Применение численных методов для решения геофильтрационных задач при исследованиях линз пресных вод

• Автор: Абрамова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 04.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: 1984
• Количество страниц: 227 c. : ил

Введете
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 г. и на период до 1990 г." указывается на необходимость интенсификации развития аграрно-промышленных комплексов.химической,нефтеперерабатывающей.металлургической и других отраслей народного хозяйства страны.В этой связи одной из первоочередных задач является обеспеченность сырьевыми ресурсами и ,в первую очередь,эксплуатационными запасами пресной воды.Особо важны эти вопросы для аридной зоны юга СССР,где активное промышленное и сельскохозяйственное освоение новых территорий прежде всего сталкивается с проблемой наличия и освоения водных ресурсов.
На территории Каракумского региона не имеется единого мощного водоносного комплекса или горизонта регионального распространения /I/.Источником централизованного и сельскохозяйственного водоснабжения являются линзы пресных подземных вод, водоотбор из которых составил в 1983 г. около 360 тыс.м3/сут.
Надежная эксплуатация подпесчаных линз пресных вод,представляющих собой локальные скопления пресных вод на фоне минерализованных вод Каракумского грунтового потока,осложняется возможностью нарушения гидрохимических условий,что требует совершенствования и дальнейшей разработки методики прогнозирования этих изменений и естественной гидрогеологической обстановки в целом /2,3/.
Эффективность прогнозных оценок в значительной мере определяется степенью внедрения в практику инженерных расчетов математических методов,опирающихся на вычислительный эксперимент.Хорошо приспособлены для проведения вычислительного экспе-

римента - численные методы, при использовании которых очевидные преимущества могут быть получены при наличии высокоэффективных алгоритмов и программного обеспечения, позволяющего автоматизировать вычислительный процесс. В настоящее время разработан ряд алгоритмов, предполагающих различную степень автоматизации решения геофильтрационных задач, однако в рамках имеющихся программных модулей не всегда удается охватить широкий спектр природных условий.
Это определило цель настоящей работы - создание на основе численных методов новых алгоритмов и комплекса программ, обеспечивающих автоматизацию решения геофильтрационных задач при исследованиях линз пресных вод.
Поставленная цель определила задачи исследований настоящей работы:
- обобщение с учетом новых данных гидрогеологических материалов по линзам пресных вод Каракумского региона с целью их типизации и выбора расчетной схемы;
- изучение опыта применения численных методов к решению геофильтрационных задач и особенностей методики прогноза изменения гидрогеологических условий на линзах пресных вод при их эксплуатации;
- разработку методики уточнения коэффициента фильтрации водоносного пласта при исследованиях линз пресных вод;
- совершенствование методики прогноза стягивания контура линзы в плане на базе гидродинамического подхода;
- исследование влияния коэффициента фильтрации, мощности пласта, инфильтрационного питания и отбора из скважин на процесс стягивания контура линзы в плане;

- развитие метода гидродинамического расчета двухжидкостной фильтрации с учетом различия плотностей;
- исследование влияния коэффициента фильтрации, мощности пласта, гравитационного разделения на характер движения границы раздела жидкостей различной плотности.
В основу методического подхода к решению сформулированных задач положено использование численных методов - метода конечных элементов и метода конечных разностей.
Основные научные результаты работы состоят:
1. Впервые разработан алгоритм и пакет программ для решения инверсной задачи по уточнению коэффициентов фильтрации в постановке нелинейного программирования на основе дискретизации конечными элементами.
Эффективность алгоритма достигнута за счет создания подпрограмм автоматической генерации конечно-элементной сетки и формирования глобальной матрицы системы.
2. Разработан алгоритм и пакет программ для численной реализации решения задачи о стягивании контура линзы пресных вод в плане на основе градиентного метода в конечно-разностном представлении. Оригинальность общей схемы вычислений и высокое .быстродействие работы программы в целом достигнуты за счет технического решения и увязки воедино вопросов адаптивной генерации сеточной границы и автоматической аппроксимации граничных условий II рода.
Алгоритм доведен до конкретных числовых оценок и применен
для:
- уточнения прогнозных расчетов и построения карт понижения уровня подземных вод на Ясханской линзе при современном
-Скважины режимной сети , наблюдаемой до 1972 г. о -Скважины региональной режимной сйти
-изолинии минерализация Рис.12 Схема Яеханской линзы пресных вод (по Н.Г.Шевченко).Масштаб 1:100000