|
В диалоговом окне "Береговые водозаборы и плановая зональность" собраны задачи, связанные с подтягиванием загрязненных подземных вод к опытно-эксплуатационным скважинам. В расчетах учитывается влияние плановой зональности на минерализацию воды в скважинах, включая береговые водозаборы. Расчеты пренебрегают изменением плотности.
Совершенная скважина находится в неограниченном (или полуограниченном) в плане однородном изолированном напорном водоносном пласте. Рассчитывается изменение концентрации во времени в откачивающей скважине.
Окно открывается через главное меню "Массоперенос > Водозаборы > Плановая зональность" или "Береговые водозаборы".
Внизу окна находится список выбора задачи:
– "Линейная граница раздела зон" – две зоны с разной минерализацией имеют прямолинейную границу,
– "Круговая граница раздела зон" – две зоны с разной минерализацией имеют круговоую границу,
– "Линейная граница раздела зон: полоса пресных вод" – полоса пресных вод находится между двумя зонами с солеными водами,
– "Линейная граница раздела зон: полоса соленых вод" – полоса соленых вод находится внутри зоны пресных вод,
– "Береговые водозаборы" – откачка из скважины, расположенной вблизи реки; зона соленых вод примыкает к реке или находится на удалении от нее.
Кнопка "График" – построение графика изменения минерализации во времени в откачивающей скважине.
Скважина находится на расстоянии Ls от линейной границы раздела двух зон с разной минерализацией. Предусмотрена возможность учета переходной зоны. Расчеты даны при
1) отсутствии естественнго фильтрационного потока (флажок "Поток" выключен),
2) наличии потока, направленного от границы раздела зон к скважине (флажок "Поток" включен, флажок "180" выключен),
3) наличии потока, направленного от скважины к границе раздела зон (флажки "Поток" и "180" включены).
1. Расчет концентрации при отсутствии потока
Окно расчета концентрации в скважине, расположенной вблизи линейной границы раздела двух зон (естественный фильтрационный поток отсутствует). Светлый фон – пресные воды, темный фон – соленые воды, штриховка – переходная зона
Концентрация в скважине:
t1 – время прихода первых порций соленый воды:
Ls – расстояние от скважины до границы раздела зон;
Cb – фоновая концентрация (концентрация вокруг скважины);
Cs – концентрация соленой воды.
Концентрация в скважине при наличии переходной зоны:
Количество слагаемых определяется из неравенства ti < t – успевают смешиваться воды с концентрацией от Cb до Ci-1
ti – время прихода первых порций соленый воды i-й переходной зоны:
Li – расстояние от скважины до i-й зоны;
Ci – концентрация i-й зоны;
C0 = Cb, Cn = Cs
Максимальная (или минимальная в случае расположения скважины в зоне соленой воды) концентрация в скважине:
2. Расчет концентрации при наличии потока, направленного от от границы раздела зон к скважине
Пример диалогового окна при расчете концентрации с учетом естественного потока, направленного от границы раздела зон к скважине
Концентрация в скважине:
t1 – время прихода первых порций соленый воды:
xS – расстояние от скважины до водораздела:
y – расстояние по оси y вдоль границы раздела зон до области питания на расчетное время t; ищется итерационно из равенства:
Концентрация в скважине при наличии переходной зоны:
3. Расчет концентрации при наличии потока, направленного от скважины к границе раздела зон
Концентрация в скважине растет, затем начинает снижаться до фоновой.
