Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Основные теоретические положения и состояние изученности проблемы 10
1.1 История изучения и современные представления об естественных ресурсах подземных вод 10
1.2 Изученность естественных ресурсов подземных вод в районе Тамаракского месторождения 15
1.3 Теоретические основы оценки естественных ресурсов подземных вод 21
Выводы по главе 1 26
ГЛАВА 2 Геолого-структурные и мерзлотно гидрогеологические условия формирования естественных ресурсов подземных вод района тамаракского месторождения 27
2.1 Ландшафтные условия 27
2.1.1 Орография и геоморфология 27
2.1.2 Гидрография 31
2.1.3 Климат 34
2.1.4 Почвы и растительность 37
2.1.5 Характер распространения многолетнемерзлых пород 38
2.2 Геолого-структурные факторы 40
2.2.1 Геологическое строение 41
2.2.2 Общая характеристика геологических структур 45
2.2.3 Гидрогеологические условия района работ 47
2.3 Результаты гидрогеологических исследований проводимых в районе Тамаракского месторождения 52
Выводы по главе 2 58
ГЛАВА 3 Пространственное распределение естественных ресурсов подземных вод
3.1 Характеристики основных речных водосборов 59
3.2 Пространственные закономерности распределения и движения подземных вод 65
3.3 Оценка величины подземного стока и распределения естественных ресурсов в районе Тамаракского месторождения 73
3.4 Выявление основных факторов, влияющих на распределение естественных ресурсов с помощью статистических методов 80
Выводы по главе 3 84
ГЛАВА 4 Инфильтрационное питание как ведущий фактор формирования подземных вод тамаракского месторождения 86
4.1 Природные факторы формирования инфильтрационного питания 86
4.2 Методы оценки величины инфильтрационного питания 90
4.3 Особенности формирования инфильтрационного питания в районе Тамаракского месторождения 93
Выводы по главе 4 106
ГЛАВА 5 Создание численной геофильтрационнои модели тамаракского месторождения подземных вод 107
5.1 Основные представления о моделях в гидрогеологии 108
5.2 Основные виды гидрогеологических моделей 111
5.3 Характеристики численной модели Тамаракского 116
месторождения подземных вод 116
Выводы по главе 5 127
Заключение
- Изученность естественных ресурсов подземных вод в районе Тамаракского месторождения
- Характер распространения многолетнемерзлых пород
- Пространственные закономерности распределения и движения подземных вод
- Методы оценки величины инфильтрационного питания
Изученность естественных ресурсов подземных вод в районе Тамаракского месторождения
Первые попытки районирования грунтовых вод, опирающиеся на известные работы о естественноисторической зональности В.В. Докучаева, мы находим у П.В. Стоцкого, К.И. Лисицина, B.C. Ильина [37], составившего первую карту грунтовых вод Енисейской части СССР. Области грунтовых вод, выделенные П.В. Отоцким, и зоны грунтовых вод, установленные B.C. Ильиным, по праву можно считать первыми схемами районирования грунтовых вод, основанными, главным образом, на ландшафтных признаках. Для артезианских вод той же территории первые схемы даны М.М. Пригоровским, А.П. Семихатовым, В.Л. Личковым [37], результаты исследований которых, наряду с материалами по грунтовым водам, были обобщены и использованы в дальнейшем при разработке принципов гидрогеологического районирования М.М. Васильевским [23], И.К. Зайцевым и Н.И. Толстихиным [38, 39, 40, 104, 150], Н.К. Игнатовичем [42], Е.Н. Каменским [44], Ф.П. Саваренским [98] и другим.
Основополагающей работой по структурному гидрогеологическому районированию, не утратившей своей значимости до настоящего времени, явилась «Схема основного гидрогеологического районирования Азиатской части СССР», выполненная М.М. Васильевским, Н.В. Борсук и К.А. Ревуновой в 1939 г. [23]. В работе на основании характера тектонических структур выделены основные типы гидрогеологических районов. Это, по существу, первая работа, в которой выделение гидрогеологических районов произведено на основе общности в их пределах условий формирования, распределения и разгрузки подземных вод в процессе развития структурных элементов земной коры.
