Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние гидрогеологической изученности обеспечения открытых горных работ 11
Глава 2. Анализ условий формирования гидродинамического режима водоносных комплексов с оценкой их фильтрационных параметров 39
2.1 Гидрогеологическая стратификация района месторождения 39
2.2 Анализ естественного режима подземных вод, условий их питания и разгрузки
2.2.1 Анализ условий формирования инфилътрационного питания водоносных комплексов 46
2.2.2 Определение интенсивности инфилътрационного питания подземных вод 50
2.2.3 Оценка проводимости дочетвертичных водоносных комплексов по результатам наблюдений за естественным реэюимом подземных вод 58
Глава 3. Планирование и интерпретация опытно-фильтрационных работ в планово неоднородных пластах 63
3.1 Общие положения 63
3.2 Рекомендации по методике постановки и интерпретации ОФР 70
3.3 Методика опытно-фильтрационного опробования пласта с плановой фильтрационной неоднородностью 83
Глава 4. Исследование влияния анизотропии водоносных комплексов на условия формирования техногенного режима подземных вод 91
4.1 Аналитические методы учета анизотропии 92
4.2 Исследование условий разгрузки подземных вод на откосах бортов карьеров, вскрывающих анизотропные массивы 96
4.3 Исследование влияния анизотропии водоносных комплексов на условия эксплуатации водопонижающих скважин 101
4.4 Опытно-фильтрационное опробование анизотропных водоносных толщ и методика интерпретации его результатов 103
Глава 5. Прогноз с применением численной геофильтрационной модели техногенного режима подземных вод и обоснование параметров системы заградительного дренажа 111
5.1 Структура и параметры численной геофильтрационной модели 111
5.1.1 Схематизация гидрогеологической структуры и условий питания подземных вод 111
5.1.2 Вычислительная схематизация 113
5.1.3 Параметрическое обеспечение модели
5.2 Методика калибрации модели 120
5.3 Постановка прогнозных гидрогеологических задач, решаемых с использованием численных геофильтрационных моделей 124
5.4 Разработка методики моделирования водопонижающих скважин в системе заградительного дренажа 127
5.4 Результаты моделирования и практические рекомендации 135
5.4.1 Определение оптимальных параметров дренажной системы 135
5.4.2 Оценка распределения гидростатических напоров в прибортовых массивах 139
5.5 Оценка гидрогеоэкологического воздействия дренажных мероприятий на природную среду 147
5.6 Рекомендации по организации гидрогеологического мониторинга 160
Заключение 164
Библиографический список
- Анализ естественного режима подземных вод, условий их питания и разгрузки
- Рекомендации по методике постановки и интерпретации ОФР
- Исследование влияния анизотропии водоносных комплексов на условия эксплуатации водопонижающих скважин
- Постановка прогнозных гидрогеологических задач, решаемых с использованием численных геофильтрационных моделей
Введение к работе
Актуальность работы связана с необходимостью освоения месторождений алмазов в Архангельской области, где открыта перспективная алмазоносная провинция, прогнозные запасы алмазов которой составляют около 800 млн. карат. В настоящее время месторождение алмазов им. М.В.Ломоносова уже разрабатывается открытым способом, а на месторождение им. В.П.Гриба начались вскрышные работы.
Рассматриваемый регион характеризуется особыми гидрогеологическими условиями разработки месторождений открытым способом, сложность которых определяется:
- региональным развитием вскрываемого карьерами мощного слоистого водоносного комплекса падунских отложений (V2pd), прорванного кимберлитовыми трубками,
- наличием закарстованных известняков и доломитов (C2ol-ok) в верхней части вскрываемой карьерами толщи,
- высокими притоками подземных вод (до 6000 м3/час) в карьеры и к системам заградительного дренажа,
- существенным влиянием на устойчивость бортов глубоких карьеров подземных вод, приуроченных к регионально развитым слабопроницаемых отложениям мезенской свиты (V2mz).
