Типизация месторождений подземных водНИР

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. Балансово-гидрогеодинамическое обоснование формирования эксплуатационных запасов подземных вод в речных долинах
Результаты этапа: Для месторождений подземных вод приречного типа выполнена серия численных модельных экспериментов для количественной характеристики основных типизационных признаков таких месторождений: 1) зависимость понижений уровня от эксплуатационного дебита (во внеаналитической области) для несовершенных широких и узких рек в подпёртом и свободном режиме фильтрации под рекой; 2) зависимость времени начала и степени проявления граничного условия на контуре совершенной реки от удаления водозаборного сооружения; 3) ограничение зоны «эффективных» параметров, существенно (с заданной точностью) влияющих на понижение уровня, для совершенных и несовершенных рек в зависимости от удаления водозаборного сооружения и приведенной ширины реки. Для месторождений подземных вод компенсационного типа: 1) продолжено экспериментальное (на тестовых геофильтрационных моделях) обоснование необходимой продолжительности сезонно-циклического решения для достижения стабилизации начальных условий по уровням подземных вод и расходов водотоков; 2) разработана комплексная геогидрологическая модель Пермиловского месторождения пресных подземных вод (основное для хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Архангельска), позволяющая выполнять прогнозные расчёты для различных схем промышленной эксплуатации месторождения, в том числе  с применением комбинированной водозаборной системы; 3) выполнена отладка применения специализированного модуля геогидрологического моделирования Streamflow-Routing (в составе вычислительного комплекса Modflow); 4) завершена разработка геофильтрационной модели Тундра-Ломовского месторождения пресных подземных вод (вспомогательное для хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Архангельска) с комбинированным использованием водных ресурсов (подземных и поверхностных вод). Разработана методика оценки инфильтрационного питания и ресурсов подземных вод в естественных условиях и при их эксплуатации на основе геогидрологических моделей, отражающих пространственно-временную неоднородность природных факторов их формирования и нелинейность процессов взаимовлияния поверхностной и подземной составляющих водообмена речного бассейна: 1) Определены понятие и балансовые критерии гидрогеодинамически зависимого и независимого гидрологического режима водотоков и водоемов. Разработана и апробирована для Пачужского месторождения подземных вод оригинальная гидрогеодинамическая модель формирования зависимого гидрологического режима малого водоема в условиях эксплуатации подземных вод вблизи его акватории, отражающая прогнозные изменения процессов восполнения его запасов, гидрологического режима и балансово-гидрогеодинамических условий взаимодействия подземных и поверхностных вод. 2) Проведен количественный анализ и описаны закономерности формирования процессов сокращения речного стока в характерных гидрогеодинамических зонах влияния берегового водозабора. 3) Предложена типизация геогидрологических моделей в зависимости от их масштаба и характера решаемых с их помощью задач, отражающая основное содержание, принципы пространственно-временной схематизации процессов и параметрического обеспечения отдельных ее блоков (модулей). Разработаны и апробированы методические принципы построения геогидрологических моделей в разных масштабах. 4) Проведена оценка среднемноголетнего питания и естественных ресурсов подземных вод юго-западной части Московского артезианского бассейна, отражающая неоднородность природных факторов их формирования (климатических, ландшафтных, гидрогеологических), в масштабе отдельных речных бассейнов территории. 5) Количественно охарактеризована роль ландшафтных (рельеф, тип растительного и почвенного покрова) и гидрогеологических условий речных бассейнов в формировании средне- мелкомасштабной площадной неоднородности инфильтрационного питания подземных вод. 6) Впервые получены расчетные зависимости для оценки среднемноголетнего инфильтрационного питания подземных вод, отражающие широтную климатическую зональность территории Европейской части России и макро-неоднородность ландшафтных и почвенных условий на площади речного бассейна (водосбора).
2 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. Факторно-диапазонный анализ формирования ущерба поверхностному стоку на приречных месторождениях подземных вод
Результаты этапа: Разработана типизация месторождений пресных подземных вод применительно к проблеме комбинированного использования ресурсов подземных и поверхностных вод. Основные типизационные критерии  строение гидрогеологического разреза и степень взаимосвязи компенсирующего водоносного горизонта с поверхностным водоисточником. С помощью многовариантного численного моделирования периодической работы подземного компенсационного водозабора выявлено наличие регрессионной зависимости величины единичного ущерба речному стоку от комплексного параметра емкостного сопротивления эксплуатируемой водоносной системы. Установлен степенной вид зависимости и количественно определены её коэффициенты для основных типов компенсационных месторождений: в грунтовых водоносных горизонтах с разной степенью взаимосвязи с совершенными и несовершенными реками и для первого от поверхности межпластового водоносного горизонта. Для области малых емкостных сопротивлений степенная зависимость вырождается в линейную. Аналитически обоснована экспоненциальная зависимость внутригодовой амплитуды единичного ущерба речному стоку от величины емкостного сопротивления эксплуатируемой водоносной системы. Аналитическими и численными методами установлена зависимость размеров зоны санитарной охраны для периодически действующих подземных компенсационных водозаборов в неограниченных в плане потоков подземных вод.
