Оценка запасов подземных вод инфильтрационного водозабора - Кусковский В.С.
ISBN 5-7692-0490-7
Скачать (прямая ссылка):
, дс
cvn -d — дп
= vnco• (30)
х=П
Следует отметить, что условие (29) можно получить из (30) в предположении, что при высачивании в водоток выносится раствор с концентрацией
солей с, т.е. необходимо задать с0 = с. Таким образом, оба эти условия могут быть записаны единообразно:
cvn-d^- =vnc*, (31)
дп х=п
где с* принимает соответствующие значения в зависимости от направления потока.
При расчете профильной задачи фильтрации в напорном водоносном горизонте область моделирования разбивалась сеткой 51x41 (рис. 43). Отметка горизонтального водоупора — Нв = 80 м, отметка кровли водоносного пласта на участке ВС — Нр = 98 м. Грунт неоднороден и состоит из трех слоев с различными коэффициентами фильтрации, с границами между слоями Su S2. Значения мощности, пористости и коэффициента фильтрации слоев водоносного горизонта равны соответственно 8,0 м, 0,2, 0,4 м/сут (нижний слой, j = 1); 10,0 м, 0,2, 15,0 м/сут (средний слой, j = 2);
5,0 м, 0,2, 0,025 м/сут (верхний слой, у = 3).
На левой боковой границе АВ области задан напор 106,0 м, на правой границе FG и водоупоре — условие непротекания. На верхней границе BCD также задавалось условие непротекания, а на участке DG (дно водоема) — напор 111,5 м.
Рассчитывалась задача солепереноса в грунтовых водах. В начальный момент времени концентрация порового раствора 0,5, а концентрация твердой фазы в грунте равна 10. Вода, просачивающаяся из водоема в грунт
0,6
0,7
0.2
о.:
0.8
х,, м 2685
Рис. 43. Результаты расчетов по гидродинамической модели.
хь м 2685
через верхний слабопроницаемый слой, имеет нулевую концентрацию солей. От левой границы поступает раствор с концентрацией 0,5. Таким образом, на участках АВ и DG, откуда втекает раствор, и на линии КМ, соответствующей откачивающей скважине с напором #кр, моделировалось граничное условие (31) при значениях с* = 0,5, с* = 0, с* = с. Параметры задачи солепереноса: d0 = 0, X = 0,01, Ск= 1,0, pj = 0,000001. Было рассмотрено два варианта расчета, различающиеся номером слоя (/' =2, 3), в котором имелась твердая фаза. На рис. 43 приведены распределения напора (а) и концентрации солей в случае присутствия твердой фазы только в среднем слое (б) и только в верхнем слое (в) в момент времени 10 ООО сут.
9.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ПРИМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Гидравлические модели солепереноса подземными водами основаны на уравнениях плановой напорной фильтрации
4i = ~м\—, div(^r) = 0 Эх,
и конвективной диффузии [29]
тт г« mdC г 1 - V ди> , э<^> - э^с> ь гг н
г^си-д*—, ;_i,2,g—+—--^-,л-яр-яв,
где D = D0 + l\g\/h, Нр и Нв — отметки кровли и подошвы водоносного горизонта. Для неконсервативной примеси процесс растворения солей на скелете грунта описывается следующим уравнением кинетики [29]:
^- = f(C,N) = PN(C-Ck).
Здесь С, N ~ осредненные по мощности водоносного горизонта (А) концентрации солей в растворе и твердой фазе,
Cqn - Dh—1 = qnC* .
Мх^П
Здесь значение С*, как и в формуле (31), определяется направлением фильтрационного потока. Рассмотрена задача солепереноса в зоне влияния водозабора. Для эксплуатационных скважин на участках А, Б задано НКр =
98,0 м. Уровень воды в водохранилище задан равным среднегодовому —
111,5 м. Кинетика солеобмена учитывалась только в водоносном горизонте. Параметры солепереноса: D0 = 0 , X = 0,02 м, Ck= 1, р — 0,000001, h = 10, остальные данные фильтрационной задачи соответствуют приведенным в гл. 8.
Численные расчеты задачи солепереноса проводились с использованием неявной противопотоковой конечно-разностной схемы [32].
На рис. 44 приведены карта гидроизогипс и распределение изолиний концентраций примесей для момента времени 10 000 сут. При срав-
Рис. 44. Результаты расчетов по гидравлической модели: / = 10 ООО сут; а — карта гидроизогипс, б — изолинии концентрации примеси.
ЩГ\°|001
f= 1400 сут
Рис. 45. Изолинии концентраций примесей (пятно 1): крестиками обозначены
скважины.
нении расчетов по гидродинамической (см. рис. 43, 6) и гидравлической моделям видно, что гидравлическая модель достаточно точно отражает качественные особенности процесса солепереноса в зоне влияния водозабора [33].
Для рассматриваемого водозабора были выполнены также модельные расчеты процессов конвективно-дисперсионного переноса консервативной загрязняющей примеси от возможных источников, расположенных вблизи линии водозабора. На рис. 45, 46 для двух вариантов расположения пятна загрязнения (пятна 1,4 с начальной относительной концентрацией С0 = 1, X = 1 м) показана динамика изменения концентрации примеси вплоть до момента времени, когда практически все загрязнение будет перехвачено скважинами. На этих рисунках зйачения концентрации на изолиниях приведены в порядке возрастания от внешней изолинии к центру.
