Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса и его изученность II
1.1. Постановка задачи и исследование объекта - процесс использования подземных вод - как сложной системы II
1.2. Анализ существующих методов определения оптимальных параметров групповых водозаборов подземных вод . 17
1.3. Общая характеристика объекта - артезианских бассейнов Кызылкумов Узбекской ССР. 25
ГЛАВА П. Формализация задачи определения оптимальных параметров проектируемых групповых водозаборов подземных вод для орошения 35
2.1. Обоснование режима водоотбора групповых водозаборов и методика расчета на ЭВМ водопотребления на ирригацию 37
2.2. Гидрогеологические обоснования задачи 44
2.3. Выбор функционала качества и технико-экономический анализ задачи 54
2.4. Унифицированная математическая модель задачи и ее адаптация к различным схемам размещения группового водозабора 62
2.5. Ситуационная адаптация и алгоритм решения задачи. 71
2.6. Реализация математической модели 80
ГЛАВА Ш. Адаптация математической модеж к различньм граничным условиям водоносного пласта 85
3.1. Адаптация математической модели к условиям полу ограниченного пласта 86
3.2. Расчетные формулы для "пласт-квадрата" с двумя перпендикулярными контурами 92
3.3. Расчетные формулы для "пласт-полосы" с двумя параллельными контурами 94
3.4. Определение расстояния от группового водозабора
до границ пласта и между групповыми водозаборами. 97
ГЛАВА ІУ. Управление режимами работы скважин действующих групповых водозаборов подземных водоорошения 103
4.1. Функционал качества и математическая модель процесса управления 104
4.2. Расчетные формулы для различных граничных условий при неравномерном распределении общего расхода по скважинам 107
4.3. Алгоритм синтеза управления.и его.реализации... НО
Заключение 115
Литература 117
Приложения 130
- Анализ существующих методов определения оптимальных параметров групповых водозаборов подземных вод
- Унифицированная математическая модель задачи и ее адаптация к различным схемам размещения группового водозабора
- Расчетные формулы для "пласт-полосы" с двумя параллельными контурами
- Расчетные формулы для различных граничных условий при неравномерном распределении общего расхода по скважинам
Введение к работе
Актуальность проблемы. В решениях ХХУІ съезда КПСС определены основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, в частности подчеркивается, что по Узбекской ССР необходимо "...Увеличить среднегодовой объем валовой продукции сельского хозяйства на 17-19 процентов. Обеспечить среднегодовое производство хлопка-сырца в количестве не менее 5,9 млн.тонн,мяса (в убойном весе) - 400-410 тыс.тонн, зерна - 2,8-3 млн.тонн, овощей - 2,4-2,5 млн.тонн,молока - 2,5-2,7 млн.тонн, шерсти - 20-21 тыс. тонн, шкурок каракуля 2,25 млн. штук. Ускорить развитие виноградарства, бахчеводства и плодоводстве. Продолжить освоение Каршинской и Джизакской степей. Ввести в эксплуатацию 450-460 тыс. гектаров орошаемых земель, обводнить 1,5 млн. гектаров пастбищ"/"IJ.
С целью осуществления таких грандиозных задач в последнее время широко применяются кибернетико-математические методы, легко реализуемые на ЭВМ.. Сюда можно причислить теорию систем, системный анализ, теорию информации, теорию регулирования и управления.
Одной из первых отраслей, для которой было начато исследование возможности внедрения кибернетических методов управления,явилось водное хозяйство.
Интенсивное развитие народного хозяйства СССР связано с быстрым ростом потребления водных ресурсов; годовой сток рек Советского Союза многократно перекрывает общую потребность. Однако, территориально наши водные запасы распределены весьма неравномерно. Ограничены они в южной части СССР, в том числе, республиках Средней Азии и Казахстана. Все острее становится вопрос об обеспечении водой в этом регионе, где сосредоточена почти половина регулярно орошаемых земель страны. Здесь выращивается 95$ хлопка-
5 сырца, 40$ риса, 25$ овощей и бахчевых культур, значительное количество фруктов и винограда /~88_7.
