Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Оценка подтопляемости урбанизированных территорий с применением моделирования 10
1.1 Методы оценки уязвимости социально-экономической системы крупного города в условиях подтопления 10
1.1.1 Особенности проявления опасности и рисков подтопления и последовательность их оценки 10
1.1.2 Идентификация и прогнозирование опасностей подтопления 14
1.1.3 Оценка уязвимости зданий, сооружений, территорий и населения геологическими опасностями 16
1.1.4 Уязвимость социально-экономической системы крупного города и оценка геологических рисков подтопления 20
1.2 Моделирование в задачах прогноза процесса подтопления 24
1.2.1 Типы задач, решаемые при моделировании процесса подтопления 24
1.2.2 Особенности моделирования в гидрогеологических исследованиях 27
1.3 Анализ современных систем гидрогеологического моделирования 29
Глава 2 Разработка модели процесса подтопления урбанизированной территории 39
2.1 Информационная база и виды представления информации для разработки модели 39
2.2 Особенности обработки точечных данных при построении карт 43
2.3 Этапы и задачи разработки модели процесса подтопления урбанизированной территории 45
2.3.1 Схематизация природных условий 45
2.3.2 Дискретизация 47
2.3.3 Добавление скважин 50
2.3.4 Ввод гидравлических свойств слоев 53
2.3.5 Ввод граничных условий 55
2.3.6 Инфильтрация 56
Глава 3 Построение гидрогеологической модели урбанизированной территории на примере заречной части г. Нижнего Новгорода и оценка ее репрезентативности
3.1 Оценка подтопляемости заречной части г. Нижнего Новгорода 58
3.2 Построение гидрогеологической модели процесса подтопления на территорию заречной части г. Нижнего Новгорода 70
3.3 Построение гидрогеологической модели процесса подтопления для Зарубинской площадки, оценка репрезентативности и возможности применения результатов моделирования
Глава 4 Прогноз риска подтопления урбанизированных территорий на основе интеграции современных информационных систем 100
4.1 Структура информационной системы анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий 100
4.2 Создание карт геологической опасности подтопления урбанизированной территории на примере микрорайона "Сортировочный" заречной части Нижнего Новгорода
4.3 Создание карт геологического риска урбанизированной территории 116
4.4 Назначение и область применения системы анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий 126
Заключение 129
Библиографический список 131
- Особенности проявления опасности и рисков подтопления и последовательность их оценки
- Типы задач, решаемые при моделировании процесса подтопления
- Информационная база и виды представления информации для разработки модели
- Построение гидрогеологической модели процесса подтопления на территорию заречной части г. Нижнего Новгорода
Введение к работе
Актуальность исследования. Подтопление территории следует отнести к наиболее актуальным проблемам как при строительном освоении территории, так и при эксплуатации освоенных территорий. При превышении критических значений уровня грунтовых вод нарушаются нормальные условия эксплуатации объектов жилищного строительства, зданий, сооружений и территорий в целом.
Подтопление может инициировать гидрогеологическую чрезвычайную ситуацию, когда на определенной территории или объекте складывается обстановка, которая может повлечь или уже повлекла за собой ущерб здоровью людей, окружающей среде, материальным и культурным ценностям.
От высокого уровня грунтовых вод переувлажняются грунты оснований зданий и сооружений и снижается их прочность, что вызывает недопустимые деформации оснований и разрушение несущих конструкций. Высокий уровень грунтовых вод создает неблагоприятные санитарные условия проживания. Связанное с высоким уровнем грунтовых вод понижение температуры поверхности земли и повышение влажности воздуха вызывает повышенную заболеваемость населения [48].
Наиболее актуальными прогноз и защита от подтопления становятся для тех участков, где природные условия благоприятствуют развитию подтопления. Такими являются территории, сложенные слабопроницаемыми и набухающими при увлажнении грунтами, слабо развитой эрозионной сетью, неглубоким залеганием водоупорных слоев с неровной кровлей, затрудненным поверхностным и, особенно, подземным стоком. Поэтому вопросам изучения природных (геоморфологических, геолого-гидрогеологических, инженерно-геологических) условий урбанизированных территорий должно уделяться большое внимание.
