Похожие презентации:
Численно-аналитическое моделирование систем взаимодействующих скважин. Лекция № 11
1.
Гидродинамика флюидных систем имоделирование
гидродинамических процессов
Лекция № 11
Численно-аналитическое
моделирование систем
взаимодействующих
скважин
Кафедра гидрогеологии, инженерной геологии и
гидрогеоэкологии ИПР ТПУ
доцент Кузеванов К.И.
2.
Определение фильтрационных параметров водоносных горизонтовпо данным опытно-фильтрационных работ
Лабораторные методы
Полевые методы
наливы (в скважины и шурфы)
нагнетания в скважины
откачки из скважин
восстановление уровня после откачки
Площадное прослеживание уровня во время откачки – S = f (ln(r))
Комбинированное прослеживание уровня во время откачки – S = f(ln(t/r2))
Временное прослеживание уровня во время откачки – S = f (ln(t))
Метод Хорнера (восстановление уровня после откачки – S*=f(ln((T+t)/t))
2
3.
Задачи численно-аналитического моделирования:Автоматизация расчета систем взаимодействующих скважин,
состоящих из большого количества отдельных выработок
Эффективно применяется для анализа условий работы проектируемых
водозаборов с целью оптимизации параметров их размещения и
эксплуатации
3
4.
В основе численно-аналитического моделирования лежит идеяавтоматизации расчёта понижения уровня в системе
взаимодействующих скважин на основе использования доступных
средств программирования.
В качестве среды программирования предлагается использовать
возможности электронных таблиц EXCEL из состава программного
комплекса MS OFFICE
4
5.
Схема размещения взаимодействующих скважинY
1
эксплутационные
3
2
наблюдательная
X
6.
Развитие депрессионной воронки скважины №11
понижение
2
3
срезки уровней
7.
Развитие депрессионной воронки скважины №31
2
срезки уровней
3
понижение
8.
Результат взаимодействия скважин1
2
3
9.
Расчет собственного понижения скважины №1Q
2,25at1
ln
S1 4 km rскв2 1
0
1
Радиус-вектор равен расстоянию
от оси скважины №1 до стенки ее фильтра
10.
Система обозначения переменных,принятая при расчётах взаимодействующих скважин
S – понижение уровня
∆S – дополнительное понижение уровня, срезка уровня
S0 – собственное понижение уровня в центральной скважине, т.е. на нулевом
расстоянии от скважины, равном радиусу фильтра скважины
Нижний индекс – показывает номер скважины к которой относится переменная
Двойной нижний индекс – первый показывает номер скважины в
которой определяется срезка уровня, индекс указывает номер
влияющей скважины
11.
Расчет срезки уровня в скважине №1от работы соседней эксплуатационной скважины №3
Q
2
,
25
at
3
3
ln
S1 3 4 km rскв2 1 3
Радиус-вектор равен расстоянию
от оси скважины №1 до оси соседней
эксплуатационной скважины №3
12.
Расчет расстояний между скважинами в системе Декартовых координат.Пространственное положение точки А, однозначно
определяется
в системе полярных координат длиною радиусвектора r и углом его поворота α
Расстояние между точками О-А рассчитывается
c использованием их координат Оx, Аx и Оу и Аy
x=Ax-Ox и y=Ay-Oy.
13.
Общее решение для оценки взаимодействия двух эксплуатационных скважинS
S S S
S S S
S1 S1
0
1 3
2 1
0
2
3
3
Решение можно найти для каждой
эксплуатационной скважины
и произвольной точки (наблюдательной скважины)
2 3
3 1
14.
YY2
I
2
Расчёт понижения уровней
в системе трёх взаимодействующих скважин
А
3
S 1 S 1 S 1 2 S 1 3 ;
0
X2
1
S 2 S 2 S 2 1 S 2 3 ;
0
I
X
а)
1
2
А
S 3 S 3 S 3 1 S 3 2 ;
0
3
S
А
S А 1 S А 2 S А 3 ;
б)
а - план расположения взаимодействующих скважин;
б - гидрогеологический разрез
15.