В отчетном докладе Центрального Комитета Компартии Узбекистана XX съезду Коммунистической партии республики подчеркивается: "...Долгосрочные прогнозы на предстоящее пятилетие предполагают маловодность и нарастание дефицита водных ресурсов. В этих условиях на первый план выдвигается задача комплексной реконструкции полей, экономного использования воды, жесткого режима водораспре-деления, изыскания дополнительных источников...Республика располагает огромными массивами плодородных земель для орошения. При наличии водных ресурсов можно освоить более 8 млн. гектаров новых площадей и получить на них дополнительно много хлопка, зерна и другой сельскохозяйственной продукции"/"2J.
В связи с общим дефицитом, предъявляемым к поверхностной воде, вопросы рационального использования подземных вод (ПВ) для нужд народного хозяйства в пределах республик Средней Азии являются весьма своевременными и актуальными. Одна из этих задач - оптимизация разработки месторождения ПВ, в частности, определение оптимальных параметров схемы расположения скважин в групповых водозаборах (ГВ) их размещение в пределах бассейнов при проектировании и строительстве, а также оптимальное управление режимами работы ГВ при их эксплуатации для целей орошения и водоснабжения. Без решения этих чрезвычайно важных аспектов невозможно добиться обеспечения целенаправленности крупных разведочных и строительных работ, наряду с требуемой эксплуатацией ГВ.
В настоящее время еще недостаточно разработаны все необходимые научно-методические принципы и комплексный подход к решению задач оптимизации процессов проектирования, строительства и эксплуатации водозаборов ПВ для орошения. Вследствие этого наблюдаются
серьезные недостатки при разработке месторождений ПВ. Так, например, фактическая производительность ГВ зачастую ниже проектной; тратятся излишние капвложения и увеличиваются эксплуатационные расходы; отмечается прогрессирующее снижение уровней ПВ; при са-моизливе большое количество воды расходуется бесполезно; ухудшается мелиоративное состояние орошаемых территорий, что отрицательно влияет на режим работы соседних водозаборов и т.д. Все это в целом приобретает статус тормоза для дальнейшего развития оросительных мероприятий в важнейших экономических районах СССР.
Решение указанных выше задач на современном уровне возможно лишь с широким применением кибернетических методов. Это объясняется, прежде всего, сложностью самих задач, обусловленных разнообразностью, часто противоречивостью как во времени, так и в пространстве требований, предъявляемых потребителями. С другой стороны, рассматриваемые реальные объекты, с точки зрения их структуры (функциональной, технической, технологической) управления и свойств, относятся к сложным системам.
Большой вклад в развитие теории систем и системных исследований внесли такие ученые, как Бусленко Н.П., Воробьев Н.Н., Жи-воглядов В.П., Зайченко Ю.П. ,Кабулов В.К., Камилов М.М., Месаро-вич М., Моисеев Н.Н.,Шац Я.Ю. и многие другие. В настоящей диссертационной работе использованы научно-обоснованные теоретические и прикладные разработки в указанной области для исследования задач оптимального проектирования и эксплуатации ГВ подземных вод для орошения.
Цель диссертационной работы заключается в разработке комплексного подхода к определению оптимальных параметров и схемы размещения скважин в ГВ ПВ для орошения в неограниченных, полуограниченных и ограниченных пластах, определении расстояния от ГВ до
границ пласта и между ГВ в пределах рассматриваемого месторождения ПВ, нахождении оптимального режима работы скважин действующего ГВ при самоизливающих и насосных эксплуатациях. В связи с этим,для решения задач разрабатываются математические модели, алгоритмы и программы расчетов, учитывающие комплексные технико-экономические, гидродинамические, геометрические, мелиоративно-ирригационные и другие условия.
Методика исследования. В диссертации, при разработке математических моделей, алгоритмов и программ, использованы методы теории моделирования сложных систем, теории неустановившегося движения ПВ с учетом водопотребления к ирригации, методы случайного поиска, теории автоматического регулирования и управления. Экспериментирование проводилось с помощью ЭВМ.