Процессы, связанные с подтоплением, приводят к проседанию земной
поверхности, набуханию, просадкам грунтов оснований сооружений, а также
инициации других опасных процессов: суффозии, оползневых, карстовых,
лессовых просадок и др.
Техногенное подтопление - следствие хозяйственной деятельности человека. Оно чаще всего возникает там, где имеются недостатки в проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений. Поэтому своевременный прогноз подтопления осваиваемой территории и сооружение специальной системы борьбы с ним, т.е. предупредительных и защитных мероприятий, являются необходимым условием нормальной хозяйственной деятельности.
В настоящий момент прогнозные карты процесса подтопления строятся путем экстраполяции данных многолетних наблюдений за уровнем вод в наблюдательных скважинах без учета изменения уровня между наблюдениями. Поскольку периоды между наблюдениями могут длиться до трех месяцев, а составление прогнозных карт занимает около месяца, для оперативного прогноза подтопления, вызванного техногенной аварией, данный метод не подходит.
При изменении естественных условий и инженерно-хозяйственной обстановки применение информационной системы, основанной на использовании средств гидрогеологического моделирования и ГИС-технологий, позволит получать прогнозные характеристики развития процесса подтопления и оценивать его влияние на социально-экономическую систему города для оперативной разработки защитных мероприятий.
При таком методе прогнозирования возникает возможность учета огромного количества факторов при изменении их во времени, поэтому для актуализации периодических прогнозов необходимо вести постоянные наблюдения за состоянием геологической среды на моделируемом участке и заносить обновленные данные в модель. Это особенно важно в связи с
динамикой изменения гидрогеологических условий на урбанизированных территориях.
Многие задачи, решаемые с помощью динамического гидрогеологического моделирования, могут послужить основой для дальнейшего развития системы экологического мониторинга региона, а результаты моделирования могут активно применяться коммунальными и аварийными службами, строительными и геологическими организациями [28].
Следует особо отметить, что на гидрогеологической модели можно в короткие сроки изменить или добавить входные данные и получить обновленные прогнозные карты. Оперативность прогнозов весьма актуальна, учитывая динамику изменения гидрогеологических условий на урбанизированных территориях.
Объектом исследования в данной работе является территория заречной части г.Нижнего Новгорода и прилегающих земель.
Предмет исследования - современные информационные системы, применяемые для анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий.
Цель работы состоит в разработке информационной системы для анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий, использующей современные концепции, методы и технологии.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:
Анализ методов оценки уязвимости социально-экономической системы крупного города в условиях подтопления, для учета физических, экономических и социальных рисков исследуемой территории.
Анализ существующих программных продуктов моделирования потоков подземных вод и выбор среды моделирования.
Создание динамической гидрогеологической модели изученной территории, что позволит сравнить результаты моделирования с натурными наблюдениями.
Создание динамической гидрогеологической модели для подтопляемой территории г. Нижнего Новгорода.
Разработка методики определения геологической опасности подтопления на основе полученных в результате моделирования карт зоны аэрации.
Разработка структуры информационной системы для анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий.
Создание методики формирования карты интегрального риска исследуемой территории на основе ГИС.
Методы исследования включают статистический,
гидрогеологического и геоинформационного моделирования,
картографический, системный анализ.
Научная новизна:
На основе проведенных исследований разработана методика анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий, которая интегрирует средства гидрогеологического моделирования, применение геоинформационных технологий и легко внедряется в существующую систему гидромониторинга.
Разработана методика определения геологической опасности подтопления на основе получаемых в результате картографического моделирования мощностей зоны аэрации с учетом выделенных зон подтопляемости.
Разработана методика составления карты интегрального риска урбанизированной территории, с помощью которой производится оперативная оценка степени подверженности территории процессу подтопления.
8 На защиту выносятся:
Информационная система для анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий, использующая трехмерное имитационное моделирование потоков подземных вод.
Методика определения геологической опасности подтопления на основе получаемых в результате моделирования карт мощностей зоны аэрации с учетом зон подтопляемости.
Методика составления на основе геоинформационных технологий карты интегрального риска исследуемой территории.
