автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Системный анализ гидролитосферных процессов региона г. Лермонтова

На правах рукописи

ЦАПЛЕВА ВАЛЕНТИНА ВИКТОРОВНА

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ГИДРОЛИТОСФЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ РЕГИОНА Г. ЛЕРМОНТОВА

Специальность: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (вычислительная техника и информатика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 НОЯ 2012

Пятигорск - 2012

005054506

005054506

Работа выполнена на кафедре «Управление и информатика в технических системах» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пятигорский государственный гуманитарно-технологический университет»

Научный руководитель (консультант): доктор технических наук,

Официальные оппоненты:

Колесников Анатолий Аркадьевич, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге, заведующий кафедрой синергетики и процессов управления

Ефимов Николай Николаевич, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) в г. Новочеркасске, заведующий кафедрой «Тепловые электрические станции и теплотехника»

Ведущая организация: ФГУГП «Гидроспецгеология»

Защита диссертации состоится «22» ноября 2012 г. в 14 часов 20 минут на заседании диссертационного совета Д 212.208.22 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге (ТТИ ЮФУ) по адресу: 347928, Ростовская область, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д-406.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Южный федеральный университет».

Малков Анатолий Валентинович

Автореферат разослан «

2012 г.

Ученый секретарь диссертациионного совета, д.т.н., профессор

Целых А.Н.

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Основу курортных ресурсов Кавказских Минеральных Вод (КМВ) составляют минеральные воды. Разнообразные источники загрязняющих веществ наносят водным ресурсам огромный вред.

Разведка и разработка урановых месторождений на склонах горы Бештау значительно повлияли в первую очередь на состояние подземных вод региона гЛермонтова и на радиационном, и экологическом состояние всего региона КМВ. На участке южного склона горы Бештау в донных отложениях и почвах дачных участков выявлены концентрации радионуклидов, в подавляющем числе случаев, превышающие допустимые значения. Поэтому, несмотря на то, что регион Лермонтов является месторождением лечебных минеральных вод, использование минеральных вод этого месторождения ограничено. В процессе эксплуатации происходит систематическое снижение динамических уровней, тем самым осложняются как условия разработки месторождения, так и общая экологическая ситуация в районе. При падении уровня давления до некоторого критического, происходит попадание радиоактивных отходов в гидролитосферу. В этом случае, гидролитосферные процессы должны рассматриваться как объекты управления.

В работе предложена методика управления уровнем водоносного горизонта в эксплуатационных скважинах, обеспечивающих заданное понижение уровня водоносного горизонта на Бештаугорском месторождении минеральных вод, при котором не будут нарушаться качественные показатели минеральной воды.

Работа выполнена в рамках научно-исследовательской тематики связанной с дальнейшим геологическим изучением Бештаугорского месторождения минеральных вод.

Цель и задачи исследований

Целью диссертационной работы является:

- системный анализ гидролитосферных процессов региона г. Лермонтова;

- составление прогнозных моделей развития гидролитосферных процессов рассматриваемого региона.

Для достижения указанной цели решены следующие задачи:

- Выделены основные факторы, влияющие на гидролитосферу рассматриваемого региона.

- Разработаны математические модели, описывающие

взаимосвязи гидроминеральных «пластов», грунтовых вод и техногенных отходов.

- Разработаны системы оперативного контроля и управления гидродинамическим режимом и качественными показателями минеральных вод.

- Составлены долгосрочные прогнозы развития гидролитосферных процессов.

Методы исследования и достоверность полученных результатов

В работе использовались численные методы математического моделирования, методы теории автоматического управления, глубинная скважинная расходометрия.

Достоверность полученных научных положений и выводов доказана теоретическим обоснованием и подтверждена согласованием с результатами полевых опытно-фильтрационных работ и экспериментальных исследований на объектах (Бештаугорского месторождения минеральных лечебных вод).