Большой вклад в развитие методики гидрогеологических исследований на месторождениях твердых полезных ископаемых внесли С.К. Абрамов, О.Б. Скиргелло, В.Д. Бабушкин, В.А. Мироненко, В.М. Шестаков, М.В. Сыроватко, Н.И. Плотников, И.Е. Жернов, Д.И. Щеголев, М.С. Газизов, В.Г. Румынин, Б.В. Боревский, А.А. Рошаль, Г.Н. Гензель и другие. Изучению и прогнозу техногенного режима подземных вод посвящены многочисленные труды Ю.А. Норватова. Однако, вопросы, связанные с вскрытием глубокими карьерами слоистых и неоднородных в плане водоносных толщ, требуют дополнительного анализа гидрогеологических условий освоения месторождений, разработки методических принципов гидрогеологической разведки и обоснования оптимальных дренажных мероприятий на карьерных полях.
Цель работы. Повышение эффективности гидрогеологической разведки и обеспечение достоверности прогноза техногенного режима подземных вод при освоении месторождений алмазов.
Основные задачи исследования:
– анализ естественного режима подземных вод с оценкой особенностей условий питания и разгрузки четвертичного и дочетвертичного водоносных комплексов;
– разработка методики проведения опытно-фильтрационных работ (ОФР) для определения фильтрационных параметров неоднородного в плане водоносного горизонта закарстованных доломитов;
– совершенствование методики опробования анизотропных водоносных комплексов с использованием тензометрической аппаратуры;
– разработка методики определения высоты промежутка высачивания подземных вод на откосах бортов карьера в зависимости от степени анизотропии водоносных комплексов;
– подготовка рекомендаций по методике оптимизации параметров дренажных систем с применением численных геофильтрационных моделей;
– разработка системы гидрогеологического мониторинга, обеспечивающего совершенствование постоянно действующей численной геофильтрационной модели, оптимизацию параметров дренажной системы, контроль устойчивости бортов карьера и экологической безопасности горных и дренажных работ.
Научная новизна:
–установлена стабильность в годовом цикле и неравномерность по площади интенсивности питания дочетвертичных водоносных комплексов, которые определяют условия формирования водопритоков в карьеры и к системам заградительного дренажа;
–обоснованы принципы интерпретации результатов фильтрационных опробований слоистых, а также неоднородных в плане, водоносных комплексов;
–установлена зависимость высоты высачивания подземных вод на бортах карьеров от степени анизотропности слоистого дренируемого массива;
–с использованием численных геофильтрационных моделей реализованы принципы теоремы Остроградского-Гаусса при оценке напряженного состояния и устойчивости фильтрационно анизотропных прибортовых массивов на карьерах.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Особенности строения карбонатных отложений олмуго-окуневской свиты, обусловленные процессами выветривания и карстообразования, определяют стабильность интенсивности питания дочетвертичных водоносных комплексов в годовом цикле. В рассматриваемых условиях, водопритоки к карьеру и дренажной системе будут формироваться в основном за счет разгрузки дочетвертичных водоносных комплексов, восполняемой стабильным питанием по площади их развития.
2. Высота промежутка высачивания подземных вод на откосах карьера и соответствующее распределение гидростатических давлений в прибортовых массивах определяется фильтрационной анизотропией слоистых толщ. Экспериментально установлена зависимость высоты промежутка высачивания от степени анизотропии дренируемых массивов, которая является фактором, существенно влияющим на устойчивость бортов карьеров.
3. Определение оптимальных параметров системы заградительного дренажа и прогноз уровенного режима дренируемых водоносных комплексов целесообразно выполнять на численных геофильтрационных моделях путем подбора уровней подземных вод непосредственно в водопонижающих скважинах.
Методы исследования. В работе используются: геологический и гидрогеологический анализ условий развития техногенных геофильтрационных и гидрогеомеханических процессов, натурные гидрогеологические наблюдения и эксперименты, численное геофильтрационное моделирование.
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается:
– теоретическим анализом гидродинамических процессов, формирующихся при естественном и техногенном режимах подземных вод на месторождениях Архангельской алмазоносной провинции;
– результатами специальных опытно-фильтрационных работ, выполненных при доразведке месторождения им. В.П.Гриба;
– анализом и прогнозом изучаемых геофильтрационных процессов на численных моделях;
– сходимостью результатов прогнозных оценок изучаемых процессов и результатов численного моделирования с натурными наблюдениями на алмазном месторождении им. М.В.Ломоносова.