Практическая ценность исследования:
Практическая значимость работы заключается в применении результатов исследования для мониторинга и прогноза процесса подтопления урбанизированных территорий, в частности в использовании результатов моделирования при реализации проекта "Исследование экологического состояния Зарубинского месторождения подземных вод", который входит в программу экологического мониторинга Нижегородской области.
Результаты работы отражены в Заключении ФГУГП "Приволжский центр государственного мониторинга состояния недр" (ПРЦГМСН) как рекомендуемые и планируемые к внедрению для использования при моделировании процесса подтопления на территории г. Нижнего Новгорода, а также для создания гидрогеологических моделей отдельных производственных участков.
ОАО "Нижегородский трест инженерно-строительных изысканий" (Нижегород-ТИСИЗ) в своей справке отмечает ценность полученных результатов и целесообразность их использования в работе.
Результаты исследования помогут оперативно получать достоверную информацию о развитии процесса подтопления и карты рисков подтопления территории, что подтверждается актами о внедрении (Приложение 8).
9 Апробация работы.
Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции "Управление проектами — основа современного организационного менеджмента" (УГТУ, Екатеринбург 2004), Международной научно-технической конференции "XII Бенардосовские чтения" (ИГЭУ, Рїваново, 2005), научных конгрессах международных научно-промышленных форумов "Великие реки" (Нижний Новгород, 2005, 2007, 2008).
По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 5 в соавторстве. Из них 5 - статьи в материалах международных конференций, 7 статей в сборниках трудов и 2 статьи в журналах списка ВАК.
Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, заключения, 53 рисунков, 5 таблиц, списка литературы, включающего 109 наименований и 8 приложений. Общий объем диссертации 174 страницы.
Особенности проявления опасности и рисков подтопления и последовательность их оценки
Оценка геологического риска является специальным видом проектно-изыскательской деятельности, направленной на обеспечение безопасности населения, объектов хозяйства и окружающей природной среды в пределах территорий, подверженных воздействиям опасных геологических и инженерно-геологических процессов, путем заблаговременного осуществления инженерно-технических и других мероприятий по уменьшению негативных последствий и предупреждению природных чрезвычайных ситуаций, обусловленных этими процессами [46].
При оценке геологического риска следует учитывать все возможные случаи активизации существующих и возникновения новых геологических опасностей под воздействием природных и техногенных факторов, а также их негативные последствия в пределах оцениваемых объектов хозяйства и на сопредельных территориях в случае имеющего место и (или) прогнозируемого поражения этих территорий геологическими опасностями, обусловленными созданием и эксплуатацией оцениваемых объектов[17].
Прогноз развития геологических опасностей, оценка уязвимости и рисков потерь от этих опасностей, а также верификация (определение достоверности) итоговых оценок риска должны базироваться на анализе всех доступных материалов и данных о случаях проявления и негативных последствиях аналогичных по генезису и (или) интенсивности опасностей на территории России и зарубежных стран в природно-техногенных обстановках, подобных существующим на оцениваемой территории [47].
Результаты оценки геологического риска должны характеризовать в количественном виде возможные физические, экономические и социальные потери за заданное время, возникающие при поражении оцениваемых объектов хозяйства как отдельными геологическими опасностями (дифференцированный риск), так и всей совокупностью этих опасностей (интегральный риск) при разных вариантах осуществления мероприятий по предупреждению природных чрезвычайных ситуаций, включая в обязательном порядке вариант отказа от этих мероприятий [50].
В каждом случае рекомендуется рассматривать и оценивать не менее двух прогнозных сценариев развития природных ЧС с наиболее вероятными и максимально возможными потерями.
В качестве основных конечных показателей оценки геологического риска, позволяющих перейти к обоснованному сравнительному анализу возможных чрезвычайных ситуаций и мероприятий по их предупреждению, рекомендуется использовать дифференцированные и интегральные характеристики удельного экономического и индивидуального риска потерь за 1 год, а в качестве дополнительных показателей - полные значения таких рисков [1].
Основные результаты оценки геологического риска должны предоставляться в виде соответствующих карт, составляемых в большинстве случаев в том же или более мелком масштабе, чем карты и схемы основной градостроительной, предпроектной и проектной документации на строительство, и (или) таблиц геологического риска, характеризующих все исходные данные, использованные при его оценке, а также промежуточные и конечные результаты оценки по всем сценариям развития природных ЧС и вариантам их предупреждения [92].