Большой вклад в совершенствование структурно-гидрогеологического метода районирования был сделан И.К. Зайцевым, Н.К. Игнатовичем, Е.Н. Каменским и Н.И. Толстихиным [37-41, 43, 44]. В 1947 году под руководством Н.И. Толстихина и В.Я. Карасик было закончено составление кадастра подземных вод Восточной Сибири [28, 29]. В последующем он регулярно пополняется новыми материалами о подземных водах по данным съемочных, буровых и разведочных работ на воду.
Значительный объем исследований с обобщением большого фактического материала по закономерностям распределения пресных и минеральных вод иркутского амфитеатра был выполнен к началу 60-х годов коллективом гидрогеологов Восточно-Сибирского филиала АН СССР под руководством В.Г. Ткачук. В результате этих работ появились региональные сводки о подземных водах, а также была составлена гидрогеологическая карта Иркутской области масштаба 1:1500000 [22, 29].
Определенный теоретический интерес представляют работы М.Г. Валяшко [22], Н.К. Игнатовича [42], Г.Н. Каменского [44], O.K. Ланге [59], Ф.А. Макаренко [772], А.И. Силина-Бекчурина [101], в которых рассматриваются региональные закономерности формирования подземных вод.
Вместе с тем не ослабевает интерес к вопросам гидрогеологического районирования территории СССР. Появляется серия работ, в которых отражаются принципы гидрогеологического районирования и картографирования. В результате по характеру тектонических и геоморфологических структур, по направленности стока и типу подземных вод предлагается выделять два типа гидрогеологических структур: 1) с преобладающим распространением напорных пластовых вод (артезианские бассейны); 2) с преобладающим распространением трещинных подземных вод (гидрогеологические массивы) [38, 81].
В качестве обобщающей работы по структурному гидрогеологическому районированию необходимо назвать статью И.К. Зайцева и Н.И. Толстихина «Основы структурно-гидрогеологического районирования СССР», опубликованную в 1963 г. [38, 42]. В работе авторы дают определение гидрогеологического района первого периода, а также рассматривают критерии выделения единиц более высоких порядков.
В последующие годы большая работа по изучению подземных вод региона была проведена иркутским геологическим управлением (Ю.И. Блохин, Р.Ф. Иванилова, П.И. Трофимук и др.); трестом "Востсибнефтегеология" (М.А. Цахновский, В.В. Самсонов, Т.П. Языкова и др.); ВСЕГЕИ (Е.А. Басков, И.К. Зайцев, Л.Г. Заварзин и другие); Институтом земной коры СО АН СССР (А.А. Дзюба, В.Г. Ткачук, И.С. Ломоносов, Е.В. Пиннекер, Б.И. Писарский, Б.М. Шенькман и др.); ЛГИ (В.А. Кирюхин, Н.И. Толстихин и др.); ВостСибНИИГиМС (А.С. Анциферов, А.Н. Золотов и др.) и другими организациями.
В начале периода большим коллективом гидрогеологов Иркутска выпущен сборник статей "Месторождения подземных вод Иркутской области". В сборнике подведены итоги поисково-разведочных работ на месторождениях подземных вод области к началу 70-х годов. Несколько статей посвящены изучению и использованию подземных вод рассматриваемого региона [74].
В 1974 г. ВСЕГЕИ опубликован сборник "Основные типы гидрогеологических структур СССР" (научный редактор И.К. Зайцев). В статьях, в целом охватывающих всю территорию СССР, произведены структурное гидрогеологическое районирование крупных регионов Советского Союза и типизация гидрогеологических структур по признаку преобладающего распространения типов подземных вод [81]. Представляют интерес статьи И.К. Зайцева, СВ. Егорова, Е.Е. Беляковой и Г.М. Шор в сборнике того же института за 1975 год. В статьях освещаются особенности формирования химического состава подземных вод в различных гидрогеологических структурах в пределах территории СССР [12, 36, 37].
Оценка естественных ресурсов подземных вод применительно к основным водоносным горизонтам и комплексам зоны свободного водообмена юга Восточной Сибири произведена в работе коллектива авторов Института земной коры СО АН СССР [36].