Практическая значимость работы:
- разработаны методические рекомендации по определению, на основе численных геофильтрационных моделей, оптимальных параметров систем заградительного дренажа на карьерах;
- предложения по распределению сброса дренажных вод в реки и созданию системы гидрогеологического мониторинга рекомендованы институту «Гипроруда» для использования при проектировании ГОКа на базе месторождения им. В.П.Гриба;
- на численных моделях получено распределение прогнозных напоров в прибортовых массивах карьера на месторождении им. В.П.Гриба для оценки оптимальных параметров бортов.
Личный вклад автора:
– участие в постановке, проведении и интерпретации результатов ОФР на этапе доразведки месторождения им. В.П.Гриба;
– участие в создании и калибрации численных геофильтрационных моделей и выполнение с их использованием прогнозных оценок гидродинамического режима подземных вод в районе месторождения;
– определение оптимальных параметров системы заградительного дренажа на карьере месторождения им. В.П.Гриба;
– проведение численных экспериментов для установления высоты высачивания подземных вод на откосах в зависимости от степени анизотропии дренируемых комплексов;
– разработка методики численного геофильтрационного моделирования условий эксплуатации водопонижающих скважин в системах заградительного дренажа.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на: Международной научной школе молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (ИПКОН РАН, Москва, 2006, 2008), VII Межрегиональной научно-практической конференции «Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий» (Минэкологии, Уфа, 2008), Международной конференции «XLIX sesji. Studenckich k naukowych pionu Grniczego Akademii Grniczo-Hutniczej» (Краков, 2008), ежегодной «Конференции студентов и молодых учёных СПГГИ (ТУ)» (2009, 2010, 2011 гг.), и в институте «Гипроруда» (2010 г.).
Основные положения диссертации отражены в 5 научных публикациях, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в Перечень, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 178 страницах, включая введение, 5 глав, заключение, список литературы из 87 наименований, содержит 52 рисунков, 29 таблиц и 3 приложения.
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность своему научному руководителю д.г.-м.н. проф. В.В. Антонову за помощь при подготовке диссертационной работы. Автор благодарит: д.г.-м.н. проф. Р.Э. Дашко, д.г-м.н. проф. В.А. Кирюхина, д.г.-м.н. проф. И.П. Иванова, д.г.-м.н. проф. С.М.Сударикова, к.г.-м.н. доц. Н.С. Петрова и других сотрудников кафедры гидрогеологии и инженерной геологии СПГГУ за обсуждение результатов работы, а также к.г.-м.н. И.Л. Хархордина за помощь в создании численных моделей. Особую благодарность выражает д.г.-м.н. проф. Ю.А. Норватову, к.г.-м.н. И.Б. Петровой и другим сотрудникам лаборатории гидрогеологии и экологии НЦГ и ПГП СПГГУ, без участия которых невозможно было бы выполнение данной работы.
Анализ естественного режима подземных вод, условий их питания и разгрузки
Отличительные особенности гидрогеологических условий разработки месторождения им. М.В.Ломоносова необходимо учитывать при анализе степени изученности месторождения им. В.П.Гриба, при планировании и проведении опытно-фильтрационных работ в дополнение к ранее проведенным, и при проектировании дренажных мероприятий. Так, при выполнении дополнительных гидрогеологических изысканий на месторождении им. В.П.Гриба необходимо оценить характеристику анизотропности падунского водоносного комплекса, определяющего условия эксплуатации водопонижающих скважин и особенности высачивания подземных вод на откосы борта. Кроме того особое внимание должно быть уделено изучению мезенского слабопроницаемого комплекса, определяющего устойчивость прибортовых массивов при увеличении глубины карьера.
В отличие от месторождения им. М.В.Ломоносова на месторождении им. В.П.Гриба широко развит олмуго-окуневский водоносный горизонт (С2о1-ок), представленный закарстованными карбонатными отложениями, залегающими на слабопроницаемых отложениях воереченской свиты (СгУг) мощностью около 5 м. Олмуго-окуневский горизонт недостаточно изучен при разведке месторождения им. В.П.Гриба, поэтому этот горизонт опробован в составе дополнительных гидрогеологических работ.