Основные первичные негативные последствия процесса подтопления частных муниципальных объектов хозяйства связаны с коррозионным разрушением фундаментов и нижних частей наземных конструкций зданий и сооружений, приводящим к их ускоренному износу и деформированию, с затоплением подвалов, шахт лифтов, подземных сооружений и коммуникаций неглубокого заложения, размножением кровососущих насекомых, появлением сырости и лишайниковых образований в жилых и рабочих помещениях, заболачиванием бессточных понижений рельефа, а также с деградацией и гибелью древесно-травяной растительности в результате отмирания их корневых систем в водонасыщенных и часто техногенно сильно загрязненных грунтах.
Вторичные негативные последствия подтопления объектов хозяйства нередко приводят к существенно большим потерям, чем первичные последствия этого процесса. Они связаны с оседаниями и провалами земной поверхности, образующимися в результате доуплотнения замачиваемых при подъеме уровня подземных вод грунтов в основание зданий и сооружений, гидродинамического и тиксотропного (при динамических воздействиях) разжижения этих грунтов, обычно проявляющегося при возможности их выноса на склонах или в строительные выемки, а также с образованием новых и активизацией существующих оползневых, карстовых, карстово-суффозионных, эрозионных и других геологических опасностей [37].
Значительные потери могут возникать на подтопленных территориях при понижении уровня подземных вод и дополнительного уплотнения осушенных грунтов, обусловливающего также увеличение градиентов подземных вод вблизи мест их отбора (разгрузки) и активизацию по этой причине суффозионных процессов.
Оценка риска потерь от геологических опасностей проводится на всех стадиях обоснования градостроительной, предпроектной и проектной строительной документации в следующей последовательности, составляющей общую процедуру перманентного циклического анализа геологических опасностей и рисков, направленного на уменьшение и
Типы задач, решаемые при моделировании процесса подтопления
Получение путем решения прямых задач на полученных репрезентативных математических моделях исследуемых территорий прогнозов различных режимов эксплуатации подземных вод гидрогеологических регионов и месторождений.
Эти две цели определяют программы решения задач при моделировании каждого конкретного объекта (месторождение подземных вод или гидрогеологического региона). Программа моделирования и формулировка решаемых задач в каждом конкретном случае определяется особенностями гидрогеологических условий, полнотой исходных материалов моделирования, в том числе режимных данных по прошедшему периоду эксплуатации подземных вод, целями моделирования и техническими возможностями применяемых моделирующих устройств и средств вычислительной техники. Как типичные можно отметить следующие виды обратных и прогнозных задач. 1. Обратные стационарные задачи - воспроизведение на модели естественного режима уровней подземных вод или воспроизведение депрессионных поверхностей потоков подземных вод, если искусственные источники возмущения привели к установившемуся режиму фильтрации. Путем решения обратных стационарных задач могут, в частности, воспроизводится естественные региональные потоки подземных вод, установившаяся фильтрация в пределах отдельных участков и месторождений, а также стационарные или квазистационарные депрессионные воронки, образовавшиеся при откачке из отдельных скважин или групп скважин. 2. Обратные нестационарные задачи - воспроизведение на моделях неустановившихся процессов фильтрации подземных вод, среди них можно выделить те же три основных типа задач, т.е. воспроизведение на моделях неустановившейся фильтрации в гидрогеологических регионах, моделирование неустановившейся фильтрации на отдельных участках или месторождениях и моделирование процессов формирования депрессий при откачках из отдельных скважин. После того как расчетная схема и все элементы моделей отработаны и уточнены путем решения обратных задач, эти модели используются для выполнения прогнозных решений. Главная цель всех прогнозных расчетов — определение водоотборов и режимов понижений уровней подземных вод при работе тех или иных систем водозаборов или скважин. Во всех случаях условием работоспособности водозаборного сооружении является меньшее, чем допустимо, понижение. Конкретные цели прогнозных расчетов в каждом отдельном случае ставятся в соответствии с существующими потребностями. Часто решаются следующие прогнозные задачи: прогноз режима изменения уровней подземных вод при сохранении неизменной нагрузки действующих водозаборов или скважин, прогноз работы (дебитов и уровней) дополнительных водозаборов или скважин на участках, где выполнялись разведочные работы, определение