автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Геохимическая .... в промышленной гидросистеме

У У [ гос'строй есср

амкпг . ■

.^ЕСОШНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗЙАМШГ КОМПЛЕКСНЫЙ -^Н^ЧНО-ИССЛВДОВАТЕЛЬСКЙЙ И КОНСТРУгаОРСКО-Т^ХКОЛОГИЧЕСКЯ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, ^ШШШЗАЩЯГ,' ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ СООРУЖЕНИЯ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИЙ («НИИ !$О#Е0)'

Н& правах рукописи

«РШОЗ Брежгеам С^лвем

техи'.чсск:::..

ДПЦ

гшшичешя гкдечушдош !> Ш’Очшг.ешс:! гщк/синч;^

(05.. <^¡.4-7 - гидгот.'ягничсспо'з ” ¿.•еяиорьтиано-сточит^! ыл-ьо) .

Автореферат дяссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1991

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени комплексном научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте водоснабжения, канализация, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВШШ ВОДГЕО)

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор В. 11. Не драга

Член-корр. АН УССР, доктор техни- ■ ческих наук, профессор А,Я.Олейник

Доктор технических наук,

профессор С, .1 ОРНКО

Ведущее предприятие: Производственное объединение по ' изысканиям, исследованиям, проектировании и строительству водохозяйственных и мелиоративных объектов в СССР к за рубежом (Совинтервод)

Защита диссертации состоится " 5 " февраля 1992г. в 10 часов на заседании специализированного совета Д 033.05.01 по'присуждению ученой степени доктора технических наук при ВНИИ ВОДГЕО

Адрес: П9826, Москва, Комсомольский проспект, 42

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ ВОДГКО

Просим принять участие в работе Совета или направить Ваш отзыв ка автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью предприятия или учреждения, на имя ученого секретаря.

Автореферат разослан "ЛВп декабря 1991г. '

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

0.В.Демидов

- 3 -

ОЩ)\Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность, Проблема задэти окруаавдей среда оч последствий хозяйственной деятельности челоиока стопт на первом плане кап а н&шэй стране, гак я во всей ггире. Честьэ это.*; проблемы яедястсл охрана поверхностных м подггмных под от техногенного зпгряанекгз« сточкизн зодеыя а о?ходш.га промышленных п горнорудная продпрялтий, ,ч та вяз сельского п ~ог.му:;ального хозяйства.

Нарлду с •¡спольг’ойанием разипчшл: нэтодоз очистка етачннх йод и ут;1л;?са.;.”л :: тзердрус отходса, без «сходкой ?ехнслог:«ч проаанад-стаг. rrpci'cc лрл^нон?::!! кзходлт епецпадькуо гЕдоо'гзхии"»си,ле соо-рунетя постоянное*» ала яре*:зиного храпенья атех отходов. К нкц огноеггезя япссто- н>П!5:-;о:^?лнл“.сд, гяд&озозооташш а "йояио •:-Г).ч" - » сосдапо сг.,с?г.*; предпрзятай горнорудная,

*:ста5;;у,9г:г',г.с:х-.;.д «голы ¡с Л, *гонкйс?изг1гетачосясй я содоБо-цеглснт-r.oiî npcir.’'!~'.'4:-‘.2c,i:'i8 проди-н&яотта:), г.епарптсг.ч, о?с?оЯии!:’л и ::Т75?; c^cvfi-iv ;:1!тл:>за1!пк предприятий исф-гелобыка-

гопе", кт^егерэра^п’чел^эй, '¡сфт^г.и'^чо^лоМ, «¡»яч^ской, полий-лсйкоб%г-г:^!(,^; пчдл:’сП др, О'гр.гс;:^ прпгл'плечь’оглч. Д<ш ог;::с прздприптл': пр^мссются ^атао подсся;::-* хрзнчлггл ; идккх тыео.:о-^огсглччтх о'з.тпг.ол. '

Pea л-р'хнпл.'.^а ¡й-щках :з творддх огхопор язляатсл со-

орупч:к:г_*:1 г;р01г!.'.!,'ленноЧ гядрояахня.ш, о?лдок?еяьной ссоЗо.чностьп 1т.".'ср:г,: "с.'-*чо очк«ш> аоздейстиич глипчвекн актпьких гаадхозадЯ (рьстаорс'ъ/ на пх ;;CHCtpy(î-,'«iar.-'u злечзонтн s un окрумавпу» геолога-чееггта ср~ду, !1огто>:у сбдоно пр >: :л t;i î ; » с'< • ■ "а дчл гидротагнетвекаг. соо-ру=гн>;3 od~ero наэиачтцш методы гидро.шшлмкчеекш; (фильтрацпонних; р?.счс?оя ¡) яроигпедедеор. пуфо'/гезаппс-з до:г?:иа бить дополнены «итоза-ип п;гро1-со:й:-!йчосло1*о р?-Г;'<сур5 мл-о^дпдего фах?орч чпзкко-хчуп-чссчого пзт*сдсйггэая ме-цу фяльтдуэвгчея д:!д:;ое^ьа « горншж порода;«? •■Л’! гручш»-:::,

Г«ярсг^ог;г-"1Ч5о:::;й р.-:счэл!.’ и npciiiii^i'JHi.oS гадрогяхнкгг* ос;к>~ ыгеал?ся c'i оспознч,: тооргтлччокг.х пре дсч-лплапи»«: геохкыичесхо?: пглоодгиеяякн, сггдсдкн.’сятеп зр.чжош кетод); :)owmi:c3 !*и;ц)ол:::ч— ••.•<;!.■.-• дир.; i_v;3>*:î гош^т^ч!; iï.: ! ■? : ï о—х ■: ix < ;• ï и с г-: .

,:Ь- rii'jif.-'pï'iri'.-T соору.гс.чий ï!:ra хр^н:;::;::;! ¿:-:cî!U!'û zU:.;;\ i,rx.ov:ii, ЛЖ^’.'л'Ч! з?H'p•'¡оiuuî'■: чолл'.'-v::;.\i, ;:::ог;лм; ;; ¡'.

¿¡i’i U nOnOp^nCCT!!*.:’’ ’'OPi KûMn'It'NCüO;; J;-iCw'KOVpe»!tit/ ÎICï-X П :j ■- l’Î.V.

ыассопереноса б гидрогеохимических расчетах определяет достоверность прогнозов и надегаюстъ назначаемых при проектировании и эксплуатации защитных мероприятий.

Разработка теоретических положений геохимической гидродинамики п методов гидрогеохимических расчетов п промышленной гидротехнике является новым направлением в решении весьма актуальной народнохозяйственной задачи защиты окружающей среды от техногенного загрязнения. Исследования по этому направлению проводилась во ВНИИ ВОДГЕО по программам ГКНТ, Мкнатомэнергопрома и по договорам с предприятиями, изыскательский и проектными организациями.

Цель и задачи работы. Целью выполненных исследований являлась разработка теоретических положений геохимической гидродинамики и методов гидрогеохимических расчетов в промышленной гидротехнике. Для достижения этой цели были поставлены задачи:

1. Сформулировать основные принципы и модели геохимической гидродинамики с,максимальным учетом действующих факторов, обосновать краевые задачи с обобщенными параметрами,

2. Обобщить существующие к рассмотреть новые задачи геохимической .гидродинамики, включающие кинематику потоков разнородных жидкостей с учетом гидродинамической дисперсии и процессов массо-сбмена в системе раствор-горная порода.

3. Разработать методы гидрогесхимических расчетов наземных хранилищ нидких к твердых отходов с учетом реальных гидрогеологических условий и режимов эксплуатации.

4. Разработать и унифицировать методы гидрогеохимических расчетов подземных хранилищ жидких отходов в естественных водоносных пластах и скальных горных породах, разрушенных взрывами большой мощности.

. 5. Разработать методы расчета процессов растворения солей в

теле, основании и боковых примыканиях сооружений промышленной гидротехники, а также в породах и грунтах в зоне их влияния.

6. Разработать методы определения основных гидрогеохимических параметров в лабораторных и полевых условиях.

7. Апробировать и внедрить методы гидрогеохимических расчетов в практику изысканий, проектирования и строительства сооружений промышленной гидротехники.

■Методика исследований. Для решения поставленных задач исполь-

зозанн veopsnr;ec!taec иетодіїческио н экспериментальные исследования, Теоретические исследования новых краевых задач геохимической гпдродяншгаки выполнены с использованием методов прикладной мате-матанп н всого массива знаний по отой и смежным проблемам. Методические разработки для практических гадрогеохимических расчетов , включала решения конкретних задач, их анализ и численную реализации а использованием ЗЕІ в удобной ферме. Лабораторные и полевые экспериментальные исследования применялись для изучения закономерностей гадрогеохимических процессов к определения параметров разработанных математических моделей.

Научная новизна работы. В диссертации представлены результаты комплексных исследований теоретического а методического характера по созданию методов гндрогеохммического расчета сооружений промышленной гидротехника, Оня основан» на следующих новых результатах:

I. Проведена систематизация к обобщение гидродинамических и фазнпо-хиыическнх процессов, определяющих двннение растворов в горных породах и грунтах. Составлена общая математическая модель геохимической гидродинамики применительно к задачам, решаемым в промышленной гидротехнике.

Z. Поставлена и решена задача о движении разнородных несиеши-ваоцяхея жидкостей с новым кинематическим условием на границе раздела а интегральной и дифференциальной формах, включающим гидроемкость 'пласта, дяя линейных моделей упругого и гравитационного ретшиоп фильтрации.

3, Получены строгие и приближенные решения задач гидродинамической дисперсии и массообмэна при фильтрации растворов в горных юродах и грунтах, в том числе для моделе:):

- гидродинамической дисперсии равновесного массообмена s зздиаямшй фильтрационных потоках;

- г/.дродинаккческоіі дкепорег.п л потоках, измен лтадих скорость : направленна движения во времени;

- гидродинамической дисперсии к неравновесного массообмена в юлуограчрченных и ограниченных по длине пластах.

4. рошеїш і: исследованы задачи фильтрация hj низомикх хра-илед отходов различно!: в плане форі-«:

- при условии заданного напора а храннлкцэ при неоднородном троении водоносной толщ:;

« при условии баланса расходов подачи, накопления к фильтрации промстоков.

5. Предложен н-обоснован метод поправочных коэффициентов дяп комплексного учета действующих факторов np;i гилрогеохнмическнк расчетах подземных хранилищ промстоков в естественных водоносных горизонтах. Для хранила з скальных породах, образованных взрывами-, получено автомодельное решение для схемы сферического источника прк проницаемости, распределенной по гиперболическому закону. Произвольный закон изменения проницаемости для любой геометрии источника реализуется с помощью метода обобщенных фильтрационных сопротивлений.

6. Решены линейные и плоские задачи прогноза растворения солей d теле к основаниях гидротехнических сооружений при объемном и пластовом засолении горных пород. Для нестационарной задачи растворения пласта соли в основании сооружения использован метод конформных отображений.

7«, На основе полученных решений задач фильтрации к скважинам для схем мгновенного налива или откачкм, а также продолжающегося притока после остановки с учетом емкости ствола скважины предложены экспресс-методы определения гидродинамических параметров водоносных пород.

8. Построены и реализованы математические модели для определения гидрогеохимических параметров горных пород и грунтов по данным лабораторных и полевых исследований. Для сложных моделей гидродинамической дисперсии и неравновесного массообмена в радиальных потоках обосновано применение метода статистических моментов.

На защиту пыносптся следующие основные положения:

1. Развитие теоретических положений геохимической гидродинамики применительно к практическим задачам промышленной гидротехники.

2. Методы гидрогеохимических расчетов, наземных хранилищ жид-•ких и твердых отходов производства, учитызапщие реальные гидродинамические и физико-химические условия фильтрации растворов и режимы эксплуатации сооружений.

3. '«етод поправочных коэффициентов для комплексного расчета подземшле хранилищ промстоков в естественных водоносных горизонтах с учетом основных действующих факторов.

4. Методы расчета подземных хранилищ промстоков в скальных горных породах, образованных взрывом, на основе автомодельных ре-шэний соответствующих задач и использования обобщенных фильтрационных сопротивлений.

5. Методы прогноза растворения солей в теле, основании и боковых примыканиях гидротехнических сооружений для объемного, пластового и многопластозого засоления горных пород к грунтов.

6. Экспресс-методы определения гидродинамических и гидрохимических параметров горных пород при изысканиях и исследованиях в районах сооружений промышленной гидротехники.

ЛкчииГ. вклад автора. Результаты, представленные в диссертации получены на основе изучения и использования теоретических'и иетодичогких разработок отечестя&нши ц зарубежных ученых. Они в большинстве яйляются оригинальными н отражают вклад автора в развитее геохимической гидродинамике. Из публикаций с .участием другої авторог использована, с зспозком, та часть, которая пвлкется личной разработкой.

Практическая ненност-і в раїдизадчя .результате?,. Проведеніта исследования явились основой для создания принципиально нового подхода в методах расчета при проектировании сооружения промшілен-поіі гидротехники оценки ояояагкчеегш носледсдаїЯ их строительства и эксплуатации* Разработанные методы применялись при проектировании подземных г.рани.чнщ промстоков предприятий радиохимической промышленности (а гг.Томске, Красноярске, Мелекесе), Новомосковского завода оргелнтеза, Тамбовского ПО ’'Пигмент", Рубоканского ПО "Краситель", Дзеркинского ІЮ "Корунд" н др. Методы гидрогеохимических расчетов такие использовались мри проектировании хранили;; иидких отходов, возведенных в скальных горных породах с помслыа ядерного взрыпа (гг. Стерлу, тама л. Оренбург л др.).