Примеры диалоговых окон при расчете концентрации с учетом естественного потока, направленного от скважины к границе раздела зон
Концентрация в скважине:
t1 – время прихода первых порций соленый воды:
xS – расстояние от скважины до водораздела:
tA – время достижения максимальной концентрации:
yA – расстояние по оси y вдоль границы раздела зон до точки каcания (при достижении области питания этой точки концентрация в скважине начинает уменьшаться):
y – расстояние по оси y вдоль границы раздела зон до области питания на расчетное время t; ищется итерационно из равенства:
yD – расстояние по оси y вдоль границы раздела зон до области питания на бесконечное время; ищется итерационно из равенства:
Концентрация в скважине при наличии переходной зоны:
Пояснительная таблица
Флажок "Поток"
|
Включенный флажок открывает доступ к расчету концентрации с учетом естественного фильтрационного потока
|
Флажок "180"
|
Меняет направление потока на 180 градусов. Выключенный флажок – поток направлен от границы раздела пресных и соленых вод к скважине, включенный – от скважины к границе раздела зон. Флажок доступен при включенном флажке "Поток"
|
Поле "v_Darcy, м/сут"
|
Скорость естественного фильтрационного потока (cкорость фильтрации Дарси). Поле доступно при включенном флажке "Поток"
При наведении курсора на поле появляется подсказка с расчетом действительной скорости фильтрации: u = v / n
|
Поле "W, м"
|
Информационное поле. Ширина области питания на время t (поле "t") вдоль границы раздела зон. Поле доступно при включенном флажке "Поток"
|
Поле "W_max, м"
|
Информационное поле. Максимальная ширина области питания вдоль границы раздела зон. Поле доступно при включенном флажке "Поток"
|
Поле "Cw_max"
|
Информационное поле. Максимальная концентрация в скважине, которая может быть достигнута при направлении потока от скважины к границе раздела. Поле доступно при включенном флажке "180"
|
Поле "t_max, сут"
|
Информационное поле. Время, на которое будет достигнута максимальная концентрация. Поле доступно при включенном флажке "180"
|
|
|
Поле "Q, м^3/сут"
|
Постоянный расход скважины
|
Поле "t, сут"
|
Время от момента начала откачки
|
Поле "Cw"
|
Информационное поле. Результат вычисления концентрации в скважине. При наведении курсора на поле появляется подсказка с расчетом максимальной (или предельной) концентрации (кроме расчета с включенным флажком "180")
|
Поле "t_start, сут"
|
Информационное поле. Время прихода первых порций соленой воды в скважину
|
Поля "Cs" и "Cb"
|
Начальные концентрации двух зон с соленой Cs и пресной Cb водой. При включенном флажке "Переходная зона" таблица пересчитывается
|
Поле "m, м"
|
Мощность водоносного пласта
|
Поле "n, –"
|
Активная пористость водоносного пласта
|
Поле "Ls, м"
|
Расстояние от скважины до границы раздела двух зон. При изменениии значения и при включенном флажке "Переходная зона" таблица пересчитывается.
При включенных флажках "Поток" и"180"
|
Поле "Lt, м"
|
Расстояние от скважины до переходной зоны. Поле доступно при включенном флажке "Переходная зона". При изменениии значения и при включенном флажке "Переходная зона" таблица пересчитывается
|
|
Флажок "Переходная зона"
|
Открывает доступ к заданию переходной зоны между пресными и солеными водами. Опция доступна для первых двух пунктов списка выбора задачи
|
Поле "Количество зон"
|
Количество зон с разной минерализацией внутри переходной зоны (от 1 до 9). На основе заданного значения формируется таблица.
|
Таблица
|
Таблица содержит расстояние от скважины до начала каждой зоны и концентрацию зоны. Для линейной границы раздела первый столбец Li, второй – Ci. Первая и последняя строка таблицы заполняются автоматически в соответствии с полями "Cb", "Cs" и "Ls"
|
Рамка "Распределение"
|
Опции заполнения таблицы:
"Линейно" – концентрация внутри переходной зоны распределяется линейно
i – номер зоны,
n – количество зон,
Ci – концентрация i-й зоны
"Экспонента" – концентрация внутри переходной зоны распределяется по экспоненциальной зависимости
α – константа (поле "α, 1/м"),
Ln – расстояние от скважины до зоны соленых вод,
Li – расстояние от скважины до i-й зоны
"Вручную" – задание расстояний и концентраций для каждой зоны вручную; в этом случае таблица доступна для ввода данных вручную (кроме первой и последней строки); расстояния должны увеличиваться: Li < Li+1
В первых двух опциях расстояния рассчитываются по следующей зависимости
Заполнение таблицы при переключении между двумя первыми опциями происходит автоматически.