При прогнозе притоков подземных вод в карьер и к системе заградительного дренажа на месторождении им. В.П.Гриба следует учитывать повышенную интенсивность инфильтрационного питания подземных вод и активную связь дренируемых комплексов с реками (выявленные на месторождении им. М.В.Ломоносова). При проектировании системы заградительного дренажа необходимо принимать во внимание опыт эксплуатации водопонижающих скважин (возможность их «пескования» при низком качестве фильтров с песчаной обсыпкой), величину допустимых притоков в карьер по урзугскому горизонту и падунскому комплексу, возможность сброса вод, откачиваемых из скважин в гидросеть без дополнительной очистки, технологические и технические особенности дренажных мероприятий, экологические аспекты разработки месторождения. При проектировании гидрогеологического мониторинга целесообразно учитывать относительную ограниченность области дренажного влияния карьера и системы водопонижающих скважин. Анализ опыта эксплуатации месторождения имени М.В. Ломоносова [6] и оценка аналогичных условий освоения месторождения им. В.П.Гриба позволяют обозначить некоторые общие гидрогеологические проблемы, которые возникают при разработке алмазных месторождений Архангельской области открытым способом.
Эти проблемы отчасти предопределяются спецификой гидрогеологической структуры района Зимнего берега, а, с другой стороны, — связаны с технологическими особенностями открытых горных работ и.- дренажных мероприятий.
В технико-экономическом обосновании разведочных кондиций,в 2008 году рассмотрено 4 варианта разработки месторождения-им. В.Гриба: 1 - открытым способом до глубины 450 м, 2 - открытым способом с доработкой запасов ниже 450 м подземным способом, 3 - валовая отработка всех типов руд подземным способом с доработкой запасов кратерной (верхней) части трубки карьером, 4 — отработка подземным способом только кимберлитов (нижней части трубки). Оптимальным был признан вариант разработки месторождения открытым способом с доизучением во время эксплуатации карьера глубоких горизонтов с целью выбора технически и экономически обоснованного варианта доработки оставшихся запасов.
При открытом способе отработки месторождения падунский водоносный комплекс является основным, определяющим высокие притоки подземных вод в горные выработки на рассматриваемых месторождениях. В тоже время, на первых стадиях ведения горных работ на месторождении им. В.П.Гриба существенное влияние на условия ведения горно-капитальных работ будет оказывать олмуго-окуневский горизонт. Основные сведения о водоносных горизонтах и комплексах (их фильтрационных свойствах, неоднородности в плане и в разрезе, условиях питания и разгрузки) получены на стадии гидрогеологической разведки этого месторождения, проведенной в 1996-2004 гг. ЗАО «Архангельскгеолразведка» при участии группы сотрудников Санкт-Петербургского отделения Института геоэкологии РАН (ИГЭ РАН) под руководством Атрощенко Ф.Г. За этот период на месторождении им. В.П.Гриба пробурено 37 гидрогеологических (табл. 1.1) и более 100 геологических скважин.