Результаты ропота били внедрены п практику изысканий и.проектирования хг.остохопнилид і.'иі!а^'омгі!!ергоптіоі.:а. Для этой цел* били, разработан» "Рекомендации по определении фильтрационных гіьрамеї-роь горних пород п ¿'рунтог... =" (І57У) п "Четодичвеккв указания по про г нозчч оаг.олзнеппл лодзеннн* лод о рв:іп;«пх кво^тохромилкм ыари:<;~ таплургич^аг;'/ пр-дти-.ичт:'..'!’1 і 1^0). Ь'е ?-одЗ!; п р-'і г: і о :і а растворен':!:! сояеД ¡і есновлнкя.: гіиіопто’лян’г'.’сп.;;: ?сс|>улоакГ» н."полк:!<:мміі 0' -

і,;:пр0і50,;.і;'’:):::. при .'оп гкр^г / і г -1Л нім.1.

Экономический эффект от внедрения разработок составах 6,3млн. руб (в том числе по построенным сооружениям 3,0 млн.руб).

Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждались на Всесоюзном совещании по подземному захоронению промстоков радиохимической промышленности (ИФХ АН СССР, Москва, 1566г.), ка Генеральной ассамблее международного союза геодезии и геофизики (Берн, 1967г.), на Координационных совещаниях по гидротехнике (ВНИИГ, Ленинград, 1967 и 1970гг.), на У и Ш Всесоюзных съездах по теоретической и прикладной механике (Москва, 1968г. и Алма-Ата, 1981г.), на семинаре "Динамика сплошной среды" (СО АН СССР, Новосибирск, 1959г.), на совещании по применению математических методов и ЭВМ в мелиорации и водном хозяйстве (Минск, 1969г.), на Iом Республиканском научно-техническом совещании (Киев, 1969г.), на Всесоюзном совещании "Математические методы и моделирование в мелиоративной гидрогеологии (СО АН СССР, Новосибирск, 1973г.), на ХУ конгрессе МАГИ (Турция, 1973г.), на Ш Международном симпозиуме по фильтрации воды в пористых средах (Киев, 1978г.), на Всесоюзном совещании-семинаре ’'Краевые задачи теории фильтрации" (Ровно, 1979г.), на 1У Всесоюзном симпозиуме по кинетике и динамике геохимических процессов (Киев, 1983г.), на 1-ом советско-американском семинаре по гидрогеологии (Москва, 1989г.).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 50 статьях и тезисах докладов, 4 монографиях и в методических рекомендациях, в которых автор принимал участие.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, объединяющих 8 глав, заключения с общими выводами, списка литератур«, включающего 468 наименований и приложения. Она изложена на 570 страницах машинописного текста и имеет Гс! рисунок и 50 таблиц.

I. Введение

Комплексное рассмотрение процессов массопереноса в горных породах и грунтах производится в геохимической гидродинамике, объединяющей принципы и методы подземной гидродинамики, теории диффузии и гидродинамической дисперсии, а также кинетики физико-химических взаимодействий. Практическое приложение этого достаточно

нового їворетического направления осуществляется с поиощьв гидрогеохимических расчетов как саглос сооружений промышленной гидротехника, тах и (а большей степени) их влияния на окружающую геологическую среду.

Геохимическая гидродинамика подучила свое развитие прежде всего при реиении современных проблем глдрогеояогнк. Это обусловлено актуальностью изучения процессов техногенного воадействия на геологическую среду, включая прогнозы и техническое обоснование инженерных мероприятий по защите подземных вод от загрязнения. По атому направлению результаты исследований представлены в работах отечественных ученых Ф.И.Бочевера, ИоН.Веригина, В.И.Гольдберга,

В.И.Лялько, Е.Л.Иинкина, В.А.Ннроненко, В.П.Недригм, А.Е.Оралозс-иой, А,А.Рошаля, В.Т.Румынина, В.М.Шестакова н др., а такие зару-Оекных специалистов Дя.Бэра, Г.Дегана, Дя.фркда, Л.Гелхара, Б.Ханта, А.Огата, Да.Саути, А.Шейдеггера, Е.Судицкк, А.Валоччн и др.

Достаточно полно изучены вопросы фильтрации к массообмена в гарных породах н грунтах а связи с загрязнением подземных вод в горнодобывающих районах - работы В.А.Ымроненко, Е.В.Ыояьского, З.Т.Руыыннна и В.К.Учаева, при складирований промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов - работы Ф.Н.Бочевера, Н.Н.Вз-зпгина, В.И.Гольдберга, А.Е.Орадовской, В.М.Шестакова и др., при ірогнозах качества подзекных вод на водозаборах и при его регули-гавания методами геотехнологмк - работы В.С.Алексеева, Ф.М.Еочеве->а, В.И.Гольдберга, Г.И.Коммунара, Н.Н.Лапшина, А.Е.Орадовской,

1.С.Усенко и др., при прогнозах влияния подтопления застроенных 'ерриторий грунтовыми водаии - работы Е.С.Дэекцера, Н.П.Кураиова, .Ж.Ыуфтахова н др.

Теория иоссопереноса находят также применение в мелиорации и идротехннке для расчета процессов растворения, вымыва и крнста*-изации солей в почвах и грунтах массивов оропения - работы С.Ф. верьянова, В.А.Барона, С.В.Васильева, И.И.Веригина, Н.И.Ггшасмо-

2, Н.П.Куранова, П.Я.Пояубариновой-Кочиной, Б.С,Саркисяна, Д.Ї. ульгина к др., тела и оснований гидротехнических сооружений - ра-эты Н.Н.Веригина, В.И.Лаврига, В.П.Недриги, С.Н.Нумерора, А.Е. ждовской, А. Н. Па трапе ¡за и др.

Сходные тепретическип модели массоперенос»! испояьзуртся в ідрогеохимических исследованиях процессов метасоматоза и при :ках рудных месторождений - работы С.П.Албула, ti.С.Гол,убег<1 и др.,

при изучении сорбционных процессов в химической технологии - работу В.В.Кафарова, Г.К.Панченкова, Л.В.Радуткевича, В.В.Рачинского и др.

В указанных исследованиях с достаточной полнотой разработали основы построения моделей массопереноса, методы их аналитической и численной реализации - И.К.Гавич, И.ЕЛ'ернсв, Л.Лукнер и В.М. Шестаков, В.И.Лялько, Г.Е.Ыястецкий. Наметился переход от рассмотрения гомогенных моделей к гетерогенным структурам пород бдоково-го строения и к стратифицированным средам, наиболее бдизкик к условиям природного залегания - В.А.Мироненко, И.С.Пашковекий, Á.A. Рошаль, В.Т.Румынии, В.М.Шестаков и до. .

Опубликован ряд монографий и обобщающих статей по методам определения параметров моделей массопереноса в лабораторных и полевых условиях - С.В.Васильев, H.H.Веригин, В.А.Мироненко, А.А.Ро-иаль, В.Т.Румынии и др. Основы теории массопереноса в подземных водах вошли в учебники для вузов - В.А.Мироненко, В.М.Шестаков. Наиболее полные обзоры результатов исследований процессов массопереноса в водонасыщенных горных породах и грунтах были опубликованы в 19б8-1971гг. H.H.Веригиным и автором,Дя.Бэром, Д.Заславски и

С.Ирмеем, В.Н.Николаевским и др. Исследования последних 15-20 лет освещены в обзорах А.Е.Орадовской, В.С.Алексеева, Г.И.Коммунара и автора, в монографиях В.М.Гольдберга, В.А.Мироненко и др.

Технические приложения геохимической гидродинамики в промышленной гидротехнике наиболее актуальны .при исследованиях, проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений, оказывающих весьма негативное техногенное воздействие на окружаювдто среду. К ним относятся прежде всего поверхностные и подземные хранилища и накопители жидких и твердых отходов производства. В более общем плане активными загрязнителями геологической среды и водного бассейна являются все сооружения систем водоотведения промпредприятий. Другим аспектом технических приложений геохимической гидродинамики является инженерная оценка возможных последствий воздействия воды (или растворов) на горные породи и грунты в элементах и основаниях гидротехнических сооружений при их начальном засолении.

Актуальность разработки теории и методов гидрогеохимических расчетов наземных хранили:.; жидких и твердых отходов производства определяется весьма широки?.: их раопросгранением при разнообразии Функпионалмого иазня-дения. lio дашкм и.™.Гольдберга в СССР по

состоянию на I января 1985г. из учтенных хранилищ и накопителей отходов '¿П% составляет1 накопители промышленных к бытовых сточных вод0 25% - накопители твердых отходов, 24% - накопители отходов сельскохозяйственного производства {¡животноводческих комплексов, птицефабрих и фери)0 12% - поля фильтрации и 1% ~ поля орошения сточными водами. Разработке гидрогеохимических методов расчета поверхностных хранилищ отходов поспящены многочисленные работы, а том числе А.И.Арцева, Ф.Ы.Бочевера и А.Е.Орадовской, С.Е.Васильева, Н.Н.Веригшш, В,М.Гольдберга, В.А.Икроненко» Б.Г.Самсонова и Л.Ц.Самсоновой, Ф.И.Твтотовой, В.М.Шестакова и др.

Настоятельная необходимость выведения вредных отхсдоз производства, особенно вксокотокснчньк, из среду обитания человека привела к создания бояее радикальных способов их захоронения з глубоких геологических формациях. Для этой цели в водоносных горизонтах надзкно изолированных о? вышележащих структур и вмещающих, как правило, рассолы, не подлеишциб какому-либо использование, создаются подземные хранилища яидких отходов.

Подземное захоронение пидких отходов различных производств в глубокие геологические формации широко используется в США, Канаде, Франции,, ФРГ, Японии и в других странах. Наиболее широко этот метод применяется в США, где число поглощающих скважин возросло с б в 1959г. до 278 в 197.3г. По данным Американского агентства по защите окрукающей среды (ЕРА) в 1936г. в США удалялось в поглощающие сквакины 11% всех образующихся жидких отходов.

В напей стране работы по создания систеы подземного захоронения промстоков были начаты в IS55r. применительно п отходам радиохимической промышленности. В бО-х годах приступили к разработке и сооружению подземных хранилищ для жидких отходов химических производств. Для этой отрасли в настоящее время построено и эксплуатируется 7 хранилищ (29 нагнетательных скважин), 5 хранилищ завершаются строительством (30 нагнетательных скважин). Теоретическое обоснование и практические методы гидрогеохимического расчета подземных хранилищ жидких отходов разработаны В.Д.Болуковой, А.С.Галицким, Н.Н.Веригиным и А.С.Малышевым, В,U.Гольдбергом, И.П.Костиным, U.K.Пименовым и А.И.Рыбальченко, В.С.Саркисяном и др.

Для районов страны, где отсутствуют благоприятные гидрогеологические условия для захоронения промстоков в естественных ПЛЯСТЯХ-коллекторах (горные и предгорные районы .Урала, Восточной Сибири,

Средней Азии, Карпат, Кавказа, а такно райони с негяубоицу аедо,-п;ні!0?) пород ф.ундгчсн'т) хлзроОа'Шьазтсп способи создания подпорных хранилищ а скальных породах и с ігостороздекияя каменной соли е поаооьо ЕЭрызов большой «овдюстн (£.А.Леонов, К.О.Уяекияо?- {; до.). Эти сноеоСн поаволтл' р2с:.:ецить нол-нод'уа ;фгная:даа с пта::-їнч&ск»! напроннцисмік ПОПО^ОХ, чао ОбССИОЧКЗУС? юс г*р»етьчиосуь ¡; шсокуи стопунь надскност і; безопаспосїн захоронения нзбодьсз* объемов пзеы.га токсичних столов,

Большов практическое оначсико и;.:«ст ип«зеняе вопросов, свя-г-снных со строительство:.; гидротехнических сооружений на породах4 ¡питчающ-к расгаориглш соли (гипс, «змеиная соль). Применение здесь общей теории массопореноса и соответствующих гздрогеохиыи-чесшіх расчетов определяется типом растворимых пород к формой их залегания б основании сооружения (плотины, чаш: и дгцби чраш;;вд отходов и др)., Методы расчета растворения солей пра различных формах 1гх залегания в теле и основаниях гидро т є хн кче с к их соорукс-< ний разрабатывается дявнос начиная с классических рао'от С.4.Аверьянова, Н.Н.Веригина, А.Е.ОрадовскоЯ для моделей дисперсного засоления грунтов, С.Н.Нумерова к А.Н.Патрашева для пластового залегания солей. В последуюзіем они были дополнены в работах Ф.М.Бочеве-ра и Л.Е.Орадовской, Н.Н.Веригина, С„В.Васильева„ Н.П.Курановаї В.С.Саркисяна и Д.Ф.Шульгина, В.И.Лаврика,, В.П.Недриги и Э.А,Демьяновой и др.

Функциональное разнообразие сооружений промышленной гидротехники позволяет, тем не ыенее, объединить методы их гидрогеохимического расчета на единой методологической основе с использованием геохимической гидродинамики. Для этой цели в настоящей работе развиты отдельные ее теоретические положения и решены новые прикладные задачи расчета фильтрации и массообмена в гидротехнических сооружениях и в районах их расположения.

Диссертация написана на основе работ, проводившихся автором во ВНИИ ВОДГЕО по программе ГКНТ (задание 0.85.Сі!) и по программе' Ыинатомонергопрома "Охрана геологической среды в районах хвосто-храиилищ гидрометаллургических предприятий". Комплексность отих работ обеспечивалась участием ряда других организаций и исследователей, с которыми автор длительное время сотрудничал. Ото, в частности, 1!ЛІ.Костин, Е.А.Леонов, С-.Н.Цунаев, а.В.Мясников, М.К.Инменов, А.И.Рыбальченко (ВН/ІііИпромтехнологии), В.ДЛ'-!лукова АН

С-ССР), А.С.БелтдппИ (институт бкофлзикн Минздрава СССР), В.М.Гольд-борг (БСЕГИНГЕО), В.А.Гусоо» Н,!1.Егоров (ИГО иГвдрзспзцгоология”) и яр.