Основные научные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. математические модели, описывающие взаимосвязи основных техногенных факторов и параметров гидролитосферы рассматриваемого региона;

2. методика расчета максимально возможных уровней понижения депрессионной воронки для региона г. Лермонтова, при которых не нарушаются качественные показатели минеральной воды;

3. методика определения количества радиоактивных отходов, которое может попадать при эксплуатации водоносного горизонта без нарушения гидродинамики пласта;

4. синтезированная распределенная система управления водозаборными скважинами.

Научная новизна работы

1. Выявлены основные факторы, влияющие на гидролитосферу региона г. Лермонтова.

2. Математически описаны взаимосвязи основных факторов и параметров гидролитосферы рассматриваемого региона.

3. Рассчитаны максимально возможные уровни понижения депрессионной воронки для региона г. Лермонтова, при которых не нарушаются качественные показатели минеральной воды.

4. Синтезирована распределенная система управления параметрами депрессионной воронки.

Практическая значимость и реализация результатов работы

Все методики, рассмотренные в работе, доведены до конкретных конструктивных предложений и могут быть использованы в инженерной практике исследования гидроминеральных «пластов» различного региона КМВ.

Указанные методики построения математических моделей распределенных процессов внедрены в учебный процесс Пятигорского государственного гуманитарно-технологического университета по специальности 220201.65 «Управление и информатика в технических системах» (используются в курсовом и дипломном проектировании).

Разработанные положения могут быть использованы при построении математических моделей и систем управления на других геолого-гидрогеологических объектах. Результаты работы использовались при оценке эксплуатационных запасов.

Апробация работы, публикации

Результаты работ докладывались на научно-технических конференциях:

1. Международная научная конференция «Системный синтез и прикладная синергетика» (г. Пятигорск, 2009)

2. XI региональная научно-практическая конференция «Дни науки» (г. Пятигорск, 2010)

3. Национальный научный форум «Нарзан-2011» (г. Кисловодск,

2011)

По теме работы опубликовано 9 научных статей.

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 141 наименование, 3-х приложений. Содержание работы изложено на 149 страницах, содержит 37 рисунков, 5 таблиц.

II СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Обосновывается актуальность проблемы управления техногенными процессами в гидролитосфере, поставлены цели и задачи исследования, выделены объект и предмет исследования, научная новизна, практическая ценность работы и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе «Описание гидролнтосферных объектов»

рассматриваются процессы фильтрации, описаны гидродинамические

законы движения воды, особое внимание уделено взаимосвязи: Техногенные отходы-Грунтовые воды-Гидролитосфера, а именно региональным закономерностям формирования качества подземных вод, рассмотрены модели массопереноса и определение геомиграционных параметров.

Приведен обзор существующих на сегодняшний день методов описания гидролитосферных объектов и проблем, с которыми сталкиваешься при решении задач миграции в сложных природных условиях, да и при моделирования в гидрогеодинамике в общем.

Во второй главе «Описание объекта исследования» даны общие сведения Бештаугорского месторождения минеральных вод, которое дифференцировано на пять участков. Приведена схематическая карта месторождения. В геологическом строении принимает участие комплекс осадочных пород от верхнеюрских до палеогеновых, прорванных нижнемиоценовой интрузией г. Бештау, внедрение которой сопровождалось образованием многочисленных, главным образом радиальных и диагональных разломов, и зон повышенной трещиноватости пород. На рис. 1 представлены гидрогеологические подразделения в районе г.Лермонтова.

Рис. 1. Вертикальный разрез Бештаугорского месторождения

Объектом управления выбран верхнемеловой водоносный горизонт Бештаугорского месторождения минеральных вод, на котором добыча минеральной воды осуществляется пятью эксплуатационными скважинами, а измерение уровня понижения давления с помошью пяти наблюдательных скважин.

Для оценки состояния окружающей среды региона г. Лермонтова были исследованы данные о загрязнении техногенными отходами следующих ресурсов:

• Шахтных (технических) вод.

Поверхностных вод.

• Почвы.

Подземных вод.

Для оценки влияния техногенных отходов на гидролитосферу в целом необходимо было в первую очередь оценить уровни загрязненности территорий, влияния горных выработок и отвалов на загрязнение подземных вод.

