Совершенствование работы инфильтрационных сооружений в экстремальных условиях рек Восточной Сибири

• Автор: Яковлева, Марина Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПРИРОДНО КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕК ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

1.1. Анализ работы водозаборных сооружений в условиях

криолитозоньт

1.2. Гидрогсологические характеристики руслового аллювия водных

источников районов исследования

1.3. Эффективность использования инфильтрационных водозаборов

в условиях термокольматации

1.3.1. Основные коентруктивные схемы инфильтрационных

водозаборов
1.3.2. Влияние термокольматационных процессов на работу
водозаборов
1.3.3. Процессы инфильтрации речных вод в русловой аллювий под
воздействием водозаборов.
1.3.4. Относительные величины речных потоков в общем дебите
подрусловых инфильтрационных водозаборов.
1.3.5. Водный режим и типизация гидрографов стоков для
прогнозирования эффективности водозаборов
инфильтрационного типа.
1.4. Механизм кольматации и его влияние на работу
водозаборов
1.4.1. Современные представления и механизм кольматации.
1.4.2 Гидравлические режимы инфильтрационных сооружений и их
влияние на интенсивность термокольматационных процессов
1.4.3 Влияние русловых деформаций на термокольмотацию,
подвижность аллювиальных отложений и синхронность пиков жидкого и твердого потоков.
1.5. Анализ методов.
1.6. Цели и задачи исследования.
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Схематизация поперечного сечения открытого потока
2.2. Схематизация скоростной структуры открытого потока.
2.3. Схематизация распределения концентрации потока взвещенных
наносов по сечению.
2.4. Расход взвешенных наносов в открытых потоках.
2.5. Средняя концентрация взвешенных наносов по живому сечению
потоков
2.6. Гидравлический расчет производительности инфильтрационных
водозаборов при кольматации
2.7. Методика экспериментальных исследований термокольматационных процессов, температурных и уровенных режимов
иифильтрационных водозаборов.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОКОЛЬМАТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ АКТИВНОГО ВЛИЯНИЯ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Уравнение неразрывности для жидкой фазы
Уравнение неразрывности для твердой фазы.
Уравнение неразрывности для суспензий
Уравнения для поля гидродинамического давления.
Уравнение конвективного массопереноса
Уравнение кинетики массообмена суспензии в пористой среде Система уравнений, описывающая двухмерное течение
суспензий в пористой среде.
Начальные и граничные условия
Пример граничных условий для уравнения, описывающего поле
гидродинамического давления
Метод установления.
Пример построения разностной сетки.
Построение разностной схемы для уравнения, описывающего
поле гидродинамического давления.
Разностные уравнения для внутренних узлов
Разностные уравнения для узлов сетки на внешней и внутренней
границах.
Алгоритмизация разностной схемы для поля гидродинамического давления.
Расчет удельного дебита дрены
Построение разностной схемы для уравнения массопереноса
Пример расчета процесса кольматации в условиях двухмерной
задачи.
НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ИИФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОДОЗАБОРОВ
г. КРАСНОЯРСКА.
Сооружения из подземных источиков
Определение расчетных производительности.
Расчет дебита совершенной скважины 3 о.Казачий
Расчет дебита совершенной скважины о.Казачий.
Расчет дебита совершенной скважины о.Посадный
Расчет дебита шахтного колодца 4 о.Посадный.
Расчет дебита совершенной скважины 6 о.Отдыха.
Расчет дебита шахтного колодца 1 о.Отдыха.
Расчет дебита совершенной скважины о.Татышев.
Расчет дебита шахтного колодца 1 о.Татышев
Расчет дебита совершенной скважины 3 о.Н.Атаманов
Расчет дебита шахтного колодца 6 о.Н.Атамановский
Определение фактических значений производительности
водозаборных сооружений.
Техникоэкономический анализ и оптимизация
инфильтрационных водозаборов
Задачи экономических исследований.
Прогнозироване дебита горизонтальных подрусловых дрен.
Взаимосвязь технических, эксплуатационных и экономических
параметров
Критерий эффективности капитальных вложений.
Аналитические зависимости для расчета техникоэкономических
показателей.
Выбор метода оптимизации
Аналитическое решение задачи
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников


Подземные воды речных долин относятся преимущественно к песчаногравийногалечниковым, реже к супесчаным аллювиальным отложениям, а поусловиям залегания к типу надмерзлотных. Они связаны с талыми водопроницаемыми горными породами русловых отложений, образованными в результате отепляющего воздействия водотоков на тепловой режим донных слоев. По распространению и развитию таликовые зоны в долинах рек талики зависят от площади водосборного бассейна реки, размера водотока, мощности и состава четвертичных отложений, температуры воды реки фунтового подруслового потока, температуры мерзлых пород. Ыа южной периферии регионов под всеми водотоками существуют сквозные талики по всей длине реки. Здесь отмечается лишь глубокое промерзание водовмещающих пород до м и более. В мерзлом состоянии находятся обычно суглинки и супеси. В центральной части региона сквозные талики могут формироваться только под крупными реками, ширина которых больше мощности мерзлой толщи. Под средними и малыми водотоками талики, как правило, несквозные. Они располагаются только под действующим руслом, и их ширина отвечает ширине русла в межень. В северных районах подавляющее число подрусловых таликов несквозные. Сквозные талики зафиксированы лишь под руслом реки Енисей, а также рек с переуглубленными долинами. Многие из таликов здесь не образуют под реками сплошной полосы, а представляют собой систему изолированных друг от друга ванн и локализованы только под относительно глубокими частями открытых протоков. В плане талики представляют собой извилистую полосу переменной ширины и толщины. Размеры изменяются в соответствии с рельефом дна долины и фильтрационными свойствами отложений. На суженых участках мощность их обычно больше, чем на растяженных. Участки русла реки, где глубины потока меньше толщины льда, как правило, промораживаются. При небольших глубинах речного потока промороженные русловые отложения под дном реки могут значительно ослабить, а в ряде случаев и разорвать, взаимосвязь поверхностных и подземных потоков. При этом подземные воды подрусловых отложений переходят в тип межмерзлотных. В зимний период живое сечение талика вследствие промерзания динамики границ мерзлых пород значительно уменьшается. Фильтрационные свойства отложений речных долин изменяются в довольно широких пределах в зависимости от крупности обломочного материала и однородности породы по механическому составу. Самой высокой проницаемостью характеризуются хорошо отмытые гравийногалечниковые отложения, для которых коэффициент фильтрации составляет мсут, самой низкой средне и разнозернистые пески с включением гравия и гальки, для которых характерен коэффициент фильтрации мсут. Чаще всего коэффициент фильтрации оценивается в мсут. Как правило, водопроницаемость отложений уменьшается с глубиной и при удалении от русла реки к бортам долины. В своем большинстве верхние слои хорошо проницаемых подрусловых отложений заилены. Коэффициент фильтрации заиленного слоя 0,0,5 мсут . Исключение составляют меандрирующие реки на севере территории, где верхние слои достаточно интенсивно перемываются . Уровень грунтовых вод речных долин летом свободный и соответствует обычно уровню воды в реке. Их глубина залегания изменяется от нулевых значений до м на низких террасах и до м на высоких. Неглубокое залегание грунтовых вод часто вызывает заболачивание поймы и низких террас большинства рек. С наступлением зимнего промерзания эти воды могут приобретать местный криогенный напор. Источником питания вод таликов являются поверхностные воды и атмосферные осадки. В долинах перемерзающих рек, после прекращения поверхностного стока, воды сезонноталого слоя являются единственным источником питания. Однако они постоянно перемерзают и в критический водный период таликовые воды перемерзающих рек обладают только статическими запасами. Грунтовые воды в долинах рек пресные, гидрокарбонатнокалыдиевые. Они обладают значительными запасами, наиболее широко распространены, наиболее надежны и доступны для их отбора. Воды речных аллювиальных отложений широко используются для водоснабжения большинства городов и поселков Восточной Сибири .