Взгляда автора и принятая методология исследований сформировались под влиянием рабо? сздавдкхсл советских ученых С.Ф.Аверьянова, В.Ц.Гольдберга, В.А.Миронанко, В.Н.Ннколвеиского, С.Н.Лумэ-роса, А.Я.Олейника, Н.ІІ.Павловского» П.Я.Полубарииовой-КочиноЛ,

B.М.Шэстаяова, В,С„Уесн:;о я др. Роиіщев значение шзло сотрудничество с Н.И.Взригпкил, под руководством которого й?(?ср работал иного лот» Пло«о?аорндои был:: р«бочйэ :і друзгёсгфэ контакты с уча* т..”-"'. ЕНЙЛ ЕОДГЕО В.С.Алексеевым, К.С.БоголиОо^і, <9.гі,Бочввсрой,

C.В, Ексіу:ьзгь'л:, В.Т.Грзбемниковуу, Г.I!.Коуцуцлг,ач, !1,¡1.Куранопым,

¿»С.Иаяизевдо, В.Г.Ивяышком, А.Я.Муфтахози?,}. В.П.ВздрпгоП, Д.Е» 0р"доксксі1, В.С.Сяр:;исг.чсм ¡1 др. ’

Веем указаним тосаопі''.^, п то.;ск9 друГ"*Ч сотрудником отдела яклвнер:іоГі гадрогоояогий,, окзз&ьзга неоур:!;:.*.;уп помочь при подготсп по дисеартпцп:;, автор і'нрп.чао'Х1 П';гданно;-.‘і благодарность.

1. ЇЗОШИЧЇСЇСВ ССіКШ ПгОГ.?4І№:СКОП ПЩРйЦИНЛУШЙ

2. Сснолій'з процесса ялндоп'фмночіл з иодое*я:мх ::од»о;

г; і:х ді<ф?юр:;і;ццлл;.;и!з урагииігід

З лш/.оді-ш;: .уодоки/.1;: ііроцрсс ,ч.п;;мні!л |зас'їГ.оі/:" н горнітх поро р-ік а грунт« проделан?."«? соіісі'і :.-оіліднкс радличнуя, ко ч?пй:*;>-сплсшіііігї гікпзпо-і5зясг.ї*;соки?: г ‘’даг..-.о-хг.ггл*есг‘ге пргцсссоз. н;^.г,і да ккх лвдяотся:

- Фпльтроїшя (лццсоотгї (рггсїлорп) з порода:-:» сонроиоадг-яглке,-; пмггененнюі «з нмк ііласгопоЗ ъоды (м*а газа), В о6віс*у сдучао те;л?іг: рация прсис.'.'оіу:1? ь неодниродшк п ымзотропмм по ппон:іцпс.-мос-ґ.; породах, й плотность, вязкоегь и екчуземооч-ь Е-итсснгаог.ой а плеето-ьоГі »адкостай раялвчны.

- іСонгсктиніая (фильурац’іокпая) диффузия клй Г!ідродніі*-*ш:чос~

І(ИЧ дисперсия, обусловленнал •исодяородаостьп ПОЙЙ скоростей ІГЛ -ЬТ-рацяон.чоі’о потова. Р*зяа;:ссііин локальна познуаен:!!І ‘.¡окцсигрлняон-иого полл происходит ПОД Д8ЙСТОКЄЯ УОЛОВУДЯрНОЙ Д«ЗДУЗИИ. В »'Смолах гатерогонних сред о »-:а«спро:і:-'цг.е:п-’г.'( н з-тото;*::!.*.“:-:

зоиздя монокулярная дк^узпя контролируя? со:;еч ьегистйзч н^іл-у чим:і ¡« ос!!оан‘Г4 потоком подзс:п:ік йод.

- Физико-химическое взаимодействие (массообмен) меиду движущимися растворами и породами пласта0 а такие пластовыми жидкостями (сорбция, ионный обменл растворениз и кристаллизация солей* кольматаж и суффозия). Сюда включаются также гомогенные процессы радиоактивного распада, биологической деструкции, кошлексообра-зованиб и др.

С целью количественного описания этих процессов сформуяирот вана обобщенная система дифференциальных уравнений массопереноса, включающая в общем случае уравнения фильтрации

. °t = • %cL

Ô

d(/>Vc) d(nja)

~дхГ

с»!

fi ^(P-Po)}

П = П0 + ^п(р~р0) (2.4)

и уравнения диффузии и массообмена

“• - - Д %

dui , dN _ д(пс)

Z— dxL dt ~ ~31

=/(£,№, с*, Л', far , Y-хим. ) f(W,icn,) = Q ■

В этих уравнениях ^ - декартовы координаты ( L = 1,2,3); р - давление в жидкости; - компоненты скорости фильтрации;

UL - компоненты массовой скорости ассоциированного жидкостью вещества; С и N - массовые концентрации вещества в жидкой и твердой фазах пористой среды; С* и N - то же п условиях равновесия; ¿и и уЭ - вязкость и плотность жидкости при давлении р ; п. - пористость; А‘ - проницаемость; п0 и Jda - пористость среди и плотность чодкости при начальном давлении Ра ; с<а и - пос-

(2.5)

(2.6)

(2.7)

(2.8)

(2.1)

(2.2)

(2.3)

токнпке параметры «долаємост» жидкости и среды; - компоненты козффмциента конвективной дзффузші» учитывающего молекулярну») диффузию и гидродинамическую дисперсию на фронте смешивающегося вытеснения; № £«* - параметри, определявшие диффузионную и химическую стадии ¡nui етик и сорбции.

Равенства. (2.1)-(2.3) представляют собой соответственно закон Дарси, уравнения неразрывности и состояния ли.цкости, а равенство (2.4) - уравнение состояния для пористой среды. Наличие в жидкости вещества учитывается параметрами. и ju. , отличными от их же значений дал чистой жидкости.

Выражения (2.5). и (2.6) являются уравнениями-движения (закон Фика) и баланса, нассы вещества, с одержане гее я в нидкости и в твердой фазе. Равенство, (2.7)) описывает кинетику обмена веществом между Е1ІДКОЙ и твердо^ фазами. Условия протекания процесса предполагаются изотермическими, поэтому температура в (2.7) не входим:. Уравнение изотермы сорбции (2.8) а общем виде записывается в- нг-пвной форме и содержит константи fiw », характеризующие условия; взаимодействия веществ в растворе и сорбенте з. статических условиях равновесия. Обычно, рассматриваются изотермы сорбции в виде явних функций

Ж = fa( ) (2.9)

типа линейной изотера Генри или нелинейных изотер.) Ленгмюра, Фрейндлиха и др.

Общая система уравнений гидродинамики, диффузии н массообые-на (2Л)-(2.8) содерлиї 12 уравнений с наизвостними Р,р,п.с,^, Уі,^ Входяїдио в эту систеиу плотность Г.11ДКОСТИ р0 , вязкость и. , пористость пл ц проницаемость К вообщо говоря ьо являются постоянными, а зависят от концентраций С и А' ; степень этой зависимости различна. Так, например, при фильтрации водных растворов, эмульсий и суспензий налой н средней концентрации (до СО г/л) плотность р* монет измениться в зависимости от концентрации С до а вязкость - до 8$. Пористость п-« и проницаемость К зависят от содержания веществ, поглощенных твердой фазой N . Ве щество в твердой фазе горних пород иоает находиться в форке рист-воримых кристаллических и аморїаіих частиц, дисперсно рассеянных й массе практически нерастворимого материала (случай так наэивасио-г о объемного засоления пород) или и форие растворим/х образе няни?.

ранее выпавших в осадок и покрывающих тонкой пленкой поверхность пор и трещин породы (случай так называемого поверхностного засоления пород). Кроме того, вещество в твердой фазе mojkst образоваться в результате адсорбции растворенных и осаждения взвешенных и эмульгированных компонентов фильтрующихся растворов.

При N/& 4- 0,05 п„ ( £ - плотность сорбированной фазы)в С 4 60 г/л изменения проницаемости не превышают 15-20%* величины ß t/u , п и /с могут считаться практически независимыми от С и N . В этом сдучае системы уравнений (2Л)-(2.4) с неизвестными р , п. ,ß > Vl и (2.5)-(2,8) с неизвестными С , N , UL могут рассматриваться независимо друг от друга,

В работе представлен краткий обзор возможных моделей массо-пореноса в пористых средах. Показано, что в практике гидрогеологических исследований многофакторные модели массопереноса, содержащие нелинейные уравнения равновесия и кинетики взаимодействия жидкой и твердой фаз, не находят применения из-за чрезвычайной сложности определения соответствующих параметров. Обычно наиболее сложная модель массоаереноса включает фильтрацию растворов с учетом процессов гидродинамической дисперсии и линейной обратимой кинетики массообмена.

3. Движение границы раздела разнородных жидкостей и газов в деформируемых средах

Простейшей и в то же время наиболее широко используемой моделью геохимической гидродинамики является модель конвективного переноса, которой отвечает система уравнений (2.ГМ2.0) при Dt- =0, df/!dt=Q. Впервые эта модель рассмотрена Л.С.Лейбензоном в постановке так называемого "поршневого" вытеснения, когда считается, что между вытесняющей и вытесняемой жидкостью существует резкая граница раздела. В последующем были опубликованы многочисленные решения задач в такой постановке для различных технических “ приложений (С.ф.Аверьянов, Ф.М.Бочевер, А.Е.Орадовская и H.H.Лапшин, H.H.Веригин, В.М.Гольдберг, А.С.Малышев, М.В.Филинов, В.И. Шестаков и др.).

Для условий нестационарного движения двух разнородных жидкостей, отличающихся вязкостью, фундаментальной является работа H.H. Веригина, опубликованная в 19Ь2г. Сформулированная в этой работе "задача Веригина" исследовалась математиками и широко применялась

в разработках по фильтрации боды, не^ти и газа. К этой задаче • сводится такие случай равновесного касеообмена при замене пористости ев эффективным значением п = п„ ( /-» Г) 9 Где Г' _ параметр линейной изотермы сорбции.

В диссертации показаны возможные уточнена^ задач»! Веригина за счет болеэ полного учета деформируемости среды!вгуравнении движения границы раздела. Дается оценка предлагаешь уточнениям на примере основных автомодельных решений„ приводятся решения ряда неагтомодэльных задач по двияению границы-1 раздела жидкостей с одинаковой вязкостью»

При различных вязкостях жидкостей /¿L ( £ =1,2), участвующих в процессе неемешивающегося вытеснения, задача определения давлений Pi (•£ „ t ), потоков 9^ ) и координат движущейся границы

раздела £ ( t ) в пласте мощностью т в линейной случав ставится системой уравнений

/у @ Pi _ &Pi . а. — rrt dpi уу _ Кп (3.1)

1 ~^TjQT~

Рг(-Х,0) = Pj(<x>,t) = ро~ const , pt(0,i)" рс- const (3>2)

Pt (£,t)= Рг(£Л) • -ГГ • =» (3.3)

rJi Ох /<_. д-£

Здесь .% - проницаемость среды; С; и fi' - коэффициенты пье~ аопроЕодноети и сжимаемости в зоиая, занятых кидкосткии I и '¿\ fîi - (/"'■’<,)- пористость; ciи о£с - коэффициенты

сжимаемости жидкости и среды; Pj а рс - пластовое давление и давление нагнетания,

В задаче Веригина система (ЗЛ)-(З.З) замыкается кннеиатичеС" кин условие«

ас __ кп д

^ ~ -JT/ ~Dx--------- СЗ-'!'

соответствувщиы иодели несипмяеной сроды. Дня солее ПОЛНОГО УЧ-'Л'Ы дефоркапионмого ренина (3.4) следует заменить йалписоьдо соот<:олс-ниг.-и между количеством нидкостя, иогтупиатам п нл-рст «çjva csiucüüo

.г -0 за время í и разместившимся в порах и упругом объеме зоны

i ' еш

М = n»?(i) + fr*\\pÁ*¿)~ P°]dx (3.5)

1 о о

Уравнение движения границы раздела жидкостей в дифференциальной форме получается из (3.5) и имеет вид

по + р* [ р<(£. i) - Ро]}- - jf-'-(3-6)

отличающийся от (3.4) введением динамической пористости, учитывающей деформацию среды на движущейся границе X = £(t ) .

Получено автомодельное решение задачи (ЗЛ)-(З.З) с условиями (3.5) или (З.б), исследованы его частные случаи одинаковых вязкостей жидкостей, нагнетания жидкости в газосодержащий пласт и нагнетания rasa в пласт, насыщенный жидкостью. Показано, что неучет в (3.4) динамической составляющей пористости может дать ошибку в определении положения контура £ ( ¿ ) до \Ь% в напорных и до 50# в безнапорных пластах. Исследована также аналогичная радиальная задача, имеющая автомодельное решение для схемы линейного источника с постоянным дебитом нагнетания.

Предположение об одинаковой вязкости жидкостей позволяет существенно расширить класс решаемых задач о движении границы их раздела. Для птого случая рассмотрены задачи с усложненными условиями, отвечающими практическим моделям прогноза распространения загрязнений в водоносных породах. В частности для нелинейной задачи безнапорной фильтрации со слабопроницаемым нодоупором показано, что кинематическое условие на границе раздела жидкостей также нелинейно и имеет вид

he [П0 + цг = -Kh(i.i) (3.7)

Здесь h и Ье- напор и его начальное значение; па \\/Jr -пористость и гравитационная водоотдача; А" - коэффициент Фильтрации. Замечательно, что параметры слабопгонш;яе;-ого водоупора в эго уел )»ИС не ВХ0Ц=>Т. /'г~ (3.7) переходит в линейное уело пне

а'!~ачи Неригн'-! i.

