким образом, изображение сечения модели по глубине визуально являются одинаковым и изменяется лишь в потоке. Постоянные в разрезе, таковыми являются, например, эпюры влажности, которые изменяются по глубине и постоянны в плане.