Гидрогеологические и геологические исследования района сочленения Витимо-Патомского нагорья и Тамаракской депрессии, в пределах которого расположено Тамаракское месторождение подземных вод, были начаты с масштабного освоения золоторудных месторождений в 1890-1900 гг.
В 1953-57 гг. были выполнены гидрогеологические исследования в приустьевой части долины р. Мамакан при проведении «Ленгидропроектом» инженерно-геологических изысканий под строительство Мамаканской ГЭС [60]. По материалам исследований составлена схематическая гидрогеологическая карта Мамаканского водохранилища и дана оценка фильтрационным свойствам пород. При этом выделено три типа подземных вод: верховодка над многолетнемерзлыми породами, поровые воды четвертичных гравийно-галечниковых отложений и трещинные воды метаморфической толщи. Многолетнемерзлые породы прослеживались как в рыхлых четвертичных отложениях, так и в коренных. Последние оказались наиболее проморожены.
Среднемасштабные гидрогеологические исследования на рассматриваемой территории выполнены в 1959-60 гг. Восточно-Сибирским геологическим институтом [78]. Согласно результатам этих исследований в разрезе выделены подземные воды рыхлых отложений, воды осадочно-метаморфической толщи и воды гранитоидов. Среди подземных вод рыхлых отложений выделены воды элювиально-делювиальных образований, воды современного аллювия и ледниковых образований. Каждый водоносный комплекс и водоносная зона трещиноватости имеют надмерзлотные и подмерзлотные воды. Осадочно-метаморфическая толща признана слабоводоносной
Характер распространения многолетнемерзлых пород
На изучаемой территории в 2008-2010 гг. ФГУНПГП «Иркутскгеофизика» были пробурены 6 поисковых скважин во всех поисковых скважинах проведены опытно-фильтрационные исследования. В связи со сложностью гидрогеологических условий территории, приравненных к третьей группе, выполнялись опытные откачки на двух ступенях понижения. Результаты опытно-фильтрационных работ приведены в таблице 2.2.
По данным опытно-фильтрационных работ оценены следующие гидрогеологические подразделения: водоносный горизонт четвертичных отложений комплекса надпойменных террас (скважина № 4 схема расположения скважин) и локально водоносная зона трещиноватости метаморфических образований (скважины № 1-3, 5 и 6).
Наиболее производительными оказались скважины № 3 и 4. Скважина № 3 расположена в долине р. Большой Тамарак в пределах среднегорного рельефа, на участке, где происходит локализация поверхностного и подземного стока. Скважина № 4 находится на берегу р. Витим и ориентирована на извлечение привлекаемых ресурсов.
Наиболее перспективным для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Бодайбо является участок недр в долине р. Большой Тамарак (Тамаракский участок), где расположена скважина № 3. Здесь по результатам опытных откачек зафиксирован наибольший водоприток в скважину. Кроме этого, на этом участке по данным гидрометрии отмечается значительная потеря речного стока, питающего подземные воды.
Химический состав воды. В результате изучения качества поверхностных и подземных вод в процессе поисковых работ решены следующие задачи: по данным опробования поверхностных вод в период зимний межени прослежена общая гидрохимическая обстановка района, получены характеристики подземного стока в реки, подтверждена перспективность Тамаракской площади для дальнейших поисковых работ в течение года прослежено изменение гидрохимических показателей речных вод, участвующих в формировании ресурсов подземных вод; по данным опробования подземных вод дана общая гидрогеохимическая характеристика основных гидрогеологических подразделений, развитых в пределах района Тамаракского месторождения (Qn и QIV, PR) прослежено изменение основных показателей качества подземных вод, (гидрохимических, органолептических, радиационных и микробиологических) продуктивного водоносного горизонта (PR), выполнен анализ их изменчивости в течение года.