В работа рассмотрены задачи двияения разнородных яидяоствП и двуслойных пластах а в пластах со свободной поверхностью с учетом естественного потока подаеиных яод к дополнительных сопротии-лонкя, обусловленные наличием.экрана или слабопрсницаечых оглоче-ы.чй в основании хрянмлкш. Для этих расчетных схем исследовано кинематика границ раядела жидкостей с возвратом к начальному контуру. Показано, что для задач с ослокнекнмчл условиями более удобной. формой урааненнн диияс-ния граници раздела лнляатск интеграль-с ее ислользолшшеч «огут реиатъс.ч ?&цач<і для пластон ОГрШ'Н-чсчиоїі дяшил, а '.акзз при персильн'і-: со аргченн уровне на lumnv-"октург.

•Ц Гидродчч!'**ї:!,рок?к *й«Р8РС!*.я w uaccoodccn іїлкьтрдцмі pacTSopoj* » го™ un: порода:

'î'iІv::■ p^CV'.Opo > r-yr'Vhii ^Ор'ЧДЯХ :< ГріНТЯ.; СОПрОиОКДаО ?~ С” їі.чя н/.'ОііС':?.31."'' р.ч(!С2;'г::;:! 'іЄ::аи№СОїійГ; г,у'МУі2\\ ii'u.iip'--

’;;;і:ааи':г..:,Г'\; ,г;і;спсг) г v.;k ;і і-ло/тїіи’.;;! процессам ~

;.-.'п-п ■•.гі-і\пог'еі\с'пч:< г.ос‘г*<:і-~п',огп кг'.л'їтиа о т^ергшй ізіої î

г>-у';:”;;ч!:^';і;чос,;с" ті.:;сїіЗ,г\::і;і ¡юсилі.:у!;;: ;:;!'іго-;»^!7‘‘тН,і:П' с' с л ^,'U ї'J.: î r f п с г ■ =-1 j : i/c ■•oj, ‘і ^ос.';г_ччі:.Т: '-о-

¡!Гг':лг'.‘г с !-‘Одс/'Я>--: OJгос-д ргіСіглт ■':*< 1-і’;

■' г;;тг‘<ї,ол,'іН>;і-;.-: с ri:va«;ii:i’'vO,'..0!iii1'.:; \r', <)U\r u-ü’.o :'*:03v'c-r:;-':

"'лу.:<ц тг'і 'і '¡г.хт., ;.• о. .■. ! ^¿v;^>П

‘.-/з.Г'.-.-:.'?.і:,М. :П:;дг i .

.і, О- -! '■ •- .її’ .1. ' , . ;^:'лЛЬ , ! !. Г, ■'.

ь. .'■ -с V- ■■■■'.., і.v Рк,і' , і,!’;»;

Г. ї ; : / • н ,і,-> *j р -.:ОК 'ч:г,! ■; до;!:>,!,:ді î\;m;.ui.;îi

чр- ґ: -р-/-, ii-.i-

•:,rc.-uï ■;ч-пг; -.: .■'ччл p-;*. ?•„■■-

с’-- :oi'> с'хгно.г, =..з гг.^-имъ. ро;р/™ьї:а<.і‘>,

omv мі у. ... 'p-v р;;;:-<ггїГ. ; ' іОі = і-"'- ;i m'•■•■■

Гиî'-iJ у .: "> г> : ' є;- ; •/ „

СІЇ і'.од Гс.: 'і ':Ьі,П! :: і гї ■ ,'Гі.и :• ,

і’ ООПОП'''ч ;■/” ііг:'..“ ;sî-і;■ "м.‘

v •; у : •• ■■ ДІ’У'' v. ■ і • ';t s Г :.i

Мд (/С=3/2) и с условием на границе 2 =0 С(0,&)- М0 5(5')/2п;т 7»}? (х = 5/Л) .

г=______£_______= ШК1^.ехп Г- .(1-Ъ)* I , ч

С Мс/птп0гг Ь 9« 1 Цзд» ^

(у3 - , 17= 2,/2 ( 7»= 0£//Стпо^ О - фильтрационный расход; т и пе

- мощность и пористость пласта; Л - коэффициент гидродисперсии) Для центральносимметричного потока

с , - с ; =■ Ш££^1еХр г- (/- у/ 1 (4.2)

3 & 49/5/> ‘

Сопоставление (4.1) с точными решение.™ дает хорошую сходимость результатов.

Для потоков с изменяющейся во времени скоростью, а также для учета "масштабного эффекта" (зависимость коэффициента гидродисперсии от расстояния) уравнения вида -

*=»а> (4.3)

могут решаться в предположении малости градиента концентрации на входной границе с помощью преобразования Лапласа по •£ и формулы обращения Р.Черчиля. В частности решение контактной задачи при

7Э='Оп + Хи, # = <*/■/£

£ =а5егр\*^Щй11, 4.4)

Со ^ *-о . ^о

может быть использовано для прогноза распространения загрязнений в полуограниченном пласте-в условиях неустановившейся фильтрации. Фронт поршневого вытеснения в этом случае находится в зоне квази-стационарного течения и /л¿0\^3 гп ( 30 - повышение уровня на контуре хранилища., л и /и - мощность и гидроемкость пласта,

# - его уровнепроводность). .

При размещении хранилищ отходов в пределах поймы рек, а также ка террасах, в зонах влияния водохранилищ и в других случаях поток подземных вод может менять не только скорость, но и направление

движения. В этих случаях, а такие в ряде других технических приложений преходится иметь дело с возвратно-поступательным движением, погда скорость фильтрации меняет свой знак на обратный и возникает режим знакопеременной конвекции.

В отдельных работах ргжиы знакопеременной конвекции рассмотрен исходя из предпосылки о неизменности параметров гидродинамической дисперсии при изменении знака скорости конвективного переноса (Г.Гарднер, Дг.ДоЕни, Ы.Вилли, М.Ыеррит, Л.Гелхар, И.Коллинз и др-.), что не согласуется с физическими представлениями о механизме формирования зоны смеси в основных моделях гидродиняыичес-;сой дисперсии. Из качественного анализа таких моделей, начиная с модели ТеЯлсра-Эриса для однородной'среды, следует очевидное предположение о том, что при сыене направления движения фильтрационного потока на обратное неоднородность поля скоростей может привести п сжатию зоны смеси, т.з. х эффекту, который противоречит классической модели диффузия. В сравнительно однородных средах этому эффекту будет протисодзйстЕовать релаксационное влияние молекулярного смешения, В моделях, где преобладает макронеоднородность (например, в модели слоисто-несднородного пласта), это противодействие минимально.

Исходя из таких представлений для случая линейного потока дифференциальное уравнение гидродинамической дисперсии следует записывать в виде:

в «•«> в котором для направлений прямого и обратного движения ( £ «1,2) концентрации , скорости Щ и коэффициенты диффузии ^ Ц различны.

Экспериментальными исследованиями (Л.Н.Муратова) установлено, что сжатие зоны смеси и отрицательные значения коэффициента гидродинамической дисперсии имеет место даже в образцах однородного песка, что объясняется частичным сохранением поля локальной неоднородности скоростей в пороЕых каналах.

Ряд решений задачи гидродинамической дисперсии при знакопеременной конвекции в линейном потоке - уравнение (■<7.4) - рассмотрен с помощью модели мгновенного источника, включаемого в действие п момент времени Г, фазы прямого движения длительностью ¿г ■ Тогда

<4.5)

иля фазы обратного движения

С = А/p х ехр\- Г'^п° ~ УЛг/п.~я\3'

* 2МПигс,)+7)АЛ/па 1 4[Ъ,асТ,)+Ъ&Уп.

Получены также решения длл схем непрерывного и'непрерывноимпульсного ввода загрязняющего вещества в первой фазе. .

В радиальных потоках, меняющих направление движения на обратное, концентрация загрязнений во второй фазе при импульсном вводи массы М„ в начале первой фазы определяется выражением

С = _____э- = ехр \-llzL 1 (4.б)

3 4 д if, 4\f,/3f, -*

в котором ^= ?* / 2 , (?0 Qt/nmne) , уэ, = ?/л( ,

% * --¿г - * ) • Л в . % = г,/ге . % = г*/ г«

Vj ис

7а - радиус фронта поршневого вытеснения в конце первой фазы,

^12 ~ паРаме1ГРь' гидродисперсии с фазах, прямого и обратного движения.

Для нагнетательных скважин при переводе их на откачку концентрация в откачиваемой воде при импульсном вводе загрязнителя

Я° _ Сг _ в уу=Ж (4.7)

£ Mo/Wo ZVeW Wo

ч и IV- объемы нагнетания и откачки,

Для схемы кольцевого дренажа хранилищ отходов, устраиваемого как с целью, предотвращения загрязнения подземных вод, так и для ликвидации его, концентрация в откачиваемой воде

с,/с0 = о,5в7!с7с (4дз)

— _ — /л?

п_______ \У- / Г П-\У1 УУс _ гз_7г_ и

На ^ 111-^,х 1 ^“

\Ус -■ объем загрязненной боды в пределах контура дренажа.

Поучение совместного протекания массообменннх процессов с учетом гидродинамической дисперсии при произвольных уравнениях ;;инбтики (2.7) и равновесия (2.8) является весьма слонной проб лемой. Поэтому при аналитическом решении таких задач устанавливается обычно лимитирующая стадия процесса сорбции. По данным іянояества экспериментальных работ при ионном обмене преобладающее влияние даже для сильных ионитов имеет внешнедиффузионное торможение. Аналогично для физической адсорбции скорость процесса так->еє определяется скоростью внешней диффузии, т.е. условиями транспорта реагирующих вещестЕ к поверхности взаимодействия. В этих случаях для описания кинетики ионообменных и сорбционных процессов обычно используется уравнение (ІЗ.А.Бондарев, В.И,Николаевский, В,Н.Шестаков и др,).

= ї(с-с*) (4.*,

Ос

в котором 3" ~ константа скорости процесса ііз&нііодєйстеия; С* -

- концентрация раствора, равновесная количеству вещества, поглощенному к данному моменту среиеня твердо!! фазой, определяемая уравнением изотермы.

Актуальная для гндрогеохішичеекнх прогнозов задача, формулируемая с помоиьв уравнения баланса (И,<;), уравнения кинетики

(4.9) и уравнения линейной изотермы С*=<*М , где и. - коэффициент распределения, рассмотрена для схеми нолусграничениого пласта в точной постановке с решением в виле, удобном для численных расчетов. Получена таете эффективная приближенная форма для условий С (О, і) = С0 , С(; г, О) - С(«, ¿) = Се , М(х,а)~Ме - па Се /оС ■

2/0/5 (4. ¡о)

♦ е^"я/геЧс 4іМі

2 \\ї/Щ

ГДО 7*я /+

Из (4.10) получаются изпестные точные результаты дая 'Частных случаев: % =0, /*=1 - случай гидродисперсии, оС -0„

- случай гидродисперсии и необратимой адсорбции-Преимуществом (4,10) является объединение параметров >¡1 X (иди Т) и У ) в единый комплекс ^ * • Получены также |решения .задачи гидродинамической дисперсии и неравновесного ыассооб;»:спа. длг, пластов ограниченной длины при условиях I и Ш рода на сходе.

П. П1ДР0ГЕ0ХИМИЧЕСК11Е РАСЧЕТЫ В ПР0КНШ1ШМ0Й

гидротехнике

5. Гидродинамические расчеты наземных хранилищ промышленных ОТХОДОБ и стоков

При проектировании наземных хранилищ важнейшей задачей, определяющей в конечном итоге их конструктивные характеристики, является определение возможных потерь но фильтрацию. Эти потери должны быть приняты на уровне, обеспечивающем удовлетворительный по санитарным условиям гидрохимический режим подземных вод в районе сооружения. Фильтрационными расчетами устанавливается режим уровней подземных вод и уровня в самом хранилище. Данные этих расчетов являются гидродинамической основой для прогноза распространения загрязнений в подземных водах.

Методы расчета фильтрации из наземных хранилищ тверпых и жидких промышленных отходов исследовались как в комплексной постановке, так и в виде отдельных задач многими учеными (Ф.ш.Еочевер,

С.В.Васильев, Н.Н.Зеригин, В.И.Гольдберг, ¡З.П.Недрига, А.Я.Олейник, А.К.Орадовская, В.М.Шестаков и др). В диссертации представлены новые результаты, полученные автором по этой проблеме.

При рассмотрении задач неустановиваейся фильтрации из хранилищ использовачея метод фильтрационных сопротивлений, обусловленных неполнотой врезки в пласт, влиянием подрусловых отложений, защитных экранов, дренажей и т.п. Наиболее эффективно вкигг-епие фильтрационных сопротивлений в условия Ц рода на контуре хранили"! в предположении квазиетапионарногс режима в его пределах. Применение метода эквивалентной длины потока мо:-ег дать суь>>отвенчне счкЗки из-за ьведения дополнительно’/ гицроомкооти.

Для режима эксплуатации хранилищ с заданным уровнем решенц задачи прогноза подпора подземных вод и фильтрационных потерь для схемы двухпластового строения грунтов5 имеющей значение при обычно практикуемой эксплуатации второго от поверхности водоносного горизонта. Разработаны споеойы сведения сопряженных задач к задачам типа Римана для удлиненных и круглых в плане хранилищ.

Для последних б линейном потопе подземных вод п^цменадтся принцип суперпозиции решений'.