рациональной схемы заложения водозаборов (скважин) и максимально возможного водоотбора подземных вод на месторождении или в пределах региона [18]. Таковы общие принципы построения расчетных схем модели и положения методики моделирования при решении задач оценки подтопляемости урбанизированной территории. Современные системы гидрогеологического моделирования обычно включают в себя программные средства для решения широкого круга задач, таких как оценка эксплуатационных запасов подземных вод, моделирование процесса переноса загрязняющих веществ, проектирование параметров гидротехнических сооружений и др. 1.2.2 Особенности моделирования в гидрогеологических исследованиях Прежде всего, следует отметить, что решение задач прогноза процесса подтопления не являлось и не является основной целью создания математических моделей и программ моделирования гидрогеологических процессов. Прогнозирование процесса подтопления с помощью моделирования основывается на решении задач региональной оценки эксплуатационных запасов подземных вод, которые являются наиболее часто рассматриваемыми при моделировании гидрогеологических процессов. Все материалы - как исходные данные, так и получаемые в процессе моделирования результаты, для обеих задач идентичны. Региональная оценка эксплуатационных запасов подземных вод (равно как и прогнозирование процесса подтопления) с применением моделирования базируется главным образом на обобщении материалов ранее выполненных исследований как общегеологического назначения, так и специальной гидрогеологической направленности. В состав этих исследований входят съемки различных масштабов, разведочные работы всех видов детальности на воду и другие полезные ископаемые, опыт работы действующих водозаборов в виде специальных режимных наблюдений на них, стационарные наблюдения за режимом подземных вод в естественных условиях, гидрологические и водобалансовые исследования. Для этой же цели необходимо привлечение материалов режимных наблюдений на действующих горных предприятиях (шахты, карьеры, разрабатываемые с водоотливом и водопонижением) и мелиоративных системах. [8].
Информационная база и виды представления информации для разработки модели
Построение одномерных кривых распределения (гистограмм). Не рассматривая сущности этого метода, отметим лишь те возможности, которые дает его применение для анализа исходной информации при построении карт проводимости. По кривым распределения Р = /(Г), где Р - частота встречаемости того или иного значения параметра, а Т - величина этого параметра, можно: а) определить среднее статистическое значение параметра, которое будет отражать региональный фон проводимости; б) найти меру разбросанности значений параметров т.е. дисперсию или среднеквадратичное отклонение; в) оценить количественно достоверность появления тех или иных значений параметров, особенно экстремальных их значений. По многомерным функциям распределения P = f(T,x,y) можно осуществлять нелинейную интерполяцию значений проводимости между точками, а также определять число информативных точек, при котором ошибка в интерполяции будет не более заданной. Построение поверхности сглаживания. Для этой цели используется степенной ПОЛИНОМ вида F(x, у) = а0 + ахх + а2у + а3х2 + аАху + аьуг +... ату" как алгоритм программного решения задачи построения интерполяционной поверхности распределения параметра по площади и в разрезе. Программы "Тренд" разработаны в институте ВСЕГИНГЕО и уже нашли широкое применение для построения параметрических карт не только гидродинамического профиля, но и инженерно-геологического, гидрогеохимического и др. [26]. Следует отметить, что перечисленные выше статистические методы не исключают применения (параллельно) методов чисто гидрогеологического анализа полученных результатов. После построения карты с помощью статистических методов выявляется региональная тенденция в распределении значении проводимости, а с привлечением гидрогеологических показателей требуется увязка и определение размеров распространения экстремальных значений параметров проводимости. Эта задача может быть решена только на основе анализа природных гидрогеологических условий рассматриваемого региона. Метод линейной интерполяции является общеизвестным и традиционным для построения практически всех видов гидрогеологических карт (так же как и геологических), характеризующих площадное распределение тех или иных картируемых показателей (карты параметров, гидроизогипс, литологического состава, гидрохимические и др) Это наиболее простой доступный метод, но в тоже время наиболее неточный, так как в распределении перечисленных выше характеристик отсутствует линейная связь. Метод гидродинамического анализа основан на наличие тесной (функциональной) связи