Химический состав поверхностных вод Как показали режимные наблюдения, выполненные по водопунктам, качество поверхностных вод стабильно. Минерализация воды в р. Безымянка была постоянно 0,17 г/л, в р. Бол.Тамарак - от 0,11 до 0,12 г/л, в р. Витим колебалась от 0,09 до 0,12 г/л. По химическому составу воды гидрокарбонатные магниево-кальциевые, с низкой окисляемостью (0,001-0,15 мгО/л), жесткостью (1,2-2,2 ммоль/л). Концентрации всех нормируемых микрокомпонентов представлены в таблице 2.3. Таблица 2.3 - Концентрация микрокомпонентов поверхностных вод района исследований
Водоносный горизонт аллювиальных отложений пойм опробован в водозаборной скважине № 1г детского оздоровительного лагеря «Звездочка» в долине р. Безымянки, где питание горизонта происходит за счет перетекания поверхностного стока реки. Подземные воды гидрокарбонатные магниево-кальциевые с минерализацией 0,17-0,19 г/л и жесткостью 1,9-2,4 ммоль/л. Содержание всех определяемых микрокомпонентов не превышало ПДК, за исключением железа, по которому оно достигало 0,36-1,25 мг/л (1-4 ПДК) (Таблица 2.3).
В делювиальных четвертичных отложениях опробована верховодка, эксплуатируемая колодцами в центральной части г. Бодайбо. Вода используется населением для питьевых целей, ее качество контролируется Роспотребнадзором. Несмотря на выдержанность зоны санитарной охраны, в подземных водах отмечаются начальные признаки загрязнения: содержание нитратов составляет 6,8 мг/л, хлоридов - 21 мг/л, сульфатов - 89 мг/л, минерализация воды - 0,6 г/л, жесткость превышает ПДК - 7,8 ммоль/л. Состав воды сульфатно-гидрокарбонатный кальциевый. Водоносный горизонт верхнечетвертичных - современных отложений комплекса надпойменных террас вскрыт и опробован поисковой скважиной №4 на берегу р. Витим, где отложения надпойменной террасы обводнены лишь в летний период. Минерализация подземных вод составляет 0,14 г/л, что несколько больше чем в реке (0,09-0,12 г/л), по составу подземные и поверхностные воды одинаковы - гидрокарбонатные магниево-кальциевые.
Локально-водоносная зона трещиноватости протерозойских метаморфических пород изучалась на участках в долинах рек, сформировавшихся в результате тектонического дробления и являющихся хорошим коллектором, аккумулирующим поверхностный сток. Как показали результаты исследований, характеристики качества подземных вод на таких участках зависят от вещественного состава пород и состояния зон тектонической трещиноватости, а также состава поверхностных вод, участвующих в формировании ресурсов водоносных зон.
Условия формирования естественных ресурсов подземных вод на Тамаракском месторождении
Учитывая физико-географические условия исследуемой территории, а также характеристики, полученные с помощью проведенных гидрогеологических исследований, можно сделать следующий вывод: формирования естественных ресурсов подземных вод в районе, в пределах которого расположено Тамаракское месторождение подземных вод, происходит в водоносной зоне трещиноватости палеозойских магматических и локально-водоносной зоне трещиноватости протерозойских метаморфических пород.
Естественные ресурсы формируются за счет инфильтрации атмосферных осадков. Район по сложности гидрогеологических условий относится к третьей группе, характеризующейся весьма сложным геолого-гидрогеологическим строением. В районе распространены водоупорные массивы метаморфических и магматических образований, раздробленных зонами эндогенной трещиноватости на систему блоков (Рисунок 2.11). Основной объем инфильтрационных вод (естественных ресурсов) сосредотачивается именно в зонах эндогенной трещиноватости, которые питают речную сеть. Кроме того, некоторый их объем приурочен к зоне экзогенной трещиноватости мощностью не более 100 м, распространенной в пределах блоков. Таким образом, рассматриваемый район характеризуется неравномерным распространением естественных ресурсов подземных вод, обусловленным резкой сменой фильтрационных свойств водовмещающих пород. Усугубляет сложность гидрогеологических условий многолетняя мерзлота, мощность которой изменяется от десятков до первых сотен метров. Значительная часть зоны экзогенной трещиноватости полностью проморожена и не может быть объектом поисковых работ. Частично проморожены также и зоны эндогенной трещиноватости. Поисковое бурение в их пределах наиболее рационально производить на участках и площадях развития таликов, так как качество подмерзлотных вод за счет слабого водообмена, возможно, не везде соответствует целевому назначению.