Во многих практических случаях условие заданного уровня в хранилище не может быть принято из-за особенностей; его эксплуатации в переменном режиме, включающем периоды наполнения' и срабо.'ит (накопители проксгокоз, хвостохрашлища). В. этом случае заданиям является расход подачи стоков или пульпы в хранилище,, а тат?,з расход сброса осветленной жидкой фазы. Наполнение хранилища должно определяться из решения задачи не.установившейся фильтрации, с гра ничнш условием специального типа, учитывающим также аккумуляцию воды в чаше хранишца. Для вывода такого граничного условия, используется очевидное уравнение баланса расходов

0е- О - Оа (5. Г)

где Оа - расход подачи (или сброса) стоков, О - фильтрационный

расход, Оа - интенсивность накопления (или сработки) стоков в

хранилище.

Для хранилищ удлиненной в плане формы шириной В в пласте со слабопроницаекым водоупором такал задача рассмотрена путем решения дифференциального уравнения

* # - в«--*.;=$-■ о - ^ - # -^^57 <5'г>

с краевыми условиями

( Но при I -ТI 4 6/<?

Ь(х,о)^{ , , ,, 15.3)

1 ' \ Ае " \х\ *&!2

дп ( оа, ¿)/ дт - О

I-

т0

о

(5.5)

где Ь и Ь£- прогнозируемый и начальный напор в пласте с коэффициентом фильтрации к, гидроемкостью /и. и мощностью пг1 , Хер -

- средний коэффициент фильтрации слоев под хранилищем мощностью 'г/а и т с коэффициентами фильтрации К0 и К .

В начальном условии (5.3) предусматривается возможный сброс стоков из хранилища с отметки Ье до отметки И„ < Ье, а также разрыв этих уровней, учитывающий переход от стадии свободной фильтрации к подпорному режиму.

Условие (5.5) представляет собой уравнение баланса количеств стоков, поступивших из хранилища к моменту времени t в объем воронки депрессии и в нижний горизонт через слабопроницаемый слой, а также поданных в хранилище за это время. Объем поступившей твердой фазы включается в величину приведенного расхода О0 на единицу длины хранилища. Последний член в уравнении (5.5) учитывает аккумуляцию стоков (или пульпы) в объеме хранилища.

Уровениый режим хранилища и потери на фильтрацию из него в значительной мере зависят от наличия в непосредственной близости контуров питания или стока, а также границы слабопроницаемых пород. В этом случае задача становится несимметричной и ее решение получено отдельно. Система уравнений вида (5.2) для ограниченного пласта между хранилищем и контуром питания (или стока), а также непроницаемым контуром (область I) и для полуограниченного пласта с другой стороны хранилища (область 2) сопрягается условием равенства напоров и баланса промстоков в хранилище.

] + [ Ье ~ (5.6)

- к,(Ы2, ¿) ]- = в ~Сд^1 ’ '

гцз пср и Чср - средние глубины потока подземных вод справа и слева от хранилища.

Полученные решения для схемы полуограниченного пласта исследованы путем аиализп асимптотических и частнь’х случаев (трансформация контура питания в контур стока, максимальный уропень в хрг-

нилище, условия включения гидроемкости ограниченного пласта в емкость хранилища и др.).

Для хранилищ круговой в плене формы в неограниченном пласте со слабопроницаемым Еодоупором задача неустановившейся фильтрации с заданным расходом подачи стоков в хранилище формулируется как (5.2)-(5.5) в осесимметричном выражении. Частный случай непроницаемого водоупора ( 6 =0) позволяет представить (5.5) в дифференциальной форме

2екА^ г0 + Оа = ^0 (5.7)

В такой постановке эта задача исследовалась С.Г.Каменецким, И.А.Чарнш, Г.Купером и др., приближенные соотношения получены автором, а также Ф.М.Бочевером. ■

При учете сопротивлений грунтов основания и экрана хранилищ в соотношение (5.^7) вводится разрыв уровней, с помощью, условпя Ш рода, что трансформирует (5.7) в

-д | ¿/> 1 - 2.>ФСР- (.7-уЛ) .)—^? -/7 (5 0)

^ дг J 2о дг жгг (/ка.0)

При решении такой задачи определены значения изменений напора в пласте, вызванные разрывом уровней на контуре хранилища ^/ ( 2 , £ ) и подачей постоянного расхода стоков ф ( 2 , £ ). Для представляющих наибольший практический интерес динамики уровня в хранилище и фильтрационного расхода, поступающего в пласт, расчетные зависимости имеют вид

(5.9)

-/г =? ./г-

Г ( а, Г)_ Аи [ б о/]) Г 'и; г\- ^и\ 1-е. а\) }, (их, -Д-- т • - ~%г] - тт— ' —зг

О о

0 - 0 г

Л7гV»; = [>!Х(.)) - о.5(4-и-?/)!()))] +

Следствие %= отвечает физически очевидному факту на-

копления разности между подаваемым и фильтрующимся расходами жидкости, вызывающей подъем уровня в хранилище. Гидрогеохимические расчеты наземных хранилищ ведутся с использованием результатов г л. 4.

6. Гидрогеохимические расчеты подземных хранилищ ' промстоков

Ыетоды расчета подземного захоронения промстоков как в естественные водоносные пласты-коллекторы, так и в искусственно создаваемые с помощью взрыва зоны повышенной трещиноватости скальных пород имеют целью оптимизацию сооружений в техническом и экономическом отношениях. Другая не менее важная задача методов расчета -достоверные прогнозы миграции загрязнений в перовое и трещинноы пространстве пород, являющихся объектами природной среды, связанными в той или иной степени с перспективными для использования горизонтами подземных вод.

Несмотря на многообразие применяемых методов расчета при проактировании и осуществлении закачки промстоков имеется возможность разработки единого подхода к определению основных характеристик процесса - режимов нагнетания растворов и пластового давления, а также динамики развития зоны загрязнения подземных вод. Такой подход реализован в диссертации с помощью метода поправочных коэффициентов, согласно которому гидродинамические характеристики процесса (скорости вытеснения, давления, расходы) определяются сначала при условии,' что нагнетаемая и пластовая жидкости однородны, а затем умножением на соответствующие поправочные коэффициенты приводятся к реальным условиям закачки. '

Для вычисления поправочных коэффициентов используются строгие и приближенный решения соответствующих задач. В частности для схем линейного ряда скважин с постоянным забойным давлением и одиночной (или обобщенной при групповой схеме) скважинь с постоянным де~ битом закачки применены автомодельные решения, полученные в гл.З.

С помощью полученных таблиц лопрапочных коэффициентов А; в первом

случае определяются дебит 0~~1о0а и положение контура нагнетания р! 1 \ \

Li.Lt , а танке пластош-:е давления и зона;:, занятых нагнетаемой и иластоио.*} жидкостями • Во втором сяучао

дополнительно находятся рабочие давления в нагнетательных скваш)-?ШХ Рс~ Рсо •

При закачке растворов в горные породы на размер зоны распространения их предельно допустимой концентрации оказывают влияние процессы гидродинамической дисперсии к сорбции растворенных з нагнетаемой хидкост!! ведаете. Поглощение этих веществ горными породами путей адссрбцла или ионного обмена уменьшает скорость движения границы загрязнения подземных вод и, следовательно, увеличивает полезную емкость пласта-коллектора. Гидродисперсия, наоборот, содействует распространению загрязнения с большей скоростью. Удобной формой учета этих процессов в гидрогеохимических расчетах также азляегсп поправочных коэффициентов; основные из них показа-

ны я таблице.

Таблица

Классификация основных факторен формирования зоны загрязнения подэемннх вод при подземном захоронении промстоков

№№ j ^именование j Индекс ¡Группа ¡Поправоч-j Координата

,пп 4 фактора ¡фактора(влияния|ный коэф~|фсонта IlJJJt

^ ' i .¡фактораjфициент j '

I. Различие вязкостей нагнетаемой и пластовой жидкостей А Изменение скорости J'ti ^Eo(t)

2, ■Равиовесный масса-•обмен движения франта л* K?oU)

3. Различие плотностей нагнетаемой и пластовой жидкостей % Б Размыв концент- рационно- •Ч А/о Cí)

4. Гилродш: ам:;чес ка я дкеперсИЯ D го фронта и изменение его i i ! -S 1 Лъ£„и)

.S. Неравновесный мас-сооог/еч (кинетика сорбции) к Л ЛJo(t)

6. Перетекание в другие пл;:стк или до-ПОЛ-ШТРЛЬНОС П.1ТЭ- иис.- подаемкг'л; ро- д?.г.;н другого сос- £ h хаШ)

При необходимости учета одновременного действия различных фэкторов (многофакторные модели) их ободей результат оценивается произведением соответствующих однофакторних коэффициентов. В ЭТОМ случае следует иметь в виду, что при перемножении коэффициентов, относящихся к различный группам влияния, факторы группы Б вводятся при действительной скорости движения фронта, определенной с учетом факторов группы А.

Методы расчета подземных хранилищ промстоков (нефтепродуктов, сжиженных газов и др.) в скальных горных породах образованных взрывом и дополняющих хранилища в естественных водоносных пластах в районах, где такие пласты отсутствуют, имеют свою специфику.

Это связано, в перву» очередь с существенной пространственной неоднородностью пород в зоне разрушения взрывом и в зоне повышенной трещиноватости. Задачами гидродинамических расчетов рассматриваемого типа подземных хранилищ являются:

- определение динамической емкости хранилища, равной объему пустот в столбе обрушения (или в полости) и объему трещин.и пор в зоне повышенной трев&шоватости, заполненных нагнетаемой аидкостьв в данный момент времени;

- определение давлений нагнетания проыстоков в период эксплуатации хранилища (включая случай циклической эксплуатации);

- при возможной связи с соседними водоносными горизонтами определение эффектов сорбция или других видов физико-химического взаимодействия проыстокоэ с породами.

В диссертации рассматриваются методы расчета пэдзешшх хранилищ в скальных гор!¡их породах, разработанные автором и дополняюамо аналогичные исследования НЛ1.Веригина, В.С.Саркисяна и др. Обоснованы основные расчетные схемы и их параметры как по данный исследований на Невадском испытательном полигоне (США), так и по данным опытных работ, проведенных с участием автора на полигоне в районе г.Семипалатинска. В частности установлено, что распределение проницаемости и трещиноватости в области влияния взрыва имеет сложный характер, который может быть аппроксимирован эмпирическими зависимостями (ступенчатой, линейной, экспоненциальной и др.).

Рассмотрены задачи определения распределения пластового давле* ния и положения контура нагнетаемой жидкости при сферической геометрии- течения |фИ осредненной и изменяющейся по ступенчстоцу к

гиперболическому закону проницаемости в зоне повышенной трещиноватости для однородных жидкостей. Для случая неоднородных жидкостей , отличающихся аяэкостыо /л, при изменении проницаемости пород по гиперболическому закону К - cz/z ( а - постоянная) задача имеет автомодельное решение, в котором положение контура нагнетания при постоянном дебите д

Песаедовани также случаи нагнетания жидкости в газонасыщен-ннй шааст и газа в Еодонаскценный пласт. '

Для расчета подземных хранилищ в скальных горных породах, разрушенных взрывом, в случаях любой геометрии потока для произвольных зависимостей проницаемости и трещиноватости от координат покапана возможность использования метода обобщенных фильтрационных сопротивлений. При этом режим фильтрации в зоне повышенной трещиноватости считается жестким, а в зоне ненарушенной породы -упругим. При граничном условии I рода на контуре полости задача для давлений во внешней зоне трансформируется в задачу с условием Ш рода на ее границе, включающем суммарное сопротивление зоны повышенной трещиноватости. Для случая фильтрации однородных жидкостей коэффициент массообмена в этом условии постоянен, а для случая фильтрации неоднородных жидкостей зависит от времени соответственно закону движения границы раздела нагнетаемой и пластовой жидкостей; При граничном условии Г1 рода на контуре полости задача упрощается, т.к. это условие в силу жесткости зоны повышенной трещиноватости переносится без изменения на ее границу. Переход к давлениям в полости производится с учетом сопротивления зоны повышенной трещиноватости.

7. Прогнозы растворения солей в основаниях

В практике строительства гидротехнических сооружений нередки случаи, когда в их основании и береговых примыканиях залегают растворимые горные породы. Ути породы могут быть представлены в виде

(6.1)

Д - коэффициент сжимаемости, параметр находится из транс-

f у у/7 Я

цендентного уравнения '¡f G = oßi/i<zn0af.

гидротехнических сооружений

пластов и отдельных линз, а также в виде массивов водопроницаемых или эодоупорных пород, содержащих дисперсно распределенные растворимые включения.

Инженерные проблемы, возникающие при строительстве гидротехнических сооружений сводятся в рассматриваемом случае к оценке интенсивности растворения солей, их пинаса в ихжний бьеф и обусловленного этим ослабления основания, сопровождающегося дополнительно росток фильтрационных расходов и механической суффозией. Расчеты процесса растворения солей являются, таким образом, основой для прогноза устойчивости гидротехнического соорузения, БОП-водимого в конкретных гидрогеологических условиях, и для разработки соответствующих инженерных мероприятий по предотвращения выщелачивания пород.

Наиболее полно в настоящее время разработаны метода расчета растворимых пород, содержащих дисперсно распределенные во всей объеме соли (С.Ф.Аверьянов, Н.Н.Веригин, Н.П.Куранов, В.П.Недрига,

А.Е.Орадовская, Д.Ф.Шульгин и др.). Для случаев пластового залога-ния растворимых пород (гипса, каменной соли и др.) получены отдельные теоретические решения простейших задач при различных допущениях (Н.Н.Веригин, А.Е.Орадовская и Ф.М.Бочевер, А.Н.Патрашев и

Н.Х.Арутюнян и др.).