Объект исследования - артезианские бассейны в пустынных зонах Узбекской ССР, в которых ГВ ПВ для орошения работают в условиях неограниченного, полуограниченного и ограниченного пластов с различными граничными условиями. Эти бассейны ПВ представляют собой прототип крупных месторождений ПВ Средней Азии.
Научная новизна. Предложен комплексный подход к определению оптшлальных параметров проектируемых ГВ при различных видах границ пласта и к управлению режимами работы скважин действующих ГВ при самоизливающихся и насосных эксплуатациях, обеспечивающих требуемое количество воды на ирригацию в течение расчетного срока.
Построены общие математические модели, описана методика их адаптации к различным схемам размещения ГВ и граничным условиям водоносного пласта и составлены алгоритмы выработок управляющих параметров для выбора оптимальных условий эксплуатации месторождения ПВ.для орошения и комплекс програші для БЭСМ-6 на языке Ал-гол-60, которые переданы в Республиканский фонд алгоритмов и прог-
рамм.
Практическая ценность. Результаты исследований позволяют выбрать оптимальное размещение проектируемых ГВ и режим работы скважин действующих ГВ. Это обеспечивает: надежность добычи и транспортировки к потребителю требуемого количества воды в течение расчетного срока эксплуатации, удобство эксплуатации ПВ при орошении, минимальные затраты капитальных вложений и эксплуатационные расходы, максимальный отбор воды при самоизливе, возможность продления общего расчетного срока (или увеличение расхода ГВ) и т.д.
Диссертация является составной частью плановой темы Узбекского научно-производственного объединения "Кибернетика" АН УзССР: "Разработка комплекса моделей для планирования и управления водохозяйственным производством" (0.52.01), В гос. регистр. 76080720.
Разработанная методика реализована на примере ГВ І7-БИС Кара-гатинского артезианского бассейна и передана на внедрение в ПО "Узбекгидрогеология". Ожидаемый экономический эффект по одному ГВ составляет порядка 26 тыс. рублей в год (акт от 24 мая 1984 г.).
Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы докладывались на совещании Среднеазиатского отделения ВАСХНИЛ, Министерства мелиорации и водного хозяйства УзССР, УзРП НТО сельского хозяйства по теме: "Задачи в области научных исследований, проектирования, эксплуатации автоматизированных гидромелиоративных систем, применения математических методов и ЭВМ в водохозяйственных и сельскохозяйственных расчетах" (Ташкент,1978); на IX конференции молодых ученых УзНПО "Кибернетика" АН УзССР по секции "Экономическая кибернетика" (Ташкент, 1980); 5-й Республиканской школе молодых ученых и специалистов по АСУ по секции "АСУ в сельском хозяйстве" (Ташкент, 1979); кафедре гидрогеологии Ташкентского ордена Трудового Красного Знамени Института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства (Ташкент, 1982); научных семинарах
9 лаборатории "Расчет водохозяйственных систем на ЭВМ" и "Математическое обеспечение" Института кибернетики с ВЦ АН УзССР (1976-1983 гг.); заседании Методической комиссии по математическому моделированию гидрогеологических процессов Ученого Совета ГИДРОИНГЕО (Ташкент, 1983).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 статьях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 167 страницах машинописного текста, содержит список использованной литературы из 120 наименований, включает 4 таблицы, 8 рисунков и приложения.
В первой главе приводятся постановки задач, сделан обзор существующих работ, посвященных проблемам оптимизации разработки месторождения ПВ, даны краткие гидрогеологические характеристики изучаемого объекта - артезианских бассейнов пустыни Кызылкумы Узбекской ССР. Исследуются объекты процесса рационального использования ПВ как сложной системы.