в распределении уровней и напоров подземных вод и параметров проводимости, вытекающей из линейного закона Дарси. Наиболее просто эта связь иллюстрируется в виде дифференциального уравнения эллиптического типа, описывающего распределения напоров в стационарном потоке — в кусочно-однородной среде. Можно легко показать на модели такого типа, что в случае задания любых граничных условий на его краевых границах (без внутренних источников питания или разгрузки подземных вод) распределение напоров по всей области фильтрации будет обусловлено только проводимостью пласта. Таким образом, при отсутствии внутренних источников карта гидроизогипс или гидроизопьез может быть использована для уточнения характера распределения значений проводимости. Более наглядное представление об этом даст карта градиентов потока, так как при переходе из зоны с одной проводимостью в зону с другим ее значением будет соответственно изменяться гидравлический градиент в данной зоне. На это же будет указывать и плотность гидроизогипс. Наиболее удобно такую корректировку осуществлять по выделенным лентам тока, в пределах которых расход постоянен. Задача существенно осложняется в случае наличия внутренних источников (инфильтрации, перетекания, отбора воды скважинами и другими внутренними дренами). В этом случае для уточнения значений проводимости необходимо знать водный баланс в пределах выделенной ленты тока и структуру его связи с напором. На практике такая задача может быть решена только с применением моделирования. Перечисленные выше методы обработки исходных материалов на первом этапе построения карт в равной мере применимы для карт гидроизогипс, гидрохимических карт и других карт площадных характеристик [10]. 2.3 Этапы и задачи разработки модели процесса подтопления урбанизированной территории 2.3.1 Схематизация природных условий Схематизация природных условий осуществляется в следующих направлениях. Уменьшение порядка мерности потоков путем сведения пространственной фильтрации к более простой — плановой или радиальной либо плоско-вертикальной.
Построение гидрогеологической модели процесса подтопления на территорию заречной части г. Нижнего Новгорода
В качестве ориентира импортируется цифровой слой с границами участка (формат shape-ESRI). Задаем сетку моделирования на данном участке размером 80x80, что соответствует размеру ячейки 242x242м. Исходя из того, что разброс скважин на данном участке достаточно большой (Этап 3 "Скважины") и карта гидрогеологической проводимости не имеет резких и частых переходов между областями (Этап 4 "Задание свойств слоев"), размер ячейки 242x242м является оптимальным для данного участка.
Для вертикальной дискретизации количество гидрогеологических слоев, используемых в модели, задается на этом же этапе и далее не подлежит изменению. Для этой модели их количество равно четырем. 2) Вертикальная дискретизация Для обоснования количества моделируемых слоев необходимо проанализировать гидрогеологический разрез данного участка. (Приложение 5). Из данного разреза выделяем 4 слоя, которые необходимы для моделирования. Первый слой - от поверхности до кровли Пра-долины; Второй слой - Пра-долина (до кровли уржумского горизонта); Третий слой - отложения уржумского горизонта; Четвертый слой — отложения казанского яруса. Для создания сеточной модели первого слоя необходимо создать две поверхности — поверхность рельефа и поверхность кровли Пра-долины. Электронная карта местности, включая рельеф была создана специалистами ФГУГП "Приволжский региональный Центр Государственного Мониторинга Состояния Недр" в рамках проекта «Исследование экологического состояния Зарубинского месторождения подземных вод с целью водоснабжения г. Нижний Новгород», выполненного в рамках программы геологоразведочных работ по Нижегородской области[82]. Электронный слой рельефа участка создан в формате Maplnfo в географической системе координат. Для того, что бы программа моделирования воспринимала пространственные данные без искажений, необходимо задать слою проекцию Гаусса-Крюгера. В программу моделирования данные о поверхности рельефа можно импортировать в виде точек с указанием абсолютных отметок поверхности, поэтому для создания наиболее точной поверхности рельефа требуется разбить линии рельефа (Приложение 6) на точки. Для этого воспользуемся надстройкой Maplnfo MapLogix и опцией "Развалить объект на точки". Далее с помощью надстройки Maplnfo "Записать координаты объекта" записываем координаты каждой точки в атрибутивную таблицу и экспортируем ее в текстовый файл со следующими столбцами : "Долгота", "Широта", "Абсолютная отметка поверхности". Такие файлы следует подготовить для импорта поверхности каждого слоя. Visual MODFLOW может также импортировать готовые