Для случая объемного засоления пород существующие решения задач дополнены автором болое строгой постановкой с условием Ш рода на входе в пласт (полуограниченной и ограниченной длины). Рассмотрены также закономерности растворений заполненных трещин и многопластовой гнпсоносной толщи. Задача растворения стенок тре-цины ставится при достаточно общих предполояениях. Учитывается нестационарность формирования поля минерализации и тензорный характер коэффициента конвективной диффузии с главными значениями 7^1,2 , отвечающими направлению скорости и перпендикулярному к нему. Вместе с тем имеются допущения: скорость фильтрации V постоянна по длине трещины, не учитывается увеличение раскрытия трещины в процессе растворения. Последнее допущение вполне приемлемо в случае компенсации растворившегося объема деформацией породы под нагрузкой а зоне тела плотины. Процесс растворения и выноса солей из трещины в таких условиях описывается краевой задачей нестационарной конвективной диффузии в прямоугольной области ОС ,

т\ дгС , -т-) д*С бс „ дс /г, т\

~д^~ + ^ ду7 " ^ ас " ^ Ж (Л1) .

С ('.Г, у, (7) = С(Х, Ц1) = Со С0Л5^ (7.2)

с(о,у,£) = дс(Е,у^)/дх = дс(хЛ,£)/ду = 0 (7.3)

С(Х,у,1)- концентрация, /г,, - пористость заполнителя.

Общее решение в виде рядов для распределения концентрации, диффузионного потока и интенсивности раскрытия стенок при их рает-ворении имеет довольно сложный вид, поэтому рассмотрены приближенные модели.

Первым предположением является допущение, что трещина имеет неограниченную длину ( ). При условии П рода на границе

•X = £ в большинстве задач такого типа это допущение ведет к минимальным погрешностям. В этом случае решение задачи существенно упрощается, его анализ показывает прямую зависимость пути насыщения трещины гипсом от скорости фильтрации и обратную зависимость ОТ величины коэффициента диффузии Т^1 . Лимитирует процесс насыщения трещины величина коэффициента поперечной диффузии1 2), , поэтому следующее упрощающее предположение заключается в том, что при длительных процессах фильтрации речной воды через заполненные трещины или в многослойной гиисоносной толще передний фронт растворителя проходит значительное расстояние £(р £■ и процесс раство-

рения в трещине идет о основном в зоне, где влияние продольного диффузионного переноса не сказывается. Это позволяет принять 23, 0, что автоматически включает также первое допущение. Ос-

редненная по сечению трещины концентрация получается

- £(2п-1) , г -ИЬ- (7-4)

Из (7.4) вытекает простая опенка размера зоны активного растворения ( С/С0 С 0,95)

(7.5)

Переход к модели объемного засоленая осуществляется осреднением концентрации по сечению трещины в (7,1) с последующи использованием предпосылки диффузионного пограничного слоя толщиной <5 (сг, і ).__Тогда уравнение (7.1) становится одномерный с источнике'» Ц {С-С ), где не является в общей случае констан-

той. Оценки, выполненный на основе решений задачи (7.1)-(7„3), показывают возможность представления в ридэ

Использование для прогноза растворснки заполнении трэщпн постоянных значений %'> — 71"/к ограни««ьавгчгя облгс-гг,» -7- я/?! > Ы ь небольшими рнекршчшли ‘і’рєдіїї: Нг ^ 5 ийч ^/Аг 4 С:-, м.-^цоах-

ггл отих значений, а татаз для многослойных гипеоносні!/. следует использовать более ^ффегашные рзами-.я вида (7

Прогноз растсореи«к пластов гипса, гілп какз.шоП сочи, оплг«*-вдгсс горизонтально в осноиании гпдрптйкнйЧйегш? соорггехи;;.. ю*ч«~ бтся наиболее сложной задачеі-і «оннекчшшоі; д»!ф.;'«!Кіа, чю склагпо с больши.» тру,в.ноз-ск.ш катбиатическпго характера д?.:-:з пои ««иодь-эовошш чиилсниих ьетодог. СД./иЦугаЙ, Г.Е.Уг.сч'еиичГ; и Д:’.1.). г1"люа задача з стационарной посишопко при посп-омкно. і зпачодн хо^їй.;.'.:--сита д:;:іфу;:ии раисгіатлазазас'і- С'Н.Н?!к<рушсі к >ч.И ...Патрм'ла^'а ;а-.о.— кодо<1 ъ красной зьдочь от коордг.нат сйл/уч-а ан:»л.урзя«** ї!£і.!/ьі;цг.і коордкі:а'і';ні зкьилогсзциаг:!! ~ ¡■уьмпи; тої";:. Ліії-о.оо;) С'ї.ір":';--Лі-:ио:;і’.::а паи'іолі-у озщун пс^ч-аьиг.к;' Зс'да*пі >;ал:о:і^і:г!і:сз ¡¿г..< смї:,і"ах ^зру оо.1: .'зт.- ф”л:.";ч:3!д:;а ат“;;^1'К'и:ль::о ^зо^им'.'л<,з;," •■п іл:ль ХУ;/, ГЬ'ОТІІ'-ІСЇ. Оі.З. умччГ'..-:.'./ "..чіі і і-'-'’

;юс'.гь ігроце-а ■ :: зуїч^ '^ос-іь іго;-1-їі-і.чтііі-:іо-

Зкіі ог скооо^лч їлі'оЯ пз,т;:од .. д/.чьлз;.;лі-. -

■сг. і^іІ.лалріі'Гїо:.; пргі ¡.'.поп;,-; сс‘.п:^?і д/.уті.мрргг:: то-.ії-;;.:.-; г.,'3‘--

ззрок у, порілС;^-; срі-Д'--'-

Для ир'миючьчоі, ф:\ог.'■’:■* ^оім-уса пр:: улзтг.'р;..; ч.з;• -

о:; ил.?.!;’.-*,* солі: в зго «с-.юши:» у^«го»и;и«г «¿сяочзрг^осо у, с.’іч.г.:;; огп*ого:иш>них коорлячч? V'* , Ч:г :«*гч»т гм

¿/•/і, •• ^ «‘/І' Ъ'-!> ' V о'/, * ■ <іч\ о- ¿:‘

Здесь: К - коэффициент фильтрации пород основания, V - скорость фильтрации, ъ0 - пористость или трещиноватость,

- главные компоненты тензора конвективной диффузии, 1?г = х9/к и Ч*г - Ч>/к - приведенные потенциал скорости фильтрации и функция тока, 6 - время.

Таким образом, областью определения С ( , 4>г , £ ) является

область приведенного комплексного потенциала скорости фильтрации СОг~ %+ Из решения гидродинамической задачи мокет быть определена скорость фильтрации У = Щ%, ^г), как некоторая функция координат области Сл)г , поэтому уравнение (7.7) является линейным дифференциальным уравнением второго порядка с переменными коэффициентами. 1 '

Так как область является прямоугольником, краевые условия

С (%. %, О) = С(%. Цг>1)= С0 (7.8)

С(~Н,%1) = дс(% 0,1)/дУ£ = дС(0,Ц.г)/дЦ=О (7.9)

эквивалентны (7.<!)-(7.3), поэтому при соответствующем осреднении коэффициентов в (7.7) получается решение в виде, аналогичном.решения задачи растворения заполненной трещины. Если, в частности, предположить, что перенос растворенной соли в состояниях близких к стационарному осуществляется за счет поперечной диффузии, получим распределение концентраций в основании флютбета

То *

£ = / - -г > —skü^sL, Ä

. L° пТГ Чг

и величину подрастворения пласта соли

(7.10)

S = '-.PzViCo Q l-nVfgi ^ (7Л1)

' "Н

Зпесь-Н - декствуясий напор, Q - полный расход фильтрации, (¡0 _

- объемный нес растворяющейся соли.

Разрпботвчная методика расчета растворения стенок заполненных трсцим испочьзотлась для оценки {аст»орения гипсов р основании ;<?—:ГсТ¡грикгвнског* :'логи-:н, продета пленных слоями, ориентирован-

ними под углом 45° к вертикальной плоскости, нормальной створу плотины. Но результатам прогноза суммарного растворения гипса и осадки сооружения приняты решения по конструкции плотины.

Ш. МЕТОДУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ РАСЧЕТНЫХ .

ПАРАМЕТРОВ

8. Методы определения гидродинамических параметров горных пород

Гидродинамические (фильтрационные) параметры горных пород и грунтов в значительной мере определяют достоверность гидрогеологических прогнозов при проектировании сооружений промышленной гидротехники. Они определяются на основе методов теоретической геогидродинамики и используются в мелиорации и гидротехнике для расчета фильтрации из водохранилищ и каналов„ накопителей промстоков и хранилищ отходов промпредприятий, для прогнозов подпора грунтовых вод и подтопления территорий, для обоснования к расчета фильтрации в теле, основании и береговых примыканий гидротехнических сооружений, а также в других областях техники (водаснабнении, горной деле, геотехнологии, добыче нефти и газа к др.)с Исследования по методам определения гидродинамических параметров многочисленны; они обобщены ы монографиях Н.И.Веригина, Б.В.Боревского,,

Б.Г.Самсонова и Я.С.Язвина, Р.Д.Бабушкина, П.Я.Плотникова 85 ВЛ1. Чуйко, С.Н.Бузшова и И.Д.Умрихина, Д.Г.Нульшзна к Ю.А.^яснихова, В.А.Мироненко и В.Ы.Шестакова, коллектива авторов под редакцией В.¡¡».Шестакова к Д.Н.Башкатова, а также под редакцией. Н.К.Вернгм-на с участием автора.

Гидродинамические методы исследования водоносных пластов с целью определения их фильтрационных параметров и скважин дпч оценки их продуктивности, состояния фильтров и призабойной зоны пласта весьма разнообразны как по технологии и схеыэ эксперимента, так и по применяемому оборудованию. Если соизмерять эти методы по трудоемкости и времени, затрачиваемому на исследование, то условно можно выделить группу методов, где эти затраты минимальны. Метода этой группы изотопу называют экспресс-методами, подразумевая под этим достаточно быстрое определение ограниченного числа параметров. Эго особенно актуально при гидрогеологических исследованиях на

больших территориях (в мелиорации, в районах промышленной и жилой застройки, в зонах влияния крупных источников загрязнения подземных вод-накопителей промстоков» хранилищ твердых отходов и др.).

В диссертации с этих позиций представлены результаты исследований автора по экспресс-методам, которые рекомендуются:

- для детализации пластов в плане и разрезе, если основные их осрвднеяныэ характеристики получены путей более фундаыенталь-них гидродинамических исследований (например, по методу кустовой откачки);

-- для получения предварительных сведений о параметрах пластов при их опережающем опробовании в процессе бурения скватин;

- для фиксации изменений параметров призабойной зоны и фильтров скважин в процессе их эксплуатации и в результата проведения ремонтно-восстановительных работ.

Разработанная методика позволяет вести обработку данных экспресс-кспытшшя пластов в режимах восстановления уровня поело мгновенного налива или откачки в скважинах, налива или откачки с постоянным дебитом, изменения дебитов скважин, включая их остановку, и при испытаниях в комбинированном режиме. Для несовершенных скважин в основу положено решение вида (5.9)-(5Л0) с отнесением обобщенного сопротивления к фильтру скважины, даны методические рекомендации по реализации обратной задачи определения параметров.

Определение экспресс-методами трех неизвестных параметров (водопроводимости кт, гидроемкости /и. и сопротивления 'и? ) невозможно. Вполне надежно определяется лишь один параметр, второй при этом является оценочным. Поэтому экспресс-методы должны комбинироваться с другими методами исследования, включая кустовые. Рассматриваются, например, случаи, когда;

- Значение- суммарного сопротивления £ известно заранее.

Этот случай возможен тогда, когда есть уверенность, что сопротивление, обусловленное конструкцией фильтра i£s , незначительно, а сопротивление, обусловленное степенью вскрытия водоносного пласта

, может быть найдено по одному из известных методов.

- Значение $ определяется по данным кустовой- откачки с применением скважин типовой конструкции. Полученный результат затем переносится на все другие скважины в предположении, что производство работ по их сооружению не влияет на величину Вторая составляющая общего схин-эфйекта может быть в этом случае еычис-

лена по известным размерам фильтра сквазиш и положению его в пласте.

- Значение параметров кт иju известно. Этот случай встречается при оценке падения производительности водозаборных скважин в процессе эксплуатации, а такие при определении эффективности применения различных методов воздействия на фильтр и призабойную зону скважин с целью увеличения их проницаемости (реагентная обработка, физические метода, гидроразрыз пласта и т.п.).

Сокращение числа определяемых параметров достигается такке^,, введением сопротивления в приведенный радиус фильтра = Ъ>6 ' ,

что соответствует предложению Ю.П.Борисова. При эток точное решение (5.9)-(5.10) приводится к случаю % =0, исследованному многими авторами. Гидро^мкость /-L и сопротивление образуют комплекс = /¿Q t после оценки которого находится водопроводи-мость пласта Л'т .

Сопоставление результатов опробования сквакин экспресс-методами на ряде объектов, в ток числе на Щемиловском полигоне ВСЕГШ1ГЕ0 (В.С.Алексеев, А.Д.Нурааненко), с результатами, подучен-нши по данным одиночных и кустовых откачек показывает их удовлет-ворительнув сходимость.

При исследовании пластов большой мощности скваиинаш с коротким фильтром, а также для условий опережающего опробования, приток жидкости к забо» сквакины имеет сферическую геометрии. Для испытания таких скважин экспресс-уетодани предложена методика обработки опытных данных, основанная на решении соответствующей задачи неустановквыейся фильтрации. Частный случай ^ =0 рассматривался В.С.Саркисяном и Ю.Д.Тарощиным.

9. Ыетоди определения гвдрогеохимических пары-ттроь горных пород

Дифференциальные уравнении ыйссоперенсса и их параметры получены в гл.2 при условии однородности к сплошности среды. Их применение к реальный природным объектам требует специального обоснования из-за наличия ь природных условиях фильтрационной неоднородности горних пород и грунтов, обусловленной изменениями фаниаль-ной обстановки, осадконакопления, выщелачиванием и другими причинами .