Во второй главе излагается системный подход к определению оптимальных параметров вновь сооружаемых ГВ ПВ для орошения (общее количество скважин, расстояние между ними, их плановое расположение и т.п.). Произведена формализация задачи в условиях эксплуатации запасов артезианских вод для целей орошения неограниченных в плане пластов. Разработаны унифицированная математическая модель, алгоритм выработки управляющих воздействий системы и комплексная программа на языке Алгол-60 для БЭСМ-6 (применительно к различным схемам размещения скважин в ГВ), которые реализованы на примере ГВ І7-БИС Карагатинского артезианского бассейна.
В третьей главе дается методика адаптации математической мо-
10 дели задачи определения оптимальных параметров вновь сооружаемых ГВ артезианских вод для орошения в полуограниченных и ограниченных пластах при различных граничных условиях. Прилагается методика определения расстояния от ГВ до непроницаемой границы пласта и до соседнего водозабора.
В четвертой главе исследуются оптимальные режимы работ скважин действующего ГВ в различных гидрогеологических условиях. Разработаны математические модели и алгоритм синтеза управления при эксплуатации ГВ с помощью насосов и самоизливов, а также со-, ставлены программы, учитывающие различные граничные условия.
В заключении сформулированы основные результаты выполненных исследований и предложены рекомендации по их практическому использованию.
Анализ существующих методов определения оптимальных параметров групповых водозаборов подземных вод
В последнее время кибернетические и математические методы успешно применяются при решении ряда проблем водного хозяйства / 49,51,53,69,97_7. Существует значительное количество работ, посвященных различным аспектам задач оптимизации разработки месторождения ПВ для орошения и водоснабжения. Рассмотрим некоторые из этих работ.
Математическая модель, созданная Бондаренко С.С, Плотниковым Н.А., Темко СВ. и Тумаркиным Г.Ц./"і7У , для оптимального размещения скважин на эксплуатируемом участке месторождения ПВ, сводится к минимизации целевой функции. В качестве критерия оптимальности взята себестоимость добычи и транспортировки по тру-бам и резервуарам І м воды. Авторы ограничиваются только системой кольцевых батарей скважин в водозаборе для эксплуатации ПВ на водоснабжение и считают, что для решения поставленных задач нелинейного программирования наиболее эффективным является метод статистических испытаний (метод Монте-Карло).
Исследование Богомякова Г.П. и Нуднера В.A. l Jнаправлено на сравнение производительности различных систем водозаборов для проектирования сети разведочных скважин установлено, что при этом изменяется только гидравлическое сопротивление в зависимости от выбранной системы расположения скважин, радиуса скважин, их количества и расстояния между ними, а остальные параметры (коэффициент фильтрации, мощность пласта, радиус влияния и производительность водозабора) рассматриваются как заданные заранее. Составленные графики логарифмической зависимости гидравлического сопротивления от количества скважин и радиуса колец для круговых батарей позволяют определить предварительное значение искомых параметров. Окончательные значения этих параметров определяются путем сопоставления нескольких вариантов технико-экономических показателей. Вопросы определения оптимальных параметров ГВ исследуются применительно к задачам водоснабжения для условий установившейся фильтрации жидкости.
Для определения количества скважин линейного водозабора.расстояния между ними,а также параметров, необходимых для подбора насосно-силового оборудования,Веригиным Н.Н. и Михайловой А.В. /26_7 предложен аналитический расчет водозаборов. Такой расчет позволяет установить оптимальное число скважин водозабора и расстояния между ними, удовлетворяющие следующим двум условиям: а) удельные капитальные и эксплуатационные затраты на I УГ воды должны быть минимальными; б) к концу расчетного периода эксплуатации необходимо обеспечить требуемое количество воды при понижении уровня в скважинах 7не превосходящего максимальную его величину. Авторы рассматривают только линейное равномерное расположение скважин водозабора в однородном неограниченном пласте при использовании ПВ для водоснабжения.
Работы Старинского В.П. /І03Д04Упосвящены вопросам определения оптимального числа скважин, расстояния между ними и расположения сборных резервуаров при проектировании водозаборов с заданной производительностью в напорных и безнапорных пластах. Задача сводится к минимизации приведенной годовой затраты при подаче потребителям требуемого количества воды. Предлагаются соответствующие аналитические зависимости для определения рассматриваемых величин. Однако, при расчете здесь не учитывается схема расположения скважин в групповом водозаборе.