Привлекаемые ресурсы подземных вод обеспечиваются поверхностным речным стоком. Однако места их локализации распространены не равномерно, так как прибрежный аллювий и зона трещиноватости коренных пород могут быть либо слабо промыты, либо проморожены. Поэтому поисковым критерием подземных вод, обеспеченных привлекаемыми ресурсами, являются зоны субаквальной разгрузки подземных вод в реки. В таких местах формируются талики, водовмещающие породы хорошо промыты.
Локализация подземных вод происходит в тектонической зоне дробления метаморфических пород, по которой заложена долина р. Большой Тамарак. Здесь тектоническая зона дробления долины р. Большой Тамарак соединяется с тектонической зоной р. Витим, в связи, с чем происходит перераспределение поглощенного стока [40].
Пространственные закономерности распределения и движения подземных вод
Анализ результатов показывает, что зоны инфильтрации в районе Тамаракского месторождения, приуроченные к сквозным таликовым участкам, характеризуются следующими показателями: перепады уровня подземных вод в летний и зимний период не превышают 2,5 м, инфильтрационное питание исследуемой территории составляет от 106,4 до 365 мм/год. По полученным данным была построена схема инфильтрационного питания с учетом геокриологических условий (Рисунок 4.7).
В целом, инфильтрационное питание в исследуемом районе изменяется в широких пределах от 1хЮ"5 м/сутки в зонах распространения ММП до 1x10" м/сутки в зонах сквозных таликов. Наибольшее питание наблюдается в районах pp. Темный Тамарак и Большой Тамарак (6x10"4 м/сут) и р. Безымянка (1x10" м/сут). Это связано с расположением этих рек в наиболее мобильной зоне трещиноватости горных пород в области сочленения Тамаракской депрессии и Витимо-Патомского нагорья.
Результаты выполненных исследований показывают, что в районе Тамаракского месторождения основные объемы естественных ресурсов подземных вод формируются в зонах сквозных таликов в тальвегах долин рек Темный Тамарак, Большой Тамарак и Безымянка за счет инфильтрации поверхностного стока.
Выявлено, что основной балансовой составляющей естественных ресурсов в районе Тамаракского месторождении подземных вод является инфильтрация поверхностных водотоков. Это находит подтверждение при решении балансового уравнения, результаты которого показали, что: на инфильтрацию поверхностных водотоков приходится 75 % от общего баланса, инфильтрацию атмосферных осадков 13%, перетекание из смежных водоносных горизонтов 3%. Это связано, прежде всего, с особенностями геолого-структурных и мерзлотно-геологических условий района исследований.
Общее инфильтрационное питание происходит лишь в пределах развития пойменных таликовых участков, приуроченных к зонам разрывных дислокация
Дана оценка среднемноголетней величине инфильтрации. Построена карта районирования территории Тамаракского месторождения по интенсивности инфильтрационного питания за счет поверхностных водотоков.
Основными задачами гидрогеологического моделирования, является автоматизация методов для решения прямых и обратных задач геофильтрации при оценке запасов подземных вод региональных месторождений. Тамаракское месторождение располагается в пределах исследуемой территории, представляет собой месторождение трещина -жильного типа с местами локального распространения естественных ресурсов. Места локализации характеризуются данными интенсивности инфильтрационного питания, определяющиеся климатическими и природными особенностями строения территории. В целом район работ имеет сложные геолого-гидрогеологические условия, этот факт обуславливается особенностями геологического и гидрогеологического строения, распространением многолетнемерзлых пород, которые значительно усложняют формирование естественных ресурсов.
На основании имеющегося материала для прогноза изменения естественных ресурсов подземных вод, целесообразно проведение анализа гидрогеологических условий формирования с помощью математического моделирования.