Одним из источников техногенного загрязнения подземных вод региона Лермонтова являются подземные выработки (штольни) и отвалы высокорадиоактивных гранитоидных пород из них на г. Бештау, а также карьеры, разрабатываемые для добычи строительных материалов.

На юго-западе г. Бештау один из таких отвалов находится южнее устья штольни № 32 у подножья г. Шелудивой. Его западный и южный откосы граничат с садовыми участками. Площадь отвала составляет 90 тыс. м2. В юго-восточной части г. Бештау расположены штольни № 42 и № 16 с отвалами, составляющими ориентировочно 56 и 26 тыс. м3 соответственно. Отвалы штольни 42 мало отличаются по радиоактивности от вмещающих гранитов, достигая лишь на локальных (1-3 м2) участках значений 80-100, иногда до 120 мкР/ч (по радиометру). Штольня 16 имеет два отстойника рудничных вод и достаточно высокий уровень радиоактивности отвала, достигающий от 40-60 до 120-150 мкР/ч, а в отдельных пятнах до 250 мкР/ч (по радиометру).

К юго-западу от приустьевого участка расположены два отстойника штольневых вод, площадью 525 кв. м и 1150 кв. м, которые практически целиком оконтуриваются изолинией в 0,6 мкЗв/ч, с максимумами мощности дозы по берегам до 0,85-0,94 мкЗв/ч. Придонные отложения отстойников представлены желевидно-коллоидной формой накапливаемых илов, которые, по сути, являются среднеактивными жидкими радиоактивными отходами, так как илы содержат первые проценты урана (1,54 - 2,22%).

Подведя итоги по общей оценки влияния техногенных отходов на подземные воды, радионуклидов в первую очередь, можно отметить, что подземные воды г. Бештау характеризуются как комплексным насыщением ЕРН, так и моноэлементным, достигая чрезвычайно опасных уровней для питьевых вод.

Но так как заборные скважины расположены в некотором

отдалении от Г.Бештау, то поэтому эти источники загрязнения имеют влияния на качественные показатели добываемой минеральной воды. Поэтому регулирование уровня водоносного горизонта связано с тем, что именно этот параметр оценивается как один из основных при изучении гидролитосферных процессов, т.к., при достижении уровнем некоторого критического значения происходит попадание радиоактивных отходов в гидролитосферу.

Постановка задачи исследования на физическом уровне следующая: имеется пять эксплуатационных и пять наблюдательных скважин, требуется синтезировать закон управления уровнем водоносного горизонта в эксплуатационных скважинах, используя частотный метод синтеза, обеспечивающий заданное (минимальное) понижение уровня водоносного горизонта в наблюдательных скважинах.

Третья глава «Математическая модель объекта исследования».

Водоносный горизонт - это объект с распределенными параметрами. Поведение такого объекта существенно зависит не только от времени, но и от пространственных координат. Математическая модель такого объекта описывается сложными дифференциальными уравнениями в частных производных, при этом параметры, входящие в модель, зависят от пространственных координат (скорость движения в водоносном горизонте, коэффициент фильтрации И.Т.П.).

Модель представляет собой двухслойную толщу, разделенную относительно водоупорными отложениями, на два водоносных горизонта. Верхний горизонт является грунтовым, нижний - напорным. Между горизонтами имеется гидравлическая связь, характеризующаяся параметром перетекания. Верхний горизонт имеет инфильтрационное питание за счет атмосферной влаги.

Забор минеральной воды производится из верхнемелового водоносного горизонта, из пяти скважин, общий дебит составляет 1000 м3/сут, расчетная схема представлена на рис. 2.

Рис. 2. Расчетная схема

Решение задачи массопереноса требует знание скорости фильтрации, и решение ее, осуществляется в два этапа. На первом решается задача геофильтрации, в результате которой определяются скорости фильтрации и расходы потоков между центрами модельных блоков. На втором — собственно задача массопереноса.