В основе численно-аналитического моделирования лежит идеяавтоматизации расчёта понижения уровня в системе
взаимодействующих скважин на основе использования доступных
средств программирования.
В качестве среды программирования предлагается использовать
возможности электронных таблиц EXCEL из состава программного
комплекса MS OFFICE
15
16.
Зонирование поля рабочего листа для автоматизации расчётов:параметры водоносного горизонта
параметры скважин
расчётное понижение уровня в скважинах
блок управления типом граничных условий
блок управления размерами расчетного полигона
Блок вспомогательных расчётов
Расчет расстояний
между скважинами
между контрольными точками полигона
Расчет понижений уровня подземных вод
в скважинах
в контрольных точках полигона
16
17.
Вид зонированного рабочего листа17
18.
Часть блока вспомогательных расчетов18
19.
Расчет расстояний между скважинами и контрольными точкамиполигона
19
20.
Расчет понижения уровня подземных вод20
21.
Результаты расчета21
22.
Схема расположения скважин22
23.
Схема расположения скважин23
24.
Содержание расчетного листа «SURF напоры»24
25.
Рабочий лист ПК SURFER(копия фрагмента рабочего листа EXCEL «SURF напоры»)
25
26.
Диалоговое окно сохранения данных о напорах на диске ПЭВМ26
27.
Диалоговое окно выбора формата сохранения данных о напорах надиске ПЭВМ
27
28.
Окно для вывода карт ПК SURFER28
29.
Диалоговое окно выбора данных для интерполяции29
30.
Диалоговые окна выбора файла и настройки результатов интерполяции30
31.
Сообщение об удачном завершении процедуры интерполяции(результирующий файл формата *.grd записан на диск)
31
32.
Выбор типа карты для вывода на экран(объёмная диаграмма)
32
33.
Результаты расчёта напоров(объёмная диаграмма)
33
34.
Карта напоров в виде изолиний(отмечены контрольные точки, в которых рассчитаны значения напора)
34
35.
Для расчёта водозаборов в условиях взаимодействия с граничными условиями используется метод«зеркальных отображений»
35
36.
В основе использования метода «зеркальных отображений» лежит формализация взаимодействия скважинводозабора с граничными условиями
Прогноз работы водозабора выполняют на расчётной схеме, в которой влияние границы (границ) заменяют
влиянием зеркальных отображений реальных скважин. В результате такой замены расчётная схема
становится в гидродинамическом отношении эквивалентной природной обстановке и позволяет проводить
расчёты только в рамках учета взаимодействия скважин для условий неограниченного водоносного горизонта
36
37.
Для использования метода «зеркальных отображений» при схематизации гидрогеологических условийнеобходимо сделать две замены:
1.заменить реальный водоносный горизонт, содержащий границу, на точно такой же неограниченный
2.заменить влияние границы влиянием зеркального отображения реальной скважины
37
38.
Схема учёта влияния границы I рода на работу скважины1
Q
1
Q
а)
1’
б)
а- реальный полуограниченный водоносный горизонт;
б- фиктивный неограниченный водоносный горизонт
Q
39.
Схема учёта влияния границы I рода на работу скважиныS1 S S1 1' ;
0
1
Q1
2,25at1
S
ln 2
;
4 km
rскв .1
0
1
S1 1'
Q2
2,25at1'
ln
;
2
4 km
r1 1'
40.
Схема учёта влияния границы II рода на работу скважиныQ
а)
Q
б)
а- реальный полуограниченный водоносный горизонт;
б- фиктивный неограниченный водоносный горизонт
Q
41.
Схема учёта влияния границы II рода на работу скважиныS1 S S1 1' ;
0
1
Q1
2,25at1
S
ln 2
;
4 km
rскв .1
0
1
S1 1'
Q2
2,25at1'
ln
;
2
4 km
r1 1'
42.