В исследованиях Глазунова И.С. / 35,36,11J рассматриваются некоторые аспекты технико-экономического обоснования выбора рациональных схем каптажных сооружений водозабора в процессе разведки месторождений ПВ для водоснабжения. Рассмотрены различные схемы водозаборов в случаях с одинаковым расстоянием между скважинами применительно к условиям неограниченного и полуограниченного пла-стов(с контуром постоянного напора) для напорных и безнапорных водоносных горизонтов.
Выбор наиболее рациональной схемы водозабора ПВ осуществлен по результатам трех последовательных операций:
I. Гидрогеологические расчеты, на базе которых выбираются наиболее рациональные варианты типа и схемы каптажного сооружения. По гидродинамическим соображениям это такая схема каптажа, у которой радиус, длина фильтра и расстояние между скважинами при фиксированном количестве скважин, обеспечивают постоянно заданную производительность водозабора. При этом понижение динамического уровня воды в скважинах не превышает максимально допустимого их значения.
П. Экономические расчеты, выявляющие стоимостные затраты по каждому варианту схем каптажного сооружения.
Ш. Технико-экономические сопоставления конкурирующих вариантов, в результате которых выбирается один наиболее рациональный.
Однако предложенная методика не может учитывать все возможные варианты каптажного сооружения.
В работах Тихонова В.В. /і06,VJlJосвещаются вопросы выбора рациональных схем и участков расположения скважин, определения их оптимального количества по дебиту. Проводится математическая формулировка задачи расчета системы кольцевых расположении скважин водозаборов ПВ для водоснабжения и ее реализация при решении задач выбора оптимального варианта строительства Автозаводского ($2) и Приморского водозаборов Тольяттинским производственным управлением водопроводно-канализанионного хозяйства. Решение производится на ЭЦВМ "Урал-3" с помощью метода подбора. Также рассмотрен выбор оптимального варианта реконструкции водозаборов ПВ, расположенных вблизи водохранилища. Для этой цели сопоставляются два варианта: линейный ряд и прямоугольная сетка (расположение скважин в два ряда). Отмечается, что определяющим фактором является понижение динамического уровня, которое в данных гидрогеологических условиях позволяет выполнить реконструкцию действующих водозаборов при высокой экономической эффективности.
Унифицированная математическая модель задачи и ее адаптация к различным схемам размещения группового водозабора
Проблема оптимального проектирования ГВ ПВ и управления ими сводится, прежде всего, к выбору необходимой математической модели и определению основной цели задачи.
Обычно к математическим моделям систем предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, такие модели должны достаточно полно описывать структуру и функциональные свойства системы, а с другой - быть довольно простыми для реализации.
Согласно/43 выбор математической модели определяет такие немаловажные условия, как:
- цель службы модели;
- точность описания реального процесса;
- действительные ограничения;
- наличие математических методов и вычислительных возможностей, позволяющих проанализировать модель за допустимое время и осуществить решение задачи; - степень изученности фактических явлений процесса;
- возможность проведения измерений;
- показатель точности аппроксимации процесса.
При оптимизации размещения ГВ заданными являются следующие параметры: требуемое суммарное количество воды на ирригацию, основанное на режиме водопотребления Q ; расчетный период эксплуатации Т ; площадь, отведенная для строительства скважин ГВ; гидрогеологические характеристики месторождения ПВ (мощность водоносного пласта, коэффициенты фильтрации и пьезопроводности, статический уровень воды, граничные и начальные условия водоносного пласта и т.д.); расстояние от ГВ до орошаемых территорий; категория грунта отведенного участка для месторождения; существующие насосы и фильтры скважин; фактические удельные дебиты отдельной скважины и т.д.
В процессе исследования основными искомыми параметрами являются число эксплуатационных скважин TL , расстояние между ними cf-s и плановое расположение скважин.