Рекомендации по методике постановки и интерпретации ОФР
Следует отметить, что допустимый водоприток в горные выработки, вскрывающие массивы полускальных пород, следует определять с учетом рациональной организации системы водоотвода в карьере, а также обеспечивающей на рассматриваемых алмазных месторождениях предотвращение набухания и размокания продуктивных пород - кимберлитов и глинистых разностей отложений венда. В качестве допустимого водопритока в1 карьер можно принять приток, соответствующий простым условиям ведения открытых горных работ на месторождениях, сложенных полускальными породами. На месторождении имени М.В. Ломоносова фактический приток подземных вод в карьер достигает 1100-1200 м/час и очевидно не может рассматриваться в качестве ориентира при выборе рационального значения допустимого водопритока. Принятый при проектировании системы заградительного дренажа на месторождении им. В.П.Гриба допустимый приток подземных вод в карьер, равный 400 м /час, предопределяет повышенные нагрузки на систему заградительного дренажа, представленного водопонижающими скважинами, и соответствующее повышение капитальных и эксплуатационных затрат. Допустимый приток в карьеры, вскрывающие песчано-глинистые отложения, определяется с учетом предотвращения оплывания песков, которое зависит от удельного притока к фильтрующим откосам [28]. На месторождении им. В.П.Гриба фильтрационные деформации возможны при вскрытии карьером слабосцементированных песчаников урзугской свиты. Следовательно, оптимизация величины допустимого притока подземных вод в карьер является одной из проблемных задач при разработке алмазных месторождений в Архангельской области. Предварительные определения водопритоков в карьер и оценка параметров системы заградительного дренажа могут проводиться . с применением аналитических расчетов. Аналитические зависимости для расчета водопритоков в горные выработки и к системам заградительного дренажа приведены в многочисленных трудах С.К. Абрамова [1], О.Б. Скиргелло [2], В.А. Мироненко [37, 38, 39], Ю.А. Норватова [45, 49], Л.И. Сердюкова [41], Л.Л. Бокий [40], Ф.П. Стрельского [66], А.Н. Рюмина [41], В.Д. Бабушкина, З.П. Лебедянской [33], Л.З. Леви, Г.Н. Кашковского, Б.В. Боревского, И.И.Плотникова [10], В.М. Шестакова [74], Ф.М. Бочевера [16], И.В. Гармонова, А.В. Лебедева [17] и др. Универсальной зависимостью для расчета общего притока в карьер является формула большого колодца общего вида: где Т- проводимость пласта, м /сутки; S0— понижение напора на контуре карьера, м; R - расчетный радиус области фильтрации, м; г0 - приведенный радиус выработки, м.
Формула применима для расчета установившегося и неустановившегося гидродинамического режимов при соответствующих значениях расчетного радиуса области фильтрации.
Установившийся режим фильтрации соответствует варианту, при котором одна или несколько границ области являются контуром с условиями первого рода (карьер около реки, между двумя реками). При отсутствии внешних границ первого рода формируется неустановившийся режим фильтрации и расчетный радиус фильтрации для простейшей схемы неограниченного в плане пласта и «мгновенного» или линейного снижения уровня на границе разгрузки (на карьере) определяется формулами: R = 4mt или (1.2) R = JUTM9 (1.3) где а — коэффициент пьезопроводности, м /сутки; / - время, сутки; При оценке условий эксплуатации карьеров, вскрывающих песчано глинистые отложения целесообразно проводить расчет удельных водопритоков к отдельным участкам карьера по лентам тока [49]:
Исследование влияния анизотропии водоносных комплексов на условия эксплуатации водопонижающих скважин
Оценка интенсивности питания дочетвертичных водоносных комплексов соп может быть получена путем вычитания значений инфильтрации, определяющей режим четвертичного водоносного комплекса COQ, ИЗ значений суммарного инфильтрационного питания подземных вод & s. Результаты такой оценки представлены в таблице 2.6.
Результаты оценки интенсивности питания четвертичного и дочетвертичных водоносных комплексов Водоносный бассейн Значениесуммарногоинфильтрационногопитания сох, м/сут. Среднее значениеинфильтрационногопитания четвертичноговодоносного комплексаCOQ, м/сут. Значениеинфильтрационногопитания дочетвертичныхводоносных комплексовсо„, м/сут.
Анализ данных таблицы 2.6 показывает, что доля расходов подземных вод дочетвертичных водоносных комплексов в формировании меженного стока рек Падун и Ерна, проточных озер Черное, Волчьих и Мегорских составляет соответственно 91%, 79%, 80% и 91%. Расходы подземных вод, поступающих в эти водотоки на участках переуглубленных долин, вероятно, сохраняются практически стабильными в течение годового цикла. С другой стороны, меженный сток реки Волчья (ниже по течению от озер Волчьих) и реки Кукомки (выше оз. Черного) на 60- 75% формируется за счет расходов грунтовых вод, поступающих из четвертичного водоносного комплекса. Очевидно, что расходы грунтовых вод могут существенно повышаться в теплые периоды года, что наряду с увеличением поверхностного стока приводит к паводковым режимам стока рек. Представленные оценки величин инфильтрационного питания можно уточнить, используя численные геофильтрационные модели, структура которых предусматривает раздельный анализ гидродинамического режима подземных вод четвертичного и дочетвертичных водоносных комплексов. В частности, при калибрации моделей по характеристикам речного стока следует принимать во внимание оценку доли инфильтрационного питания этих водоносных комплексов, относя фактические меженные расходы конкретных рек к четвертичному и дочетвертичному водоносным комплексам пропорционально этой доли.