Расчет понижения уровней для трех взаимодействующих скважин вусловиях полуограниченного водоносного горизонта с границей
первого рода
S S
1
0
1
S 1 2 S 1 3 S 1 1` S 1 2` S 1 3' ;
S 2 S 2 S 2 1 S 2 3 S 2 1' S 2 2' S 2 3' ;
0
S 3 S 3 S 3 1 S 3 2 S 3 1' S 3 2' S 3 3' ;
0
42
43.
Расчет понижения уровней для трех взаимодействующих скважин вусловиях полуограниченного водоносного горизонта с границей
второго рода
S S
1
0
1
S 1 2 S 1 3 S 1 1` S 1 2` S 1 3' ;
S 2 S 2 S 2 1 S 2 3 S 2 1' S 2 2' S 2 3' ;
0
S 3 S 3 S 3 1 S 3 2 S 3 1' S 3 2' S 3 3' ;
0
43
44.
Расчет понижения уровней для трех взаимодействующих скважин вусловиях полуограниченного водоносного горизонта с универсальным
способом учёта характера граничных условий
S1 S1 S1 2 S1 3 IM * S1 1` IM * S1 2` IM * S1 3' ;
0
S 2 S 2 S 2 1 S 2 3 IM * S 2 1' IM * S 2 2' IM * S 2 3' ;
0
S 3 S 3 S 3 1 S 3 2 IM * S 3 1' IM * S 3 2' IM * S 3 3' ;
0
IM=0 неограниченный пласт
IM=-1 полуограниченный пласт с границей первого рода
IM=1 полуограниченный пласт с границей второго рода
44
45.
Результаты расчета понижения уровней в условиях неограниченноговодоносного горизонта
45
46.
Результаты расчета понижения уровней в условиях полуограниченноговодоносного горизонта с границей второго рода
46
47.
Результаты расчета понижения уровней в условиях полуограниченноговодоносного горизонта с границей первого рода
47
48.
Результаты расчета понижения уровней для системы из трехвзаимодействующих скважин в различных граничных условиях
Граничные условия
Понижение, м
Неограниченный ВГ
17,46
Полуограниченный ВГ с
границей первого рода
7,33
Полуограниченный ВГ с
границей второго рода
27,59
48
49.
Результаты расчета понижения уровней в условиях полуограниченноговодоносного горизонта с границей первого рода
(расстояние до границы 10 м)
49
50.
Результаты расчета понижения уровней в условиях полуограниченноговодоносного горизонта с границей первого рода
(расстояние до границы 100 м)
50
51.
Результаты расчета понижения уровней в условиях полуограниченноговодоносного горизонта с границей первого рода
(расстояние до границы 1000 м)
51
52.
Результаты расчета понижения уровней в условиях полуограниченноговодоносного горизонта с границей первого рода
(расстояние до границы 10000 м)
52
53.
Результаты расчета понижения уровней в условиях полуограниченноговодоносного горизонта с границей первого рода
(при различных расстояниях до гграницы)
Расстояние до границы первого
рода, м
Понижение, м
10
4,26
100
7,33
1000
12,65
10000
17,46
53
54.
Численно-аналитическая модель системы взаимодействующихскважин позволяет оперативно рассчитать понижение уровня под
влиянием работы возмущающего сооружения с относительно сложным
режимом эксплуатации в условиях полуограниченного водоносного
горизонта с различными типами граничных условий.
Существует возможность визуализации результатов расчетов с
привлечением ГИС технологий
Наиболее эффективно применение численно-аналитического
моделирования для уточняющих расчетов водозаборных и дренажных
систем и для решения прогнозных задач работы водозаборных систем
в оптимизационной постановке
Существенным ограничением применения численно-аналитического
моделирования является исключительно однородное строение
водоносного горизонта
54