Выбор схемы размещения ГВ, во многих случаях, осуществляется априорно, в зависимости от конфигурации отведенного участка для строительства ГВ с учетом коглпактности и удобства для орошения. Если все рассматриваемые схемы размещения ГВ обладают одинаковыми преимуществами по предварительным исследованиям, то оптимальная схема выбирается с помощью технико-экономических сопоставлений.
При изучении конкретных схем расположения скважин в ГВ, значения параметров Pj , Кт и /Сл , входящих в состав расчетных формул целевой функции и понижения уровня, определяются различным путем, причем искомые параметры и накладываемые на них ограничения будут значительно отличаться.
При равномерном расположении скважин в рядах и прямоугольной сетке скважин (рис.7д) число искомых параметров, а, следовательно, объем вычислительных работ и машинное время для решения задачи сокращаются.
Координатами места расположения скважин являются где ft = -7- - число скважин в одном ряду; а о - расстоя-ния, соответственно, между скважинами и рядами, м.
Водозаборные скважины должны располагаться в отведенном участке, т.е. параметры Ct и 6 удовлетворяют условиям
Искомые параметры для фиксированного J/ - ft, CZ, о .
Необходимо отметить, что при рассмотрении конкретного месторождения ПВ могут появляться и другие ограничения для любой схемы размещения скважин ГВ ПВ, связанные с его спецификой, конфигурацией орошаемой территории и т.д. В частности, следует принять во внимание тот факт, что скважины располагаются в границах земель, намечаемых под орошение, создавая при этом наибольшее удобство для технологии орошения и соблюдая гидродинамические, гидрохимические и мелиоративные условия.
Проанализировав все перечисленные выше условия, задачу определения оптимальных параметров ГВ ПВ для орошения с математической точки зрения можно сформулировать в общем виде для любой схемы размещения скважин.
Расчетные формулы для "пласт-полосы" с двумя параллельными контурами
Групповые водозаборы, ограниченные двумя параллельными контурами, первоначально принимаются аналогичными водозаборам в условиях неограниченного пласта, а с истечением определенного времени необходимо учитывать влияние обоих контуров.
Время учета влияния обеих границ находится в виде/ 15.7:
Практические расчеты показывают, что даже в первый год эксплуатации ГВ работает под влиянием границ. Расчеты производятся на амортизационный срок работы ГВ (на несколько лет), поэтому при вычислении требуемых параметров необходимо учитывать влияние границ пласта.
Формулы для определения понижения уровня в "пласт-полосе" также выводятся путем применения метода зеркальных отображений реальных скважин относительно характерных границ/20_/. Знаки расхода воображаемых скважин зависят, главным образом, от условий на контурах. В случае отображения непроницаемого контура, воображаемые скважины, как и реальные, моделируются источниками с положительным знаком, а при отображении контура с постоянным напором - стоком с отрицательным знаком.
При длительных откачках максимальное понижение уровня в скважинах в период разгара вегетации и, следовательно, некоторые параметры, входящие в состав целевой функции, определяются по-разному в различных граничных условиях. Это выполняется следующим образом:
- с двумя непроницаемыми контурами (#у = О) (рис. 5а)
Таким образом, при работе ГВ в полуограниченных и ограниченных пластах понижение уровня зависит, в первую очередь, от граничных условий, расстояния от ГВ до границ пласта и системы расположения скважин.
В процессе исследования и выбора оптимальных параметров ГВ для условий их работы в полуограниченных и ограниченных пластах в различных схемах расположения скважин, как и в случае с неограниченными пластами, приходится решать оптимизационные задачи нелинейного программирования с соответствующими расчетными формулами для любых граничных условий. Для решения таких задач, в рассматриваемых случаях необходимо заранее определить место расположения ГВ, т.е. вычислить оптимальное расстояние от IB до границ пласта; если же в изучаемом бассейне ПВ существуют действующие ГВ, то следует также найти расстояние от проектируемого до действующего. Другие оптимальные параметры отыскиваются путем использования методики, приведенной в главе П.
