Меню

Теги для нашей библиотеки:

Рефераты бесплатно, доклады, курсовые работы, рефераты бесплатно, реферат, рефераты, рефераты скачать, Рефераты бесплатно, большая бибилиотека рефератов, и многое другое.


  Расчет неупорядоченных площадных систем

Расчет неупорядоченных площадных систем

Расчет неупорядоченных площадных систем

Р.С.Шенгелов

Теперь рассмотрим особенности расчетов неупорядоченных площадных систем. Очень часто системы водозаборных скважин имеют именно такой характер: в силу особенностей условий строительства и землепользования, исторически сложившиеся и т.д. Их точный расчет всегда возможен по принципу суперпозиции (суммирования взаимодействий), но это может быть очень громоздко и трудоемко при выполнении многовариантных расчетов, так как количество скважин в системе может достигать десятков и даже сотен. Поэтому нередко используют методику приближенного расчета крупных площадных систем взаимодействующих скважин, который бывает вполне достаточен для решения двух важных задач:

а) расчет влияния таких систем на некоторые удаленные от них точки (почему-либо интересные - например, на соседний водозабор);

б) предварительная оценка возможного суммарного дебита таких систем. 

Для приближенного расчета площадных систем используют идею "БОЛЬШОГО КОЛОДЦА", под которым понимается одна-единственная скважина с большим радиусом  Расчет неупорядоченных площадных систем, эквивалентная всей системе, т.е. имеющая тот же суммарный дебит и дающая те же понижения в области влияния. Наиболее чисто этот прием обосновывается при отсутствии близкорасположенных границ - например, для "схемы Тейса".

Система состоит из  Расчет неупорядоченных площадных систем скважин с разными дебитами  Расчет неупорядоченных площадных систем и разным временем ввода в действие  Расчет неупорядоченных площадных систем для каждой скважины (рис.1).

 Расчет неупорядоченных площадных систем

Рис. 1.

 Определим по принципу сложения решений понижение уровня в некоторой точке  Расчет неупорядоченных площадных системв момент t, полагая, что расчетное время достаточно для наступления квазистационарного режима в точке Расчет неупорядоченных площадных систем:

 Расчет неупорядоченных площадных систем

(введем долевые коэффициенты дебита  Расчет неупорядоченных площадных систем)

 Расчет неупорядоченных площадных систем.

Учитывая, что Расчет неупорядоченных площадных систем, а две подчеркнутые группировки однородных членов можно свернуть по свойствам логарифма:

 Расчет неупорядоченных площадных систем,

 Расчет неупорядоченных площадных систем,

получим окончательное выражение в виде:

 Расчет неупорядоченных площадных систем.

Видно, что полученное выражение для  Расчет неупорядоченных площадных систем по форме аналогично действию одной скважины, находящейся на расчетном расстоянии  Расчет неупорядоченных площадных систем от точки  Расчет неупорядоченных площадных систем и действующей с суммарным дебитом  Расчет неупорядоченных площадных систем в течение расчетного времени  Расчет неупорядоченных площадных систем. Такая скважина и называется "большим колодцом". Некоторые комментарии:

В частном случае равнодебитных скважин ( Расчет неупорядоченных площадных систем) долевые коэффициенты также равны между собой Расчет неупорядоченных площадных систем; тогда  Расчет неупорядоченных площадных систем 

Очевидно, что при такой методике расчета  Расчет неупорядоченных площадных систем физическое положение "большого колодца" в принципе безразлично; важно только, что он находится на расчетном расстоянии Расчет неупорядоченных площадных систем. Можно использовать и другую методику, не требующую специального вычисления  Расчет неупорядоченных площадных систем: предварительно рассчитывается положение центра (оси) "большого колодца" как центра тяжести системы скважин по их расходам, от которого и измеряется расчетное расстояние до точки  Расчет неупорядоченных площадных систем(рис. 2).

Координаты центра "большого колодца" в произвольной системе декартовых координат {X,Y} вычисляются с учетом координат и долевых коэффициентов дебита каждой скважины:

 Расчет неупорядоченных площадных систем.

По численным оценкам, погрешность расчетов понижений не превышает 3-5% для точек, удаленных от площадки системы скважин на расстояние, превышающее ее наибольший размер.

Другая полезная практическая задача: оценка возможного суммарного притока к системе скважин. Для этого рассчитывается радиус "большого колодца"  Расчет неупорядоченных площадных систем, т.е. точка  Расчет неупорядоченных площадных системперемещается на стенку "большого колодца". При этом одна из скважин принимается за опорную и от нее рассчитываются расстояния до всех остальных; после этого оценивается  Расчет неупорядоченных площадных систем

 Расчет неупорядоченных площадных систем

Рис. 2. Определение координат центра "большого колодца"

 Теперь можно рассчитать потенциальный суммарный дебит системы как дебит "большого колодца" с радиусом  Расчет неупорядоченных площадных систем по любой формуле, отвечающей расчетной схеме; например, в "схеме Тейса":

 Расчет неупорядоченных площадных систем 

Конечно, такая оценка будет приближенной, так как приходится принимать некоторое единое для системы значение Расчет неупорядоченных площадных систем.

