Гидрогеодинамические исследования на участках береговых водозаборов вблизи водохранилища

Глава 3. Гидрогеодинамический мониторинг на участках берегового водозабора вблизи Куйбышевского водохранилища.

Изложена специфика (сложность) интерпретации данных режимных наблюдений на участках береговых водозаборов в условиях сильного колебания уровня поверхностных вод (до 5 м). Тестовым анализом показаны благоприятные периоды для проведения гидрогеодинамического мониторинга в таких условиях.

Анализом данных режимных наблюдений на участке берегового водозабора, расположенного у Куйбышевского водохранилища, показано, что нестационарный режим потока на данном участке обусловливается, главным образом, колебанием уровня воды в водохранилище. Помимо этого, нестабильная динамика водоотбора в значительной степени усиливает нестационарный режим потока. По таким данным практически невозможно провести достоверную интерпретацию. Следует отметить, что среди факторов, обусловленных нестационарным режимом потока, особо неприятным является неупорядоченная динамика водоотбора, потому что из-за этого структура потока сильно меняется. Тем не менее именно влияние водоотбора на режим потока при проведении мониторинга может быть устранено.

В связи с этим возникает вопрос: какие периоды являются наиболее достоверными для идентификации геофильтрационных параметров, если при относительно постоянном водоотборе наблюдаются существенные колебания уровня в водохранилище? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, был проведен модельный эксперимент с использованием фактических данных по режиму воды в водохранилище. При этом на геофильтрационной модели снимаются напоры в НС при решении прямой задачи по заданным значениям геофильтрационных параметров. Сняты с модели напоры далее рассматриваются в качестве исходных данных для решении задачи по определению расчетных параметров по аналитическому расчету.

В рамках модельного эксперимента рассматривается дизайн створа наблюдений, расположенный по структуре потока, с учетом обоснованной рекомендации по расположению НС (см. рис. 1).

В соответствии с моментами замера уровня воды в водоеме выделены 54 расчетных периода. После численного моделирования зафиксированы напоры на модели во всех НС в эти периоды. На основе этих данных прежде всего проведена диагностическая оценка стационарности потока по критерию стабильности соотношения разности напора , значения которых меняются от 0.93 до 1.13 (см. рис. 2).

Из рис. 2 видно, что график изменения и график колебания Н₀ имеют схожую форму, а отличие между ними заключается в том, что при длительном плавном спаде значение плавно уменьшается в зависимости от спада Н₀ до определенного момента, затем стабилизуется. С учетом этих оценок можно выделить в графике колебания уровня воды периоды подъема (I), малых колебаний (II), спада (III) и резкого подъема с последующим спадом (IV), причем в периоде спада выделяются на периоды начального спада (III₁) и длительного спада (III₂). Следует отметить, что в период IV величина имеет большой диапазон изменения (до 0.20), что свидетельствует о существенных проявлениях нестационарного режима.

Для выделенных периодов проведены аналитические расчеты по определению значений расчетных параметров Т и ΔL. Такие расчеты показывают, что в условиях колебания уровня воды в водоеме при соблюдении постоянного водоотбора целесообразно использовать данные режимных наблюдений для интерпретации в периоды малых колебаний и длительного спада.

Тестовые расчеты также показали, что для условий водоносного пласта с покровом расчеты с учетом емкости покрова дают незначительное улучшение относительно геофильтрационных параметров по сравнению с расчетами без учета емкости покрова. В связи с этим при интерпретации данных режимных наблюдений в аналогичных условиях целесообразно проводить расчеты без учета емкости покрова, при котором не требуется размещение НС в покрове.