В пределах района месторождения областями наиболее интенсивной разгрузки подземных вод являются участок долины переуглубленной реки Падун в юго-западной части, а также участки озер Черного, Волчьего.
Существенное значение для условий разгрузки подземных вод в озеро Черное имеет гидрогеологическое строение этого участка. В северо-западной части озера происходит субаквальная разгрузка урзугского водоносного горизонта и падунского водоносного комплекса (рис. 2.6 а). Отметки подошвы олмуго-окуневского горизонта на локальных участках несколько превышают отметки зеркала воды в озере (в течение всего года разгрузка этого горизонта реализуется преимущественно в виде источников).
В юго-восточной части озера Черного отметки подошвы олмуго-окуневского водоносного горизонта, вероятно, близки к отметке зеркала воды в водоеме (рис. 2.7 б). Наличие крупных источников с дебитами 4-25 л/с на берегу в этой части озера свидетельствует об отсутствии непосредственной гидравлической связи олмуго-окуневского горизонта с водоемом. Это обстоятельство имеет принципиальное значение при формировании техногенного режима олмуго-окуневского горизонта в период его вскрытия карьером и дренирования системой водопонижающих скважин. При отсутствии непосредственной гидравлической связи этого горизонта с озером возможно его интенсивное дренирование без привлечения озерных вод. Разгрузка урзугского водоносного горизонта и падунского водоносного комплекса происходит через донные отложения преимущественно песчаного состава, что предопределяет активную связь этих горизонтов с поверхностными водами.
Иная перспектива представляется при оценке условий гидравлической связи олмуго-окуневского горизонта с водами озер Волчьих. Как показано на рисунке 2.6, в южной и северной частях этих проточных озер абсолютные отметки подошвы олмуго-окуневского горизонта явно ниже отметки зеркала воды в озерах, что свидетельствует о субаквальной разгрузке при непосредственной гидравлической связи этого горизонта с f водоемами. Урзугский водоносный горизонт в южной части озера Волчьего вскрывается в тальвеговой части на половину его мощности, а в северной части - на четверть мощности. Падунский водоносный комплекс залегает под озером на значительных глубинах, что затрудняет, но не исключает, его связь с озерными водами. В целом гидравлическая связь дочетвертичных водоносных комплексов с водами озер Волчьих представляется более затрудненной по сравнению с активной связью с водами озера Черного.
Оценка проводимости дочетвертичных водоносных комплексов по результатам наблюдений за естественным режимом подземных вод Наблюдения за гидродинамическим режимом подземных вод и стоком реки Кукомки позволяют оценить фильтрационные параметры дочетвертичных водоносных комплексов.
Анализ наблюдений за родниковой разгрузкой олмуго-окуневского водоносного горизонта на юго-западном берегу озера Черное, позволил оценить проводимость закарстованных доломитизированных известняков, являющихся водовмещающими породами этого горизонта. Суммарный дебит родников на этом участке равняется 79 л/с=280 м /час. Расход (дебит) родников соответствует формуле [18]: Q = T + Q)LB, (2.5) где Т — проводимость олмуго-окуневского горизонта, м /сутки; АН - разность напоров (м) на границах потока длиной L (м) в соответствии с рисунком 2.7; В — ширина потока (длина фронта родниковой разгрузки потока), м; со -интенсивность инфильтрационного питания, м/сутки. Принимая 6=280 м3/час, =1500 м, 5=2500 м, АЯ=10м, й)=5,5ЛСҐ м/сутки, получим величину проводимости олмуго-окуневского водоносного горизонта равную 280 м /сутки.