Математическая модель объекта управления записывается в виде:

_,,„ ¿(У^я.) ¿(¿„-¿у,)

Л 1 Л2 ф2 ск1

к,, с1Н. . К. ан, к,, с!Н,

' " ау ' 21 сЬ '

г// ' ¿х2 сіх сіу1 (¡у ск1

-1 + иО;

¿г

Л 2 А2 ¿у2 Л2

(іх ' •"2 «Ее ' * ^ (1С2 ,, ,Лй,-(ІСг) V 2 ■ <1С2 <ЦРу-<1Сг) V„-¿С2 ¿(Д. -¿С2)

—і = 1 / Я * ( 4 ' —^ - -- +-----—--+--т-

Л сЫ1 сіх 4у2 сіу йЬ2

-- - и>);

ск

где: 77/ ц2- упругоемкость пласта;

- коэффициенты фильтрации по соответствующим координатам, (¡=1,2);

Я/ - функция напора, (¡=1,2);

п -активная пористость;

£>х, Оу, Д- коэффициент гидродинамической дисперсии;

С/ - концентрация исследуемого компонента;

ХиЛу/Ли - компоненты скорости фильтрации по соответствующим координатам, (¡=1,2);

/(-водоотдача;

а - параметр, характеризующий интенсивность внутрипластовых обменных процессов.

Уравнение (1) дополняется условиями однозначности, представляющими собой совокупность начальных и граничных условий.

Граничные условия (внутренние и внешние) устанавливаются на основе целого комплекса геолого-гидрогеологических, геофизических исследований и буровых работ.

Начальные условия формируются в следующем виде: г = 0, 2 = 0, Н = Нст, где Нст - статический уровень в водоносных горизонтах.

Если бы начальные условия были заданы в следующем виде: I = 0, 0 = 0, -У = 0, в этом случае естественная пьезометрическая поверхность уровня подземных вод рассматривается как нулевая, расчеты ведутся в понижениях, и после завершения вычислений, полученные срезки уровня даются в виде схемы распределения понижений или накладываются на статическую поверхность, в результате чего получается искомая схема распределения динамических уровней. При изучении процессов миграции, массопереноса, задач экологического плана, необходимо иметь решение не в понижениях, а в напорах.

В этом случае, когда на модели задается начальное распределение статической поверхности, и расчет ведется не в понижениях, а в напорах, задача становится несколько сложнее. Дело в том, что естественная поверхность зеркала подземных вод формируется под воздействием не только латеральных, но и вертикальных перетоков. Если вертикальные перетоки не задать на модели, то со временем, в силу закона сообщающихся сосудов, естественная поверхность превратится в горизонтальную плоскость. Иными словами требуется проведение дополнительных расчетов с целью определения вертикальных расходов и заданием их на модели.

Граничные условия для Бештаугорского месторождения следующие (рис. 3):

Граница Б2, захватывает подножие горы Бештау, куда стекаются радиоактивные (среднеактивные по урану с процентными его содержаниями) и высокотоксичные (мышьяк, свинец, бериллий, другие элементы) отходы, представляет собой границу первого рода.

Границы 81 и БЗ, из-за интрузии (геологическое тело, сложенное магматическими горными породами), принимаются как закрытые, или ГУ И.

Граница 54 - контур постоянного напора, рассматривается как ГУ I.

Рис. 3. Схема граничных условий модели (где БІ, БЗ: ГУ-ІІ, <3=0; Б4: ГУ-I, Н=соп5І; Б2: ГУ-ІІ, С^сопбі; 85: ГУ-ІІ, С^соїШ (скважина))

Условия на границах водоносных и слабопроницаемых пропластков выражает закон неразрывности движения (закон Дарси), и записывается в виде:

<ш Ах,У,г о

к .—1-----= к

и ¿г г,/ + 1

¿Я. ,(х,у.г.,0 і + Р " і '

к (іС,{х,у,2,,і) = к

СІ2

ан|(х,у, - = г,,О (к

(Ш 3(х,у,г = г,,1) (к

0<х<Хь0<у<Уі

сЬ.