При лабораторных исследованиях имеют дело со структурной микронеоднородностыэ, обусловленной случайным характером упаковки частиц породы в образце, Получаются довольно высокие значения коэффициента гидродинамической дисперсии (23 = 10~^-10° сы^/сек), что требует обязательного учета эффектов дисперсии при экспериментальных исследованиях, особенно при необходимости расчленения с эффектами массообмена.

При исследованиях для прогнозов движения растворов в условиях естественного залегания горных пород и грунтов должен учитываться уже другой порядок неоднородности - структурная макронеоднородность, которая обусловливает при полевых исследованиях рост коэффициентов дисперсии на 2-3 порядка в зависимости от масштаба опытных работ. Наряду с коэффициентами макродисперсии в модели массопереноса используются параметры, отражающие процессы обмена массой растворенного вещества, в том числе поглощение объемом пор малопроннцаеыых включений, застойных зон и тупиковых пор, адсорбционное или ионнообменное поглощение и др. Для практики гидрогеологических исследований в модель массопереноса включаются обычно три основных параметра: обобщенный коэффициент макродисперсии Т> (или .А ), эффективная массоемкость породы /Ь и константа скорости массообмена у . '

Методы определения гидрогеохимических параметров, особенно коэффициентов дисперсии, претерпели в последние годы значительную эволюцию (Ф.М.Бочевер, Н.Н.Веригин, В.А.Мироненко,-А.А.Рошаль,

В.Г.Румынии, В.М.Шеотаков и др. в СССРс Л.Гелхар, Г.Гриссак, В. Меррит, ГЛ1икенс, Е.Судицки, Е.Фринд и др. - за рубежом). По параметрам массообмена в горных породах и грунтах имеются отдельные результаты, связанные с аналогичными исследованиями в химической технологии (В.В.Кафаров, Г.М.Панченков, В.М.Шестаков, О.Левенш-пиль и др.). В диссертации рассмотрены некоторые методы определения параметров массопереноса, дополняющие имеющиеся предложения.

В лабораторных условиях определяются, в основном, массообменные характеристики (параметры изотермы и константы скорости поглощения); коэффициенты дисперсии находятся с целью выделения кинетических факторов образования зоны смеси. 3 работе представлены методы определения парг/етров в статических и динамических условиях эксперимента при равновесном массообгене. При различных режимах контактирования раствора с образном породы находятся г.ре-

дельная емкость поглощения! и параыотр лкнойноЯ изотерам. Для динамических опытов пргдускатрпвазтся возможность учата размера оторочки г! смешения во входной камора прибора.

Наиболее актуальная задача определения параметров неравновесного иассообиана и длнгрягческих условиях при непрерывной вводе раствора реализуется с поыощьв приближенной модели (4 ЛС), Диффузионный критерий Пекло § и комплексный параметр массообмо-на r¿ * находятся по форцулаи

4’ = А Же */ем , '/*= ( 1-<2£а £<*/% Г (9.1)

• «ч. 'Y

в которых (■ - наклон выходной кривой при V =1, i-ю - 6ü гориаон-' тальньл асимптота. Дифференциация параыогра 7~ па составлиюшз производится по даянии статических опито» (определение а ),

• Приемлемость приближенных соотноиан;н! (9.1) подтверждена ькспершептальиыия исследованиями по фильтрация рзадьних растворов из хвостохрашшща чероа граЕИйна-гаяечниз грунти с «зякопес-* чамислш заполнителе:« (кароонатность 28%). Хорсхоа согяедодоши: икается с рзэультатаын обработки опытны;: ,цг-н:ив: негоден: к-гадкл!-ной поискоьой оптимизации (С.Н.Йшксьва)«

Оярзделвнйо параметров гидродинакичоохоЗ дкскерсни р под^лых условиях кшс* самостоятельное значение» к осуадствлпат.ся с нсполь-аонанпе:.: заыпекмоетей гл. 4 при кустовыс гкдрогсо^п;Л1чсс1;1Г?. ясслй-досгиилх. Методика oápaííos;;« дан.чьк vnxvcvp'Apyzvoii результат.*».и опытных работ на дьух объоидо:-’ - на поингоио "Га.уя-З’’ ¿к-уж.::

\, л районе ^E0CT0xpaui;;¡i,t.v'- Днгы«>Я а 1вда:к:;стааа. Нои лоздшю.'! касттабо исследований (10-2Ом) коэффициента гидродчна.'.П|Ч«с!а»Й диспирсш в срвднеэйрнкстих посках кмегат зна-ченил 0,09-0„И и, а d гравийно-равечних грунчах с супесчаным зааояннтоясг« - ¿s8’3,&:;, Большие возможности а проблем идентификации гидрегаохииичое--них парааетрои иисет иатец статистических kosjshtob, что снязшю с ростов трудностей примонсния аналитических реализаций иат-еиатнчзс-ких иодолей иассоасреноск с переходом к моделям болео ш:со'.:ого порядка (неравновесный кассообнен. планокиз потокаг среди с двойкой порастостьи и др.). Интенсивно разрабатцсас-иы« и запдачее;соП технологии (B.ñ.Katbapos, П.ПЛ'уи’лцккЙ, П.В.Розен„ Д.Хщпмсльблау и др.) этот нотод при.уен«!! автора;: ií оадачоя геохимическо!: пц-ро-дянагнкл. Используется осномкоэ прзмгтеесгйо кзтодм - гог»~о;;ностг.

обработки дойных эксперимента по аналитнчзсхим моделям в області! сгіірч'іорнул изображений. Таїш:.? образам искгтдоатся наиболее трудний а «*текатачбс;«й: отношении этап перехода с? кзобродеиая н

Ор-.ПЧ'ЧЛЛу,

С цо.опю пзтода когаїтоз реализуйте» процедура определения периметров Достаточно стекгш: моделей гидродинйыэтэской дисперсии 5 ропі:ов?е:;ого кассообчена пр:*. нэпзпссгнсй ларанее фор:.:с зклпуаьса йсс.да шдакатор? в поток,, з ргдкошкя: потоках, з трезкиоягто-порпсткг средах к др. Для г;одояа гадродкнггжчаекой днелерешг >и н^ратчюпесного ^асссобмз;!;.*. в радиальном лото;?«?

«*

7г| - ;'Л':.:С ~ -- . 7^ г- (па3)

С/ и /

с(г,а) = Лг(г,0) = с(о°.1)~0, c(o,l)=^b(t) (2.4)

(обозначения а гя.,4}, лмепшей чрезвычайно сложное ранение, непригодное для обратим задач, перина кокенты выходной кривой С (С ) иолсжение центра тяяести ¿¡¡г „ дисперсия 6^ , коэффициент асимметрии CL И эксцесс ß КЇ.ІЄЮТ вид:

~ Ll$r ~ ¿І& ( /+ ¡¿.К ) (9.5)

<^= -rh-( 1+2\) + 2*& (І + 2Ї*+5Ґ) (9-6)

Ск 0 • О

^f(T* й + "V (9.7)

+ (fl*+ /^ї3+ 75V+ mx5)

.fi‘ßp-(U^J)^^r[UÜfÜ‘+ <9-8>

+ 2s(2ot+3)(^ + 2X*+ 5A3j] +

b ¿ny U' ¿U C-f + x 75^+ Зл™‘+

*- ^ 6‘ ■ ¿ta, (+ ¡ox V //¿Г+ ям X+j • ?щ‘+ з -¿г/о J *)

В приведенных выражениях

1“-^' и = * гг^= —**?=**(/+£)

%н- расстояние до наблюдательной сквашшы.

При 3" подученные соотношения отвечают случаз равновесного ыассообмена, описываемому ыоделыо Гидродинамической дисперсии с эффективной пористостью г1э<р . При получается более прос-

тая модель гидродинамической дисперсии с активной пористостью По. Следует отметить, что с помощью моментов можно дать оценку приближенных решений задач, для которых строгие решения ь оригиналах неизвестны, но имеются выражения в бидз изображения.

• 10. Заключение и вывода

Комплексное изучение процессов движения и трансформации загрязненных сточных я подземных вод в горных породах и грунтах районов расположения сооружений промышленной гидротехники производится на теоретической основе геохимической гидродинамики с помощью гидрогеохимических расчетов, позволяющих выполнять прогнозы гидродинамического и гидрохимического режимов подземных вод, разрабатывать аффективные системы защитных мероприятий. •

В результате исследований, проведенных автором, обоснованы теоретические положения геохимической гидродинамики применительно к задачам, решаемым в промышленной гидротехнике, созданы метода расчета процессов массопереноса в горных породах и метода определения основных параметров используемых математических моделей. Обобщение полученных результатов исследований и их внедрения в практику проектирования и строительства позволяет сделать следующие выводы:

I. Геохимическая гидродинамика объединяет принципы и метода подземной гидродинамики, теории диффузии и химической кинетики, имеющих в настоящее время хорошо развитую научно-методическую базу. На ее основе в работе сформулирована обобщенная система дифференциальных уравнений массопереноса, выделены частные случаи и формы уравнений кинетики физико-химического взаимодействия, опре-

делены основные параметры процессов, действующих при фильтрации загрязненных подземных вод (фильтрация, гидродинамическая дисперсия, сорбция и ионный обмен, деструкция и др.).

2. Наиболее простой и распространенной моделью массопереноса является схема "поршнепого" вытеснения для несмеашвающихся лсидкос-тей с учетом равновесного массообмена. Как следует из выполненных исследований фильтрации двух разнородных жидкостей уравнение движения грвнмцы их раздела при использовании линейной теории упругого и гравитационного режима отличается от аналогичного уравнения

в классической "задаче Веригина". Для сохранения баланса жидкости (нагнетаемой в пласт и разместившейся в пределах контура вытеснения) это уравнение долдно включать в себя параметры гидроемкости пласта,(упругой или гравитационной). Анализ полученных таким образом автомодельных решений показывает, что пренебрежение гидроемкостью пласта монет дать оанбку при определении положения контура внтйонения до 16^ для напорных и до ¡50$ для безнапорных пластов. При использовании нелинейных уравнений фильтрации, з тем числе для фильтрации со свободной поверхностью при наличии слабопроницаемого водоупора, уравнение движения Гранины раздела в форме Н.Н.Веригина строго выполняется в случае равенства гидроемкости и пористости.

Для практических расчетов движения контуров загрязненных подземных под можно пренебречь различием вязкости жидкостей. Это допущение позволяет рассмотреть более сложные актуальные задачи с учетом естественного потока и дополнительных фильтрационных сопротивлений в основании наземных хранилищ отходов.

3. На движение растворов в горних породах и грунтах существенное влияние оказывают гидродинамическая дисперсия, обусловленная неравномерностью поля локальных скоростей потока в неоднородных средах, и процессы массообмена, включающие все виды физикохимического взаимодействия в системе раствор-порода. Эффекты гидродинамической дисперсии и неравновесного массообмена включаются в прогнозные расчеты с помощью полученных приближенных решений, удовлетворительно согласующихся с точными. Рассматриваемые в традиционной постановке модели дополнены изучением зависимости коэффициентов лисперсии от времени, обусловленной режимом Фильтрационного потока и мнгютнбик« о-Ь'-екточ. Впервые предложена и исследована модель гидродинамической дисперсии при, знакопеременной конвек-

ции э фильтрационных потоках, изменявших направление на обратное.

4. Наибольшее распространение в практике ликвидации жидких и

твердых отходов производств получили наземные хранилища, являющиеся активными источниками загрязнения окружающей среды. Применительно к этим сооружениям главной задачей гидрогеохимических расчетов является прогноз динамики процессов подпора подземных вод5 подтопления -земель и потерь на фильтрацию, которыми определяются в том числе масштабы загрязнения подземных вод. В работе для этой цели изучено влияние режимов эксплуатации хранилищ и литологии пород в их основании, включая элементы противофильтрацконной защиты. Дополнительно к обычно применяемой схеме фильтрации из хранилищ с заданным в них уровнем (в общем случае зависящим от времени) сформулирован новый подход, заключающийся в постановке на контуре хранилища условия баланса расходов подачи, аккумуляции и фильтрации промстоков. Эта расчетная схема в большей степени отвечает реальным условиям эксплуатации хранилищ. •

5. Надежным способом выведения наиболее агрессивных и высокоминерализованных промстоков из биосферы является их подземное захоронение в глубокие водоносные горизонты, неперспективные для использования в других целях. Для комплексного гидрогеохимического расчета этих сооружений, определяющего забойные и пластовые давления и развитие зон загрязнения подземных вод,рекомендуется метод поправочных коэффициентов, позволяющий вести суммарный учет основных действующих факторов (различие вязкости и плотности нагнетаемой и пластовой жидкостей, гидродинамическая дисперсия, мас-сообмен и др.). •

В стадии исследований и опытно-промышленных работ находятся подземные хранилища промстоков, создаваемые в скальных горных породах взрывами большой мощности. Для этого типа хранилищ на основе теоретических и экспериментальных исследований, решения ряда соответствующих гидродинамических задач (в том числе автомодельных для изменения проницаемости по гиперболическому закону) предложены метода расчета забойных и пластовых давлений и контуров заполнения зоны повышенной трещиноватости пород. Эффективным является использование предложенного метода обобщенных фильтрационных сопротивлений, снимающего ограничения на геометрию потока и вид экспериментального закона изменения проницаемости пород.