Горячие клавиши:
Ctrl + C, Ctrl + Ins – копирование таблицы
Ctrl + V, Shift + Ins – вставка таблицы из буфера обмена (доступно только для опции "Вручную"); вставка ограничена заданным количеством переходных зон; первая и последняя строка таблицы обновятся после вставки в соответствии со значениями заданными в окне (см. поля "Cb", "Cs" и "Ls")
|
|
Скважина находится внутри пресной зоны диаметром Rs. С внешней стороны диаметра расположены соленые воды. Скважина может быть сдвинута от центра. Предусмотрена возможность учета переходной зоны.
Окно расчета концентрации в скважине, расположенной внутри круговой зоны пресных вод. Светлый фон – пресные воды, темный фон – соленые воды, штриховка – переходная зона
Концентрация в скважине:
lc – сдвиг скважины от центра круговой зоны пресных вод.
Время прихода соленой воды от ближней к скважине точки в зоне соленых вод (время прихода первых порций соленой воды)
Время прихода соленой воды от дальней точки в зоне соленых вод
Концентрация в скважине при наличии переходной зоны:
Количество слагаемых определяется из неравенства ti < t – успевают смешиваться воды с концентрацией от Cb до Ci-1
Время прихода соленой воды от ближней точки i-й зоны внутри переходной зоны
Время прихода соленой воды от дальней точки i-й зоны внутри переходной зоны
Li – расстояние от скважины до i-й зоны;
Ci – концентрация i-й зоны;
C0 = Cb, Cn = Cs
Максимальная (или минимальная в случае расположения скважины в зоне соленой воды) концентрация в скважине:
Пояснительная таблица
Поле "Q, м^3/сут"
|
Постоянный расход скважины
|
Поле "t, сут"
|
Время от момента начала откачки
|
Поле "Cw"
|
Информационное поле. Результат вычисления концентрации в скважине. При наведении курсора на поле появляется подсказка с расчетом максимальной (или предельной) концентрации
|
Поля "t1_start, сут", "t2_start, сут"
|
Информационные поля. Время прихода первых порций соленой воды в скважину и время прихода соленой воды от дальней точки зоны с соленой водой
|
Поля "Cs" и "Cb"
|
Начальные концентрации двух зон с соленой Cs и пресной Cb водой
|
Поле "m, м"
|
Мощность водоносного пласта
|
Поле "n, –"
|
Активная пористость водоносного пласта
|
Поле "Rs, м"
|
Расстояние от центра круговой зоны пресных вод до границы раздела двух зон (радиус зоны пресных вод). При включенном флажке "Переходная зона" таблица пересчитывается
|
Поле "Rt, м"
|
Расстояние от центра круговой зоны пресных вод до начала переходной зоны. Поле доступно при включенном флажке "Переходная зона". При включенном флажке "Переходная зона" таблица пересчитывается
|
Поле "lc, м"
|
Расстояние от центра круговой зоны пресных вод до скважины (сдвиг скважины относительно центра)
|
|
Флажок "Переходная зона"
|
Открывает доступ к заданию переходной зоны между пресными и солеными водами. Опция доступна для первых двух пунктов списка выбора задачи
|
Поле "Количество зон"
|
Количество зон с разной минерализацией внутри переходной зоны (от 1 до 9). На основе заданного значения формируется таблица.
|
Таблица
|
Таблица содержит расстояние от центра круговой зоны пресных вод до начала каждой зоны и концентрацию зоны. Первый столбец таблицы Ri, второй – Ci. Первая и последняя строка таблицы заполняются автоматически в соответствии с полями "Cb", "Cs" и "Rs"
|
Рамка "Распределение"
|
Опции заполнения таблицы:
"Линейно" – концентрация внутри переходной зоны распределяется линейно
i – номер зоны,
n – количество зон,
Ci – концентрация i-й зоны
"Экспонента" – концентрация внутри переходной зоны распределяется по экспоненциальной зависимости
α – константа (поле "α, 1/м"),
Rn – расстояние от центра круговой зоны пресных вод до зоны соленых вод,
Ri – расстояние от центра круговой зоны пресных вод до i-й зоны
"Вручную" – задание расстояний и концентраций для каждой зоны вручную; в этом случае таблица доступна для ввода данных вручную (кроме первой и последней строки); расстояния должны увеличиваться: Ri < Ri+1
В первых двух опциях расстояния рассчитываются по следующей зависимости
Заполнение таблицы при переключении между двумя первыми опциями происходит автоматически.