, 0=2),

= 0,

0,

с1С^(х,у,2 = Z^,í)

= 0,05,

сіС2(х,у,г = 23,/)

0,

(2)

В работе рассматриваются две математические модели. Первая приведена выше, решается в напорах и находит максимально возможные уровни понижения депрессионной воронки для каждого региона КМВ, при которых не нарушаются качественные показатели минеральной

воды.

Вторая модель решается в понижениях, т.к. основной задачей

изучения подобных объектов является создание технологической схемы разработки, согласно которой осуществляется эксплуатация. Данная технологическая схема предусматривает обоснование оптимальных режимов эксплуатации.

В этой связи в общей задаче управления геологическими объектами можно выделить два аспекта. Первый связан с решением задачи оптимизации и направлен на обоснование режимов эксплуатации, обеспечивающих минимальное воздействие не геологическую среду. Второй - непосредственно с обоснованием и реализацией системы управления, обеспечивающей достижение поставленной задачи.

Математическая модель представлена в следующем виде:

* 71 ( £&2 Л* -*1 ск '

-Р З.М-ЗЪ,у,,г,)-,

ск

¿1 12 v (к йу1 ск2

(3)

0<х<х^0<у<уь,0<г<г/, 0=1>2),

где: ц- коэффициенты упругоемкости коллектора и относительно

водоупорных пород соответственно;

Ру скорость движения воды ]-го водоносного пласта; кукушку - коэффициенты фильтрации по пространственным координатам; 5у.г,0- понижение уровня (от статического) в водоносных горизонтах и водоупорах, -понижение уровня в точке расположения ¡-ой водозаборной скважины ( пять водозаборных скважин расположены вблизи границы ъ = г2 и опущены внутрь пласта на величину размера фильтра (50 метров)), 8{х1-,у„2,^-функция, значение которой равно 1 при х=х1,у=у„г= 7/., а в остальных случаях значение 6(х„у,,:,)= 0;

х;,у„2,=координаты ¡-ой водозаборной скважины (¡=1,2,3,4,5). Условия на границах водоносных и слабопроницаемых пропластков выражает закон неразрывности движения (закон Дарси), и записывается в виде:

йг ~ сЬ

Км " 1 ' .0=1.2), (4)

¿5,(*,><,г = г,,/) = , (х,у,г = г2,о

¿г

0<х<Хь0<у<У,.

Граничные условия на контурах месторождения, выражаются через соотношения:

0.

сіх

= Л ' =0, , (¡=1,2).

4у йу

Начальные условия записываются следующим образом: Б/Х,уа,( = 0) = 0, 0=1,2).

Составлена дискретная модель.

Четвертая глава «Моделирование гидролитосферных процессов» посвящена методике и результатом моделирования.

Решение дифференциального уравнения в частных производных выполнялось численными методами.

Геометрические и физические данные объекта исследования, используемые при моделировании объекта управления были выбраны следующими:

Геометрические данные объекта управления приведены в таблице 1. (значения параметров заданы в системе СИ).

Таблица 1

Конструктивные параметры

Хь Уь

30000 30000 650

Физические параметры, используемые при моделировании объекта управления были выбраны следующими (с учетом верификации модели объекта управления):

упругоемкость пласта: т]*=гц = 1-5-10"7 1/м., ^2= 2-Ю"7 1/м.;

коэффициенты фильтрации по соответствующим координатам:

К кх, кг= 0,20 м /сут., 0=1,2);

активная пористость: п=30\

коэффициент гидродинамической дисперсии:

Д,, Оу, Сг=0,01;0,2;0,4;

шаги дискретизации по координатам: дх = 200 м, ду = 200 м., дг = 50м;

эффективная мощность пласта от=90м;

коэффициент разделяющих глинистых прослоев задавался равным (А= 10"5 м/сут.).

При моделировании была задана концентрация загрязняющих веществ равной 1. И результаты моделирования продемонстрировали динамику изменения концентрации любого радионуклида в процентном соотношении от времени.