В завершение характеристики гидродинамических расчетов коротко остановимся на МОДЕЛИРОВАНИИ РАБОТЫ ВОДОЗАБОРОВ. Оно применяется, если необходимо учесть выявленные при разведке особенности неоднородного распределения параметров, сложные граничные условия, структуру потока и др., которые явно не удается безболезненно упростить для аналитических расчетов. Принципиально моделирование "водозаборных" задач ничем не отличается от других. Специфика состоит лишь в обязательном наличии водозаборных скважин (хотя они могут быть и в других задачах - дренажи, закачка промстоков, подземное выщелачивание и т.п.).

Основная особенность моделирования скважин: если в блок модели подать дебит скважины  Расчет неупорядоченных площадных систем, то в нем при решении будет получен напор  Расчет неупорядоченных площадных систем(или понижение Расчет неупорядоченных площадных систем), не отвечающий реальному напору (понижению) в скважине Расчет неупорядоченных площадных систем. Почему ?

В природе поток в непосредственной близости от скважины имеет практически радиальный характер, а распределение напоров подчиняется логарифмике Дюпюи:

(1)  Расчет неупорядоченных площадных систем  

В отличие от этого, на модели "приток" к водозаборному блоку происходит в виде линейных потоков из четырех смежных блоков (рис. 4.7); расход каждого из таких потоков:

 Расчет неупорядоченных площадных систем

Так как  Расчет неупорядоченных площадных систем, то:

(2)  Расчет неупорядоченных площадных систем

Если теперь почленно вычесть (2) из (1), то:

(3)  Расчет неупорядоченных площадных систем 

Таким образом, к напору/понижению, получаемому в "скважинном" блоке, следует сделать поправку по формуле (3). Особенно об этом надо помнить при работе с "чужими" программами численного моделирования, для которых, как правило, нет внятного описания многих деталей построения расчетных алгоритмов. Решить эту проблему (а это действительно проблема, так как разность  Расчет неупорядоченных площадных системможет быть весьма значительной) можно только путем тестирования программы по аналитическим решениям.

Еще одно замечание: если в один блок сетки модели попадают несколько работающих водозаборных скважин, то их приходится объединять в одну эквивалентную, т.е. заменять их "большим колодцем" с суммарным дебитом, рассчитав его радиус по вышерассмотренным зависимостям.

 Расчет неупорядоченных площадных систем

Рис. 3. Характер притока к водозаборной скважине в РЕАЛЬНОМ (синие стрелки) фильтрационном потоке и на СЕТОЧНОЙ МОДЕЛИ (черные стрелки)

Другой метод оценки эксплуатационных запасов и расчета водозаборов, являющийся альтернативой рассмотренному гидродинамическому - ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ.

Вспомним, что для применения гидродинамического метода величина обобщенного фильтрационного сопротивления  Расчет неупорядоченных площадных системрассматривается как совокупность всех значимых элементов строения области месторождения, отдельно разведуемых и затем "собираемых" для прогноза в виде расчетной фильтрационной схемы. Если же объективно трудно рассчитывать на построение достоверной фильтрационной схемы (сложные балансово-гидрогеодинамические условия, слишком большая необходимая плотность опытного опробования, отсутствие методик постановки и достоверной интерпретации опробования), то применяют (в какой-то мере - вынужденно) гидравлический метод.

Его основной смысл - НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ (т.е. с помощью прямых полевых опытов) оценка  Расчет неупорядоченных площадных систем как единой "эмпирической" величины. Для этого при разведке выполняется ОЭО - достаточно длительные и достаточно мощные опытно-эксплуатационные откачки из скважин, заложенных непосредственно в точках будущего водозабора (такие скважины обычно называют разведочно-эксплуатационными). По сути, такое опробование является почти полной имитацией работы будущего водозабора.

Техника применения:

по результатам ОЭО для опробуемой скважины фиксируется т.н. СРЕЗКА уровня (несколько устаревший синоним термина "понижение";

затем рассчитывается УДЕЛЬНАЯ СРЕЗКА ("удельное понижение") как величина срезки (понижения) на единицу дебита:

 Расчет неупорядоченных площадных систем [ сут/м2 ].

Видно, что и по смыслу, и по размерности  Расчет неупорядоченных площадных систем является фильтрационным сопротивлением - тем самым "обобщенным" сопротивлением области влияния ОЭО. Таким образом, проводя ОЭО, мы "одним ударом" определяем (в виде одного-единственного числа) ВСЮ СОВОКУПНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ в зоне влияния опробования.

Ясно, что  Расчет неупорядоченных площадных систем в ходе ОЭО будет изменяться в соответствии с развитием величины понижения даже при относительно постоянном дебите опробования  Расчет неупорядоченных площадных систем. Очевидно, что возможны два принципиальных варианта:

- за время ОЭО достигнут устойчивый стационарный режим понижений - следовательно, удельная срезка достигла своего максимального в данных условиях значения;

- в течение всего времени ОЭО сохранялся нестационарный режим, т.е. достигнутое к моменту завершения ОЭО значение  Расчет неупорядоченных площадных систем не является предельным.

Существование одного из этих вариантов в конкретной ситуации определяется, в первую очередь, удаленностью питающих границ, способных обеспечить необходимую величину  Расчет неупорядоченных площадных систем.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://web.ru




Рекомендуем

Опрос

Какой формат работ для вас удобней?

doc
pdf
djvu
fb2
chm
txt
другой


Результаты опроса
Все опросы