. Определение расстояния от группового водозабора до границ пласта и между групповыми водозаборами
При проектировании и строительстве нового ГВ - в полуограниченных и ограниченных пластах необходимо определить оптимальное расстояние от ГВ до границ пласта, а также между ГВ.
Расчетные формулы для различных граничных условий при неравномерном распределении общего расхода по скважинам
Для дальнейшего улучшения найденного варианта определяется и от дебита скважины, соответствующего , отнимается некоторая величина А $ , которая добавляется затем на дебит скважины по 8 . При проверке наложенных ограничений, в случае их несоблюдения, из анализируемых ситуаций временно исключается одна скважина с фиксированным дебитом. Для остальных скважин процесс повторяется, и при выполнении указанных условий вычисляется целевая функция и, путем сопоставления ее с прежним значением фиксируется улучшенный вариант. Таким образом, серия проводимых испытаний прекращается при присутствии нескольких идущих подряд неудачных проб.
С уменьшением значения A Q вдвое процесс возобновляется до получения требуемой точности.
Последний улучшенный вариант принимается за оптимальный, т.е. позволяющий обеспечить оптимальные условия дальнейшей эксплуатации с помощью насосов действующего ГВ ПВ для орошения.
Для решения задачи (4.2 ),(4.3 ),(4.7 )-(4.9 ) также применяется метод направленного случайного поиска. Здесь для каждого выбранного по описанным выше алгоритмам значения Qj проверяются ограничения (4.7 ). При выполнении ограничений вычисляются понижения уровней во всех скважинах для различных значений времени и фиксируются значения Tj , в которых достигается предельная величина - . Если величина понижения уровня в / -й скважине не превышает & в разгаре вегетации расчетного периода, то 7J-принимает значение общего расчетного срока. По выбранным рг- и соответствующим Tt- определяется функция цели (4.8 ).
Результат последовательного сравнения значений Ц позволяет определить вариант с максимальной величиной целевой функции.
По указанным алгоритмам составлены программы расчета на языке Алгол-60 для БЭСМ-6, применительно к различным гидрогеологическим условиям (см. приложение Ш). В этих программах учтена работа ГВ ПВ до перевода на рациональный режим действия.
Пример расчета. Требуется определить оптимальное распределение общего расхода существующего ГВ ПВ для орошения по скважинам, при насосной эксплуатации их на примере группового водозабора І7-БИС Карагатинского артезианского бассейна. Водозабор состоит из 21 эксплуатационной скважины, и координаты расположения которых даны в табл.2 из
Остальные исходные параметры имеют значения, аналогичные приведенным в предыдущих главах. В зависимости от существующих схем ирригационной сети, кон фигурации орошаемых земель и потребностей на хозяйственные нужды на дебит отдельных скважин наложены следующие дополнительные ог раничения: Л „ _ -, Qd + Q + (?j + 4 МООО м /сут. По результатам расчетов установлен оптимальный режим работы скважин действующего IB. Б табл.3 приведены оптимальные распределения общего расхода воды по скважинам @.0fnr , работающим в неограниченном пласте. При этом понижение уровня в скважинах в разгаре последних лет эксплуатации составляет S 4X. ; для сравнения приведено понижение уровня в скважинах S- при равномерном распределении суммарного расхода по скважинам.
Из табл.3 видно, что при оптимальном режиме работы скважин понижение уровня в них является равномерным и обеспечивает продление общего срока эксплуатации ГВ.
Расчеты произведены также при работе ГВ в полуограниченном пласте, с теми же исходными данными, при ld = 20000 м, и получен оптимальный вариант эксплуатации (табл.4 ).
Таким образом, при работе скважин с одинаковым дебитом ГВ не может обеспечить отбор требуемого количества воды в течение расчетного срока, т.к. уже на 15-м году эксплуатации П-я скважина срабатывает на допустимом пьезометрическом уровне. В 16-м году такие скважины-14-я и 15-я , в 17-м - десятая и 13-я, в 18-м -восьмая и 16-я, в 19-м - 17-я и т.д.