Постановка прогнозных гидрогеологических задач, решаемых с использованием численных геофильтрационных моделей
Графоаналитический метод определения параметров в обеих зонах неоднородности, основанный на решении В.А. Максимова, предложен Л.В. Боревским и Л.С. Язвиным в работе [15]. Согласно предложенной методике, по наблюдательной скважине, находящейся в основной зоне, определяется проводимость обеих зон, пьезопроводность основной зоны и осредненные параметры по наблюдательной скважине находящейся в смежной зоне.
В.Д. Бабушкин и др. в своей работе [9] приводят расчет для скважины или линейного стока, расположенных в пласте-полосе, контактирующем с полуограниченными пластами различной проницаемости. Понижения при этом определяются только в основной зоне.
В работе В.Н. Щелкачева и Б.Б. Лапук [76] приведено решение для двух зон неоднородности с кольцевой границей, когда возмущающая скважина находится в центре кругового пласта, а наблюдательная либо в этой же зоне, либо в смежной. Обобщение решения задачи для п кольцевых зон и для некоторых случаев непрерывного изменения проницаемости пласта вдоль радиусов, проведенных из центра скважины, было выполнено Г.Б. Пыхачевым [71]. Первые численные эксперименты для разработки методики опробования водоносных пластов с плановой фильтрационной неоднородностью были выполнены И.В. Русановым на численной геофильтрационной модели с применением пакета программ РМ 5 [59]. На численной геофильтрационной модели И.В. Русановым решена нестационарная задача по опробованию пласта с крупномасштабной эффективной неоднородностью, представленной двумя элементами фильтрационной неоднородности макроуровня. В результате моделирования получены понижения напоров в точках на двух лучах, расположенных параллельно и ортогонально границе раздела зон фильтрационной неоднородности. Данные опытных опробований интерпретировались с использованием программы AQUITEST графоаналитическим способом методом подбора параметров по схеме Тейса. По результатам численных экспериментов И.В. Русановым даны,рекомендации по выбору пространственной и временной разбивки, также построены номограммы, предназначенные для оценки погрешности параметров, определяемых по наблюдательным скважинам, в зависимости от их местоположения относительно центральной скважины и границы элементов плановой неоднородности. 3.2 Рекомендации по методике постановки и интерпретации ОФР
В рамках развития направления по использованию численного моделирования для повышения эффективности проведения опытно-фильтрационных опробований в сложных гидрогеологических условиях была проведена серия численных экспериментов по имитации створовой откачки для двух расчетных схем: напорный водоносный пласт, неограниченный в плане, представлен четырьмя полосообразными зонами макронеоднородности и тот же пласт (с плановой фильтрационной неоднородностью), отделенный от вышезалегающей водообильной толщи относительным водоупором (схема Хантуша с перетеканием).
Для имитации створовой откачки в рамках первой расчетной схемы создана численная геофильтрационная модель с применением пакета программ РМ 5.3, на которой имитировалась ситуация близкая к условиям опробования на месторождении им. В.П.Гриба олмуго-окуневского и урзугского водоносных горизонтов кустовыми откачками из скважин 10У-40У. Модель в разрезе представлена одним слоем, в плане разбита на 3526 блоков (41x86) размеры которых увеличиваются от центра к периферии с 0,3 м до 4000 м. Общее время моделируемой откачки (г=30 суток) разбито на 240 шагов с увеличивающейся продолжительностью от 10"7 до 3 суток. Проверка корректности плановой и временной дискретизации модели проводилась при решении на этой модели тестовой задачи, которая заключалась в имитации откачки с расходом 0 = 1680 м/сутки из однородного и неограниченного в плане пласта (схема Тейса) мощностью га=50 м с проводимостью Т=250 м /сутки и упругоемкостью 5-Ю"4 1/м, следовательно пьезопроводность а =104 м2/сутки. Наблюдения за снижением напоров с течением времени проводились в трёх точках (скважинах) находящихся на различных расстояниях от возмущающей скважины: г,_2 =50 м; г,_3 =100 м; г,_4 =150 м.
По результатам моделирования построены графики временного прослеживания понижений напоров (рисунок 3.4), по которым с использованием программы ANSDIMAT определены фильтрационые параметры пласта: проводимость 240 м2/сутки и пьезопроводность 104 м2/сутки.