Горячие клавиши:
Ctrl + C, Ctrl + Ins – копирование таблицы
Ctrl + V, Shift + Ins – вставка таблицы из буфера обмена (доступно только для опции "Вручную"); вставка ограничена заданным количеством переходных зон; первая и последняя строка таблицы обновятся после вставки в соответствии со значениями заданными в окне (см. поля "Cb", "Cs" и "Rs")
|
|
Скважина находится внутри полосы пресных вод. На расстоянии Ls1 расположена линейная граница соленых вод с минерализацией Cs1. С другой стороны от скважины на расстоянии Ls2 расположена вторая линейная граница соленых вод с минерализацией Cs2.
Окно расчета концентрации в скважине, расположенной в полосе пресных вод. Светлый фон – пресные воды, темный фон – соленые воды разной концентрации
Концентрация в скважине:
t1 – время прихода первых порций соленой воды от ближней зоны:
t2 – время прихода первых порций соленой воды от дальней зоны:
Cs1 – концентрация соленой воды ближней зоны;
Cs2 – концентрация соленой воды дальней зоны.
Максимальная (или минимальная в случае расположения скважины в зоне соленой воды) концентрация в скважине:
Пояснительная таблица
Поле "Q, м^3/сут"
|
Постоянный расход скважины
|
Поле "t, сут"
|
Время от момента начала откачки
|
Поле "Cw"
|
Информационное поле. Результат вычисления концентрации в скважине. При наведении курсора на поле появляется подсказка с расчетом максимальной (или предельной) концентрации
|
Поля "t1_start, сут", "t2_start, сут"
|
Информационные поля. Время прихода первых порций соленой воды в скважину от ближней и дальней зоны
|
Поля "Cs1" и "Cs2"
|
Начальные концентрации двух зон Cs1 и Cs2 с соленой водой
|
Поля "Cb"
|
Начальная концентрация зоны пресных вод
|
Поле "m, м"
|
Мощность водоносного пласта
|
Поле "n, –"
|
Активная пористость водоносного пласта
|
Поля "Ls1, м", "Ls2, м"
|
Расстояние от скважины до первой и второй границы раздела зон
|
|
|
Скважина находится вблизи (на расстоянии Ls) полосы соленых вод. Пресные воды расположены с двух сторон полосы. Ширина полосы L.
Окно расчета концентрации в скважине, расположенной вблизи полосы соленых вод. Светлый фон – пресные воды, темный фон – соленые воды
Концентрация в скважине:
t1 – время прихода первых порций соленый воды:
t2 – время прихода соленой воды от дальней границы раздела двух зон:
L – ширина полосы.
Концентрация в скважине на бесконечное время:
Пояснительная таблица
Поле "Q, м^3/сут"
|
Постоянный расход скважины
|
Поле "t, сут"
|
Время от момента начала откачки
|
Поле "Cw"
|
Информационное поле. Результат вычисления концентрации в скважине. При наведении курсора на поле появляется подсказка с расчетом максимальной (или предельной) концентрации
|
Поле "t_start, сут"
|
Информационное поле. Время прихода первых порций соленой воды в скважину
|
Поле "Cs"
|
Начальные концентрация соленой Cs воды
|
Поля "Cb"
|
Начальная концентрация пресной воды. Пресная вода находится с двух сторон полосы соленых вод. При вводе значения в одно из полей в другое поле значение дублируется
|
Поле "m, м"
|
Мощность водоносного пласта
|
Поле "n, –"
|
Активная пористость водоносного пласта
|
Поле "Ls, м"
|
Расстояние от скважины до полосы соленых вод
|
Поле "L, м"
|
Ширина полосы соленых вод
|
|
|
Литература
Гольдберг В.М. Гидрогеологические прогнозы качества подземных вод на водозаборах. М.: Недра, 1976.
|