Контроль за экологическим состоянием подземных вод на территории данного месторождения осуществляется по сети наблюдательных скважин (пяти), они расположены в 200 метрах от заборных, что было учтено при моделировании.

На рис. 4-5. представлены изменения концентрации радионуклидов во времени.

Рис. 4. Миграция радионуклидов

Время, сут

122; 1715 220Í 26SÍ 31SÍ 3675

Рис. 5. Изменение концентрации радионуклидов через 10 лет

Пятая глава «Синтез распределенной системы управления гидродинамическими процессами»

Результатом работы стала система оперативного контроля и управления гидродинамическим режимом и качественными показателями минеральных вод, которая позволила рассчитать максимально возможные уровни понижения депрессионной воронки для данного региона, при которых не нарушаются качественные показатели минеральной воды.

Формально рассматриваемая задача описывалась следующим

образом - имеется объект управления, у которого определены вектор входных воздействий и вектор функций выхода. Требуется синтезировать регулятор, обеспечивающий перевод вектора функции выхода в наперед заданное состояние, путем управления вектором входных воздействий.

Общая схема системы управления рассматриваемым объектом приведена на рис.6.

Контроллер

Рис. 6. Структурная схема системы управления (ЗУ - ззадающее устройство, НБ - нелинейный блок, УМ- усилитель мощности, ИУ - измерительное устройство)

Входным воздействием на систему управления является желаемое понижение уровня, которое связано соотношением с расходом: J.183-Q, 2.25-а* •/

km R2 -(1 + 1.78-b-t/fi*)

Изменяя расход, управляем понижением уровня в зоне заборных скважин.

Функцией выхода системы управления служит текущее понижение уровня в зоне расположения контрольных скважин S2(x,y = y,z = 550 ,г) .

Вычислим частотные характеристики объекта управления. Для этого представим входное воздействие S, (х„у„ 0 (понижение уровня в зоне расположения заборных скважин) в виде:

Si = Si(i)-<5(Xj=x* ,yr--i)=Cm-COS (ч/ц-Xj), (6)

где Sm - Значение обычно выбирается в пределах 10% от рабочего состояния;

.г,=2 дх/. у*, Zj=550 м. (¡=1,2,3,4,5)- координаты расположения заборных скважин.

Вид функции к¥п(г/ = 1,°о) выбирается, исходя из граничных условий,

Найдем реакцию объекта управления (82(л,у = у,2 = 550,т)) на каждую составляющую ряда (6).

Для определения реакции (построения частотных характеристик по выбранному числу пространственных мод 77 = 1,3) была составлена численная модель объекта управления, с помощью которой определялась реакция объекта управления (8г(л,>' = >-,г = 550,г)) на каждую составляющую ряда (6)

Рис.7. График функции выхода

Рис.8. График функции выхода

Для двух пространственных мод входного воздействия (77= 1,3) были проведены экспериментальные исследования и получены графики функции выхода. Из графиков 7 и 8 определяем параметры , тп: 81 =-24,5125 м; т,=0,001 сут; 82=67.555 м, т2=0,001 сут.

Значение параметра К„ определяется из следующего соотношения К„ = $т(х3,у = 16400/ •собСУ, • ),

где -время, при достижении которого функция выхода

приходит к установившемуся значению.

К,= -0,14;К3=0,15.

Для двух пространственных мод ВХОДНОГО воздействия (/7 = 1,3) были проведены экспериментальные исследования и вычислены значения параметров

А О)

g О»)

Рис. 9. Амплитудные характеристики

<р(ш)

-1 -г

Рис.10. Фазовые характеристики

lg («)

Подавая на вход РВР входное воздействие F(x,s), на входе будем иметь:

DA(x,y, s)

U{x,y,s) = D](x,y.s) + -

- + D2(x,y,s)-s ,

(8)

где D,(x.y,s) = E,

Fix, y, s) - — ■ V2F(x, y, s) n, n,

; 0 = 1,2,4).