3 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Анализ балансовой структуры эксплуатационных запасов пластовых месторождений подземных вод
Результаты этапа: Для месторождений пластового типа (Шадринское месторождение подземных вод, Тобольский артезианский бассейн) разработаны основные положения методики интерпретации опытно-эксплуатационного опробования в условиях асинхронного группового возмущения и проявления барометрической эффективности; выполнены прогнозные расчеты гидродинамическим и гидравлическим методами; построены и апробированы численные пластовые модели, на которых проанализирована прогнозная балансовая структура эксплуатационного водоотбора. Для месторождений приречного типа в зоне распространения стронцийсодержащих подземных вод (Вельское месторождение на юге Северодвинского артезианского бассейна) разработана численная миграционная модель формирования естественного потока; выполнены лабораторные эксперименты по определению сорбционной емкости водовмещающих известняков и песков казанского яруса перми; начата разработка численной миграционной модели эксплуатационного режима. Для приречных месторождений компенсационного типа выполнена серия модельных экспериментов для обоснования размеров зоны санитарной охраны периодически действующих водозаборов; получены эмпирические регрессионные зависимости для неограниченных и полуограниченных пластов с естественным потоком. Начата разработка методов оценки защищенности водозаборов от углеводородных загрязнителей (для объекта «Космодром Восточный», Хабаровский край).
4 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Анализ балансовой структуры эксплуатационных запасов компенсационных месторождений подземных вод
Результаты этапа: Основная концепция комбинированного использования водных ресурсов состоит во временном замещении некоторой доли поверхностных вод (в величине полной водопотребности) подземными в дефицитный период поверхностного стока. Дефицитный период поверхностного стока - внутригодовой маловодный период, когда полная водопотребность не может быть получена поверхностным водозабором в силу экологических и/или водохозяйственных ограничений, то есть превышает величину допустимого изъятия речного стока. Гидрогеологические условия месторождений подземных вод, разведуемых и используемых для создания комбинированных водозаборных систем КВС (далее «компенсационные месторождения - КМПВ), принципиально подразделяются на два типа по условиям взаимосвязи продуктивного водоносного горизонта с рекой. Тип 1 - продуктивным является грунтовый водоносный горизонт, непосредственно связанный с рекой (подразделяется на три подтипа по степени взаимосвязи с рекой - совершенная река, несовершенная "широкая" и несовершенная "узкая". Тип 2 - компенсационный водозабор каптирует межпластовый водоносный горизонт, обычно первый от поверхности (трехслойный тип подруслового разреза - водоносные горизонты в аллювиальных и коренных образованиях разделены слабопроницаемыми отложениями). Для выделенных типов КМПВ сформулированы аналитические описания состава емкостных сопротивлений, регулирующих величину удельного ущерба речному стоку от периодической работы КМПВ. Основными показателями динамического состояния ущерба речному стоку являются: - величины максимального и минимального ущерба и их положение внутри годового цикла, - величина компенсационного ущерба (на момент окончания очередного рабочего импульса), - величина остаточного ущерба (на момент завершения паузы перед очередным рабочим импульсом). По направленности функционирования КВС подразделяются на: - компенсационные, в которых в маловодный период производительность понижается до допустимой величины, а вся добываемая на компенсационном водозаборе вода направляется потребителям для покрытия дефицита водоподачи, - регенерационные, в которых производительность круглогодично сохраняется постоянной, а вся добываемая на компенсационном водозаборе вода сбрасывается в реку для покрытия недопустимого ущерба от работы основного водозабора, - промежуточного типа, в которых производительность понижается до допустимой величины, а добываемая на компенсационном водозаборе вода частично направляется потребителям для покрытия дефицита водоподачи и частично сбрасывается в реку для покрытия избыточного ущерба от работы компенсационного водозабора. Разработаны (с помощью численных экспериментов) и опубликованы количественные параметры квазигармонических колебаний ущерба речному стоку при работе КВС и разработаны методические рекомендации по обоснованию проектов работы КВС в речных долинах с дефицитным поверхностным стоком.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".