Для моделирования подземных вод и прогноза изменения при их извлечении используется метод численного моделирования с помощью программы «Processing Modflow 5». Это программа предназначена для решения задач различных уравнений и частных производных, описывающих геофильтрацию среду, численным методом на трехмерной конечно-разностной сетки. [53,88]. Она позволяет моделировать скважины, реки, дрены, различные гидродинамические границы, а также особенности инфильтрационного питания естественных ресурсов.
На основании этих данных возможно уточнение и дополнение ранее полученных результатов, а также получения прогноза изменения ресурсов подземных вод. Причем в качестве наиболее перспективного направления, целесообразно построение численной геофильтрационной математической модели, которая ориентирована на оценку естественных ресурсов подземных вод.
Математическое моделирование получило широкое распространение во многих технических областях наук. В области наук о Земле моделирование стало развиваться в 60-е - 70-е годы XX века. Вопросы в этой области были отражены в работах (Жернова И.Е., ШестаковаВ.М., Калиткина Н.Н. и др.). Математическое моделирование в этих годах стало рассматриваться не как вспомогательная функция для решения инженерных задач, а как самостоятельный метод научного познания сложных природных явлений [120-122].
В 70-х годах XX века моделирование затронула такие вопросы, как принципы изучения гидрогеологических условий. Математическое моделирование в гидрогеологии способствует к изучению различных гидрогеологических процессов. Подземные воды имеют существенное различие с другими полезными ископаемыми, так ресурсы подземных вод и их качество могут существенно изменяться во времени. Поэтому важным фактором при изучении подземных вод является не только их текущее состояние, количество ресурсов и пр., но и прогнозирование их изменения во времени. Движение подземных вод в гидросфере происходит в результате взаимодействия динамических полей (давление, температура и.т.д) и статических полей (водопроводимость, пористость, водопроницаемость и.т.д.).[Ю7]
Методы оценки величины инфильтрационного питания
Главной целью при создании геофильтрационной модели является оценка, переоценка и прогноз эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод.
В зависимости от стадии гидрогеологических работ, связанных с подсчетом запасов подземных вод, определяются основные требования к детальности и качества полученных результатов. Для подсчета эксплуатационных запасов на стадии оценки (категория С1) и освоения (категории В и А), предъявляются наиболее высокие требования к детальности и качеству исходного материала.
Менее жесткие требования предъявляются на стадии региональной оценки прогнозных ресурсов (категория Р), высокая точность результатов на данной стадии не требуется.
Для корректной работа моделей месторождений на стадиях поисков, оценки, разведки и освоения (эксплуатации). Требуются следующие исходные материалы: 1. Геолого-литологические, геоморфологические, геологические, гидрогеологические карты и разрезы, а так же карты, отражающие геоструктурные и морфологические особенности территории исследования. 2. Данные по количеству осадков, испарению, режиму питания рек, величине речного стока, характеристики глубины и интенсивности эрозионного вреза речных долин. 3. Данные результатов опытно-фильтрационных и опытно миграционных работ, диапазон их изменения. Информация о таких данных как: коэффициент фильтрации, водопроводимости, гравитационной и упругой водоотдачи, уровне - и пьезопроводности, параметры перетекания, активная пористость и пр. 4. Карты гидро - и пьезоизогипс водоносных горизонтов и комплексов с отметками абсолютных высот в местах распространения опорных точек (скважин), характеризующие распространения и глубину залегания подземных вод на определенный момент времени. 115 5. Данные о режимных наблюдения за уровнями и расходами в действующей режимной сети скважин. Данные могут быть представлены в виде специальных схем изменений уровней и расходов подземных вод, а так же различных карт. 6. Данные о химическом составе воды.
Обязательным пунктом при построении любой гидрогеологической модели должная являться калибровка или тестирование [49].
Основная цель калибровки модели заключается в уточнении концептуальной модели водоносного горизонта. В процессе калибровки осуществляется по принципу обратной связи между входными и выходными данными, можно уточнить исходные представления о параметров и переменных, представленных в виде карт пьезометрической поверхности или схемы граничных условий.