Дискретный аналог алгоритма управления (4) имеет вид:

D^ixy, yj=,s)

U(xv,y(,s)= D\(xv,yg,s) +-2-+ D2(xv,y^s)-s,

где ОДлг^^.л) = Е,

^ • Р{ху , У*, 5) - — • , У£, ¿)

щ л,

Л*2

,0 = 1,2,4),

АУ2

]<у<Мх , 1 <£<ЫУ ,

где ху,у, - точки дискретизации по оси х и у соответственно ; Дх.Ду-шаги дискретизации по осям хну .

Используя передаточную функцию синтезированного регулятора

1Г(х,у,з)= 18.195

164.66 1 у2

+ 0.00375-

966 966

,165.66 165.66 +176.582 - л,

запишем алгоритм управления во временной области

£/(*„,У£,г)=18.195

X 0.00375 г

176.582 •

/<У<Л,Х , 1 <£<Яу где

16466 г/ ч 1 ч

965 1 п2„ ,

---V г(ху, у*,т)

966 966 * ^

• Дт +

Дг

, , г) - 2 • , У^, г) + /Члу+І, ^ ,т)

Дх

(10)

Ду2

8'г)-заданное значение температурного поля, >.У{. 2 , г) - текущее значение температурного поля.

Используя численные модели объекта и регулятора, осуществлено моделирование работы замкнутой системы управления. По результатам моделирования построены графики управляющего воздействия и функции рассогласования Р{ху,у^,т) в точках у=3, £,=5.

При ЭТОМ (лг„,_у?, г) = -10.

Результаты испытания замкнутой системы показывают, что

система управления обеспечивает регулирование функции выхода с заданным качеством переходного процесса. При этом система регулирования достаточно динамична, а ошибка регулирования близка к нулю. В практических применениях в системах управления распределенных высокоточных регуляторов, ошибка регулирования соизмерима с ошибкой функционирования наблюдателя

Итак, итогом проведенной работы являются следующие результаты:

Разработана математическая модель, позволяющая оценить влияние техногенных отходов (фильтрата) на гидролитосферу региона, образующихся за счет инфильтрации атмосферных осадков и отжима жидкости при уплотнении.

Создана математическая модель движения техногенных отходов в гидролитосферу, для чего было использовано уравнение диффузии, представляющее собой дифференциальное уравнение в частных производных второго порядка.

Разработаны дискретные модели движения техногенных отходов, на примере, элемента урана и радия, которые позволили оценить количественно процессы, происходящие в гидролитосфере региона Г.Лермонтова.

Было оценено влияние радиоактивных отходов на подземные воды с прогнозом на последующие 10 лет.

Синтезирована распределенная система управления параметрами депрессионной воронки рассматриваемого водоносного пласта (уровень понижения депрессионной воронки функционально связан с дебитом скважин). Рассмотрен анализ распределенного объекта управления, на основе которого синтезирован распределенный высокоточный регулятор.

Показан анализ замкнутой системы управления уровнем понижения депрессионной воронки рассматриваемого пласта.

По результатам моделирования были сформулированы рекомендации но созданию и ведению мониторинга подземных и поверхностных вод.

В заключении к диссертации приводится перечень основных научных и прикладных результатов, полученных в процессе разработки математических моделей системы управления уровнем водоносного горизонта в эксплуатационных скважинах Бештаугорского месторождения минеральных вод.

В приложении приведены программы, написанные в среде программирования Delphi 7, карты.

Публикации по теме диссертации Журналы ВАК:

1. Определение радиуса влияния гидрогеологических скважин. Журнал «Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки» №5. - Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2009 г. - С. 117-120. (в соавторе с Малковым A.B., Хмелем В.В.).

2. Разработка математической модели влияния г.Бештау на гидролитосферу региона Г.Лермонтова. Журнал «Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» №1. - СПб: ЛЭТИ, 2011 Г. - С. 57-53. (в соавторе с Душиным С.Е.).

3. Проблемы качества воды города Лермонтова. Журнал «Геология и разведка» - М: МГГРУ, 2012 г. - С. 117-127.