поверхности, созданные в программе Surfer. Импортируя полученный файл, получаем сеточную модель рельефа для данного участка (рис.3.8). Далее готовим поверхность кровли Пра-долины. Данные об абсолютных отметках поверхности кровли Пра-долины содержаться в каталоге наблюдательных скважин предыдущих исследователей [82,83]. По данному каталогу был создан электронный слой с подробной атрибутивной таблицей в формате Maplnfo. Экспортируем из Maplnfo координаты скважин и абсолютные отметки поверхности кровли Пра-долины в текстовый файл и импортируем его в Visual MODFLOW, получая сеточную модель поверхности (рис.3.9). Для создания второго слоя импортируем координаты тех же скважин, которые использовались для построения кровли Пра-долины с абсолютными отметками подошвы Пра-долины (кровли уржумского горизонта). Абсолютные отметки берем из атрибутивной таблицы, созданной по каталогу наблюдательных скважин предыдущих исследователей. Получаем поверхность подошвы Пра-долины (рис.3.10). Каждая информационная система имеет свои, именно ей присущие назначение и области применения, которые определяются при проектировании этой системы путем анализа потребностей ее потенциальных пользователей. Непосредственными общими целями создания системы анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий являются: накопление и хранение информации о схематизированных гидрогеологических условиях территории; хранение многовариантных данных о техногенном воздействии (фактическом и планируемом) на подземные воды исследуемой территории; решение обратных, прогнозных и оптимизационных задач геофильтрации и геомиграции. Область применения информационной системы анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий весьма широка: региональная оценка эксплуатационных запасов и оценка запасов отдельных месторождений подземных вод с разработкой рациональных схем размещения, водозаборных сооружений и режимов эксплуатации подземных вод; прогноз изменений гидродинамического режима и качества подземных вод под воздействием гидротехнических и водохозяйственных мероприятий и анализ их эффективности; разработка рациональных схем и режимов эксплуатации геотехнологических объектов; изучение и прогнозирование изменений гидродинамического режима и качества подземных вод в районах крупного градопромышленного и транспортного строительства; оценка эффективности и разработка рациональных мероприятий по охране и искусственному восполнению подземных вод; изучение взаимосвязи подземных вод с поверхностными водоемами и водотоками, а также количественное прогнозирование изменения режима и качества подземных и поверхностных вод под воздействием техногенных факторов; оценка ресурсов промышленных, термальных и минерализованных глубоких подземных вод; прогнозирование изменения гидродинамического режима подземных вод с целью сейсморайонирования территорий с интенсивной водохозяйственной деятельностью; обработка данных опытно-фильтрационных и опытно-миграционных полевых работ в сложных гидрогеологических условиях. Это перечисление может быть продолжено и оно показывает, что области применения системы анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий и область интересов практической гидрогеологии во многом совпадают. Специфической сферой применения системы анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий, обеспечиваемой, длительным сроком эксплуатации и относительно малым временем отклика системы являются: постепенное совершенствование представлений о количественных характеристиках исследуемого объекта и развивающихся в нем гидрогеологических процессов на основе вновь поступающей первичной информации, а также благодаря развитию научно методического и программного обеспечения моделей; предварительная и оперативная прогнозная оценка влияния аномального изменения природных и техногенных факторов на гидродинамический режим и качество подземных вод; обоснование планов проведения геологоразведочных работ и оперативная обработка данных опытных работ в сложных гидрогеологических условиях; проведение численных экспериментов для оценки доверительных интервалов получаемых прогнозов, факторного анализа моделей и опробования новых методических приемов схематизации моделируемого объекта, решения обратных и оптимизационных задач геофильтрации и геомиграции, а также проведения опытно-фильтрационных и опытно-миграционных работ; обучение студентов, молодых специалистов и слушателей курсов повышения квалификации, а также проведение деловых игр по рациональному планированию в области геологии, природопользования и градостроительства.
Похожие диссертации на Разработка информационной системы для анализа и прогноза риска подтопления урбанизированных территорий на примере заречной части города Нижнего Новгорода