6. Общей для гидротехнических сооружоний любого назначения является проблема строительства на засоленных породах и использования засоленных грунтов в элементах конструкций. Прогнозы растворения солей выполняются методами геохимической гидродинамики; они определяют устойчивость сооружений, состав и параметры противо-фильтрационных мероприятия, В работе рассмотрены модели растворения пород при их объемном засолении, растворения заполненных трещин и многопластовой гипсоносной толщи. В последнем случае показано, в частности, что размер зоны активного растворения определяется тремя параметрами: скоростью фильтрации, раскрытием трещин и коэффициентом поперечной дисперсии. Задача растворения заполненных трещин при использовании предпосылки диффузионного пограничного слоя может быть сведена к задаче выноса солей из породы с объемным засолением.

Для растворения горизонтально залегающего в основании сооружения пласта соли или гипса наиболее общей постановкой задачи мас-сопереноса является модель плоской двухмерной фильтрации с произвольными формами флютбета, учитывающая нестацлонарность процесса растворения и тензорную зависимость коэффициента гидродинамической дисперсии от скорости фильтрации. Эта модель реализуется'переходом к линейному уравнению с переменными коэффициентами для области комплексного потенциала скорости фильтрации.

7. С учетом высокой степени изученности методов определения гидродинамических параметров водоносных пластов в работе исследованы экспресс-методы, позволяющие при относительно небольших затратах проводить детализацию параметров в плане и разрезе на больших территориях, в том числе з зонах влияния сооружений промышленной гидротехники. Разработанная методика определения параметров применима к режимам испытания пластов мгновенным наливом или откачкой, наливом или откачкой с постоянным дебитом в скважинах, а также при изменении их дебита, включая остановку. При использовании опорных .кустовых откачек возможно определение трех параметров

(водопроводимости и гидроемкости пластов, а также сопротивления несовершенных скважин). Для испытания пластов большой мощности скважинами с коротким Фильтром, а также при опережающем опробовании, рекомендуется методика, основанная на решении соответствующей задачи сферической Фильтрации.

8. Проблема определения гидрогеохимических параметров горных пород наиболее актуальна при прогнозах ыассопереноса б районах источников загрязнения подземных вод. В применяемых на практике моделях пород и грунтов достаточно использование четырех параметров: обобщенного коэффициента макродисперсии, эффективной массо-емкости породы, коэффициента распределения вещества мевду фазами и константы скорости поглощения массы. В работе предложены методы определения этих параметров в лабораторных и полевых условиях, при разработке которых использован широкий спектр рекимов опита и расчетных схем. Универсальным является метод, основанный на использовании статистических моментов выходных кривых концентраций. Он позволяет вести обработку опытных данных по сложным моделям, используя решения в операторных изображениях не прибегая к аналитической реализации.

' 9. Внедрение результатов исследований по проблеме применения

методов геохимической гидродинамики к расчетам, проектировали» и строительству сооруконий промышленной гидротехники позволит на основе достоверных гндрогеохимических прогнозов принимать и осу-, ществлять оптимальные технические решения по защите подземных вод от загрязнения. Результаты, полученные ь работе, использовались проектными (ВНИПИпромтехнологни, Гидропроект, Сопзгяпроводхоз, Латгипропром и др.) и изыскательскими ШГО "Гидрсспецгеологил'1) организациями. Внедрение осуществлялось па предприятиях ііинхиипро-ма и Минатомэнергопрома СССР с оценкой экономической эффективности по ряду объектов. Долевой экономически} эффект от внедрения разработок составил 6,3 ыян.руо., с том числе по построенным'сооружениям около 3,0 млн.руб.

Список работ по теме диссертации

1. Неустаиовивтаясл фильтрация в горизонтальные дрены при осупении торфяннх месторождений напорно-грунтового питания. Прикл. мех. и техн.физика, 1360, ).' 3, с.201-204.

2. Определение водопроницаемости грунтон в полевых условиях.

Ннн.-физич.цурная, 1551, тЛУ, № 10, с.71-78 (соавтор Н.И.Гамаюнов). .

3. Приближенное решение задач неустановившейся фильтрации методой итераций. Торфяная промышленность, 1061, № 2, с.7-10.

4. О снижении пьезометрических напоров в подстилающих дренируемые грунты водоносных горизонтов. Прккл.мех. и техн.физика,

1962, № I, с.137-142 (соавтор Н.И.Гамашов).

5. Методика расчета гидрогсояогичесхйх параметров водоносных пластов при опробовании их опытной скважной. Изз.ВУЗов, геология и разведка, 1964, ¡? 5, с.105-112 (соавтор Н.К.Гамаюнов).

6. К расчету промывания засоленных почв. Тр.ксординац.сове-щак. по гидротехнике, 1967, внп.35, с.27-36 (соавторы Н.Н.Веригин, Г.И.Шапииская).

7. -Уотте (Зчез^юп о/ Всос/'с-гпссаЕ НиНгос/ипатса. 6еаега£.&5$ат-

9 9 ф

$?у о/ Вет. ёгосАе/-гия{гу, руга-^акоп., еггарога£со/г>

Ио.ттебчу. РибЛ-сокоп а'78, &еп1етис}дг) весруие, /Р68. (соавтор; НН. Веригин).

8. Задача об инъекции иидких отходов з горные породы с учетом различия физико-химических свойств нагнетаемой и пластовой жидкостей. Ш Всесоган.съезд по теорет. и прикл.механике. Аннот. докл., М., "Наука”, 1966, с.63 (соавтор Н.Н.Веригин).

9. Диффузия и массообмен при фильтрации жидкостей и газов в горных породах. Ш Всееоюзн.съезд по теорет. и прикл.механике.

Аннот.докл., М., "Наука", 1968, с.67 (соавтор Н.И.Веригин).

10. Определение содержания металла в подземных водах при одномерной фильтрации через трубообразнке рудные тела. Изв.ВУЗов, геология и разведка, 1968, !."■ 10, с.96-103 (соавтор С.П.Албул).

11. Методы определения фильтрационных параметров. - В кн.: Развитие исследования по теории фильтрации в СССР под ред.Кочиной, М., "Наука", 1969, с.209-236 (соавторы Н.Н,Веригин, Е.С.Дзекцер).

12. Диффузия к массообмен при фильтрации жидкостей в пористых

средах. - В кн.: Развитие исследований по теории фильтрации в СССР под ред.Кочиной, М., "Наука", 1269, с.237-314 (соавтор Н.К. Веригин).

13. Геохимические расчеты процессов подземного растворения

руд. Изв.ВУЗов, Горный журнал, 1969, № 5, с.3-5 (соавтор Н.Н.Веригин). ■

14. О расчете неустановившегося притока подземных вод в строительные котлованы при открытом водоотливе. - "Труды ВОДГЕО”,

1969, вып.22, с.47-53.

15. Фильтрация из водохранилищ и накопителей промстоков с изменяющимся во времени уровнем. Сб. "Динамика сплошной среды"„ вып.2, СО АН СССР, 1969, с.83-90 (соавтор Н.Н,Веригин),

16. 0 закономерностях движения солей в грунтах зоны аэрации. Материалы межведомственного созещания по мелиоративной гидрогеологии и инж.геологии5 Минск, 1969, выпЛ, с,50-51 (соавторы: В.Н. Веригин, В.С.Саркисян, Г.А.Шапинская).

17. Определение коэффициентов молекулярной диффузии растворов в пористо-трещиноватых породах. Тр.коорд.совещании по гидротехнике, Ленинград, 1970ц вып.48, с.290-300.

18. Растворение и вынос солей в основаниях гидротехнических

сооружений* Тр.коорд.совещаний гш гидротехнике, Ленинград, 1370, вып.48, с.263-276 (соавтор Н.Н.Веригин). •

19. Конвективная диффузия и растворение солей в потоке подземных вод с переменной скорость». Тезисы докладов совещания по применения ыатематич.методов и ЭШ с мелиорации и водном хоз-ве, М., 1969, с.150. ■

20. Методика определения фильтрационных параметров грунтов по данным опытных наливов в несовершенные сквакинн. Тезисы докладов совещания по применении математич.методов и ЭВМ г. мелиор. н водном хоз-ве, М., 1969, с.172«

21. Метод расчета закачки промытпенных сточных вод в горные породы при различиях свойств нагнетаемой и пластовой жидкостей. -"Труды НОДПлО" г ¡л,, 1970, вып.27, с.48-57 (соавтор Н.И.Веригин).

22. Метода фильтрационных расчетов гидромелиоративных систем, ¡а., "Колос", 1970 , 440с (соавторы: Н.Н.Веригин, С.Б.Васильев,

Б.А.Глейзер, Г.А,Разумов, В.С.Саркисян).

23. Прогноз химического состава воды в подземных водозаборах,

расположенных вблизи источников засоления и загрязнения. Материалы

I Респ.научно-техн.совещания 23-26 дек., 1969, Киев, "Наукова думка" s 1970, вып.1 (соавторы Н.Н.Веригин, А.С.Малышев).

24„ НеустановиБшаяся фильтрация из экранированных водохранилищ и накопителей промстоков. Изв.АН СССР, механика жидкости и га-з&0 1971, №6, с.165-170. .

25. Определение сопротивления несовершенны* скватш (скин-зф-

фекта) по данным мгновенного налива или откачки и налива с постоянным дебитом. "Труды ВОДГ'ЕО", 1972, вып.6, с.193-209. .

26. Автомодельное решение задачи сферической фильтрации жидкости и газа в неоднородном пласте. - "Труды ВОДГЕО", 1973, вып.37, с.70-72.

27. К теории дисперсии я неоднородных пористых средах. Тезисы докладов секции "Математические методы и моделирование в мелиоративной гидрогеологии", СО АН СССР, Новосибирск, 1973, с.92.

28. Неустановившаяся фильтрация в выработке сферической формы с учетом аккумуляции жидкости. Тезисы докладов секции "Математические методы и моделирование в мелиоративной гидрогеологии”, СО АН СССР, Новосибирске 1973, с.93-95 (соавтор Ю.Л.Тарощин).

29. Методы определения физико-химических параметров литологи-

чесян неоднородных грунтов по данный полевых исследований. Тезисы докладов секции "Математические методы и моделирование в мелиоративной гидрогеологии", СО АН СССР, Новосибирск, 1973, с.36 (соавтор Н.К.Голованова). .

30. Инфильтрация атмосферных осадков и утечек в грунтах зоны аэрации. Инженерные изыскания в строительстве. Реферат.сборник, сер.Г1, 1973, вып.2(20), с.48-53 (соавторы F..H.Веригин, Д.Ф.Шульгин)

31. Теоретические основы исследования фильтрации в горных породах методом индикаторов. Доклады на ХУ конгрессе МАГИ, Турция, 1973 (соавторы Н.Н.Веригин, O.K.Носова).

32. Фильтрация из водохранилищ л прудов, М., "Колос", 1975, с.303 (соавторы H.il.Веригин, С.В.Васильев, Г.А.Разумов).

33. К расчету фильтрации из накопителя промстоков в полуогра-ничениом пласте.- "Труды ВОДТО", 1375, вып.48, с.75-78.

34. Диффузия и неравновесный уассообмен при фильтрации в районах наземных и подзочнчх- хранилищ промстоков (линейная задача для- пелуогрпниченного потока). - "Труды ВОДГЕО", 1975, вкп.54,

с. Ш-24 ( соавтор А. С.Maлгаеп).

35. Диффузия и неравновесный массообмен при фильтрации в районах наземных и подземных хранилищ промстоков (линейная задача

для потоков ограниченной длины). ~ "Труды БОДГ'ЕО"0 1975, вып.54, с.25-39.

36. Определение коэффициента конвективной диффузии МЄЇОДО!.! .

моментов по данным полевых исследований. - - "Труды В0ДГЕ0”,, 1975, вып.54, с.54-71 (соавтор Н.К.Голованова). ■

37. Приближенный расчет двияения жидкостей в зонах повышенной трещиноватости. - "Труды В0ДГЕ0”, 1977, вып.63, с.29-34 (соавтор

A.С.Малышев).

38. Гидродинамические и физико-химические сьпПстьа горных пород. Ы.„ "Наука", 1977, с.271 (соавторы Н.Н.Веригин, С„В.Васильев,

B.С.Саркисян).

39. Кинетика процессов подземного растворения металлов и солей в поиисто-трещинонатш; срздах. - "Трудн ЮДГЕО", 1977, ьцп.70, с.21-24.

40. 0 методике определений гидрогеологических параметров по

данным экепресс-иселедоваяия иесоо&риздишх скоашп. - Труды В0ДГЕ0", 1977, сил.70, с. 13-46. ’

41. Эксперимент:)льноо определение пирамотроа диффузии и сорб -

ции в пористых средах. - "Труди В0ДГЬ’0:1, 1977, вып.бо, c,3í>~ctí (соавтор И.П.Веригин). ‘

42. Фильтрация нсодпородніж кядкостей :> vpsuunoaat-ux породах с изыеиявдиинея в про стран с т но параметрами,, Доила, і\ и И Меаду.їарод-ногсі симпозиума по фильтрации воды с nopucwx средах, Кпег-, ^Наукова думка"» IS7G, випЛ, с,102-1ЇО (ссазмри Н.Н.Всдогод, B.C. Саркисян).

43. Иетод пркблжеиного реион:ш радиняьних задач ксивочтпв-

ной дифрузии. Тезисы докладов Всесоюзного совэдеийя-сеампсра по краевым падачам теории фильтрации, л'овло. 2Й.-;.чя-1 иліій, IWS» с.Ш. * ’

44. Рекомендации rio определзшга фильтрационных нарзштроы

горных »юрод и грунтов методом оксиресс-налиг-а и несозесйипнт сквалыш, ВНИИ ВОДГк’О, Г379, с.03 (соастоии ü.CJmükcvsv,

А.Д.Курм.'иіен!;п).

45. Нелинейные зьдач:! фил грации :фа кгшшии полижпух гсі<--ннц. У Всссоаэпнй съезд но TGopovüu&cuüñ и up!UMA’;:!g:i t:3.4vi:.r::ii