Большинство реальных задач включает некоторые неправдоподобные данные, в связи с этим необходимо проводить оценку значений некоторых параметров. Для оценки адекватности значений применяется следующий подход. Вначале на основании имеющихся замеров принимаются наилучшие оценки значений параметров. Затем эти значения согласовываются между собой до тех пор, пока не будет достигнуто наибольшее совпадение между реальными и расчетными значениями. Хотя эффективнее всего это процедура может быть реализована, по-видимому, на модели, предусматривающей автоматизированное оценивание параметров, наиболее используемым подходом, вероятно, по-прежнему, остается эмпирическая подгонка параметров [107].
Второй целью калибрования модели является ее чувствительность к факторам, влияющим на прогнозные значения изучаемых переменных, в частности напоров подземных вод. Каждый из вышеперечисленных факторов позволяет установить те параметры, которые необходимо определить как можно точнее, и параметры, которые являются адекватными или требуют лишь минимальных корректировок. Если дополнительные данные не могут быть получены, результаты анализа чувствительности позволяют оценить достоверность модели. Такая оценка получается путем анализа влияния, оказываемого заданным уровнем неопределенности или погрешности в исходных данных, на результаты моделирования. Относительный вклад параметров, к которым чувствительны процессы фильтрации, изменяются от задачи к задаче. Следовательно, анализ чувствительности является очень важным этапом начальных стадий моделирования.
В основе численного моделирования лежит конечно-разностная аппроксимация уравнения неразрывности. В рамках работы конечно-разностное управление решалось с использованием программы Processing Modflow, разработанной геологической службой США, позволяющей моделировать в трехмерном пространстве фильтрацию подземных вод на основе балансовых схем, позволяющих контролировать сходимость решений по напором и расходам.
Основными задачами, решаемыми в процессе моделирования являются: определение всех составляющих водного баланса подземных под рассматриваемого района, в том числе оценка величины естественных ресурсов и оценка доли привлекаемых ресурсов при работе шести эксплуатационных скважин.
Модель Тамаракского месторождения подземных вод строилась по карте 1:50 000 масштаба, ориентация сетки в плане совпадает с ориентировкой топографической карты.
Вся территория района Тамаракского месторождения подземных вод была разбита по оси X на 66 блоков, по оси Y на 33 блока. В плане размеры основных блоков принимались равными 200x200 м., минимальный размер блоков составляет 50x50 м. Моделируемая площадь составляет 63 км , что позволило покрыть область Тамаракского месторождения.
При схематизации гидрогеологических условий основное внимание уделялось продуктивным водоносным подразделениям зоне трещиноватости протерозойского возраста, остальные водоносные комплексы не участвуют в построении модели в связи с локальным распространением.
В разрезе модельная область фильтрации принималась двухслойной. Первый слой - верхнечетвертичный (Qiv), сложен валунно-гравийно-галечниковыми отложениями с супесчаным заполнителем разной крупности. Второй слой - протерозойские отложения (PR), состоит из переслаивающихся между собой алевролитов и кристаллических сланцев. Оба слоя заданы по типу безнапорные.
Процесс моделирования разбит на 2 этапа. На первом этапе была создана модель естественных условий участка. Вторым этапом является расчет (прямой) прогнозной задачи на конечный расчетный период эксплуатации месторождения подземных вод (25 лет).
Гидродинамические границы модели и их физико-математическое представление в численной схеме выбирались, исходя из общей геолого-гидрогеологической ситуации. Внешними границами модели с севера, востока и запада является линия подземного водораздела, приуроченная к области распространения многолетнемерзлых пород, в гидродинамическом отношении это граница П-рода. С южной стороны границей модели является р. Витим, протягивающаяся с юго-запада на восток и принятая в качестве граничного условия 1-го рода (H=const).
Внутренними гидрогеологическими границами являются поверхностные водотоки: pp. Первый Александров, Второй Александров, Третий Александров, Безымянка, Большой Тамарак и Темный Тамарак (Рисунок 5.2). Для более точного решения задачи, реки были заданы условием Ш-го рода, что позволяет учитывать сопротивление речных отложений. Такое представление границ заключается в возможности рассмотрения рек, как источники питания, так и разгрузки.