4. Технологическая безопасность эксплуатации гидроминеральных источников. Журнал Известия ЮФУ. Технические науки- 2012. - №4 - С.25-31. (в соавторе с Малковым A.B., Першиным И.М.).

Статьи, тезисы:

5. Математическая модель гидролитосферных процессов региона Лермонтова. Управление и информатика. Межвузовский сборник. Пятигорск: РИА-КМВ, 2008 г. -С. 76-87.

6. Дискретная модель гидролитосферных процессов региона Г.Лермонтова. Системный синтез и прикладная синергетика//Международная научная конференция 29.09-02.10.2009 г. Пятигорск. Сборник докладов. Пятигорск: РИА-КМВ, 2009г. — С.247-252. (в соавторе с Чепурной М.А.)

7. Синтез системы управления гидролитосферным процессом. Системный синтез и прикладная синергетика//Международная научная конференция 29.09-02.10.2009 г. Пятигорск. Сборник докладов. Пятигорск: РИА-КМВ,2009г. - С. 415-422

8. Моделирование влияния техногенных отходов на гидролитосферу региона Г.Лермонтова. Сборник докладов международной научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика»-2010. - С. 102-110.

9. Проблемы добычи минеральной воды в районе города Лермонтова. Техногенные процессы в гидролитосфере// Национальный научный форум «Нарзан-2011» 25.09.2011-28.09.2011 г. Кисловодск. Сборник докладов. - Пятигорск: РИА-КМВ, 2011 г. С. 109-113

Подписано в печать 15.10.2012. Формат 60 х 84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ №80

Отпечатано в типографии ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» филиал в г. Пятигорске 357500, Ставропольский край, г. Пятигорск, ул. Октябрьская / пр.40 лет Октября, 38/91. тел. (8793) 39-06-77

Введение

Глава 1. Описание гидролитосферных объектов

1.1. Динамика воды в грунтах

1.2. Взаимосвязь физических процессов в гидролитосфере

1.3. Методы описания гидролитосферных объектов

1.4. Подходы к решению задач управления гидролитосферными 37 процессами

Актуальность проблемы. В России встречаются практически все виды минеральных вод. И самый богатый край - это регион Кавказских Минеральных Вод (КМВ), он насчитывает около 130 источников, а 90 - эксплуатируются с лечебными целями [131].

КМВ - особо охраняемый эколого-курортный регион Российской Федерации. Уникальность КМВ состоит в том, что там сосредоточены самые разнообразные по составу минеральные воды. Минеральные воды - это основа курортных ресурсов КМВ [106].

Поэтому рациональное использование гидроминеральных ресурсов, их охрана — задача первостепенной важности.

В состав КМВ входят всемирно известные города-курорты - Ессентуки, Кисловодск, Пятигорск и другие. Город Лермонтов также входит в их состав [130].

Город Лермонтов расположен в радоноопасном регионе КМВ. Повышенная радиоактивность - это основная проблема экологии г. Лермонтова.

Наиболее важным аспектом проблемы радиационного качества поверхностных и подземных вод региона КМВ является Бештаугорское месторождение урана [129].

На южном склоне горы Бештау в почвах дачных участков и донных отложениях выявлены концентрации урана, в подавляющем числе случаев, превышающие значения МЗУА по НРБ-99, относимые по ОСПОРБ-99 к уровню твердых радиоактивных отходов. В сложившейся ситуации превышение уровня МЗУА (1 Бк/г) следует относить к чрезвычайно опасной ситуации, требующей проведения дезактивационных мероприятий [131].

Кроме того, по результатам более 1000 замеров средний уровень эксхаляции (выделения) радона в городской черте составляет 250 мБк/кв.м /с, максимальные уровни эксхаляции радона - более 4500 мБк/кв.м/с при среднемировом уровне -18 мБк/кв.м/с. Средние и максимальные значения ЭЭД (эффективная эквивалентная доза) облучения населения города только за счет радона по результатам более 4000 замеров составляют соответственно 12-70 мЗ/год, при допустимом пределе 1 мЗ/год от всех источников (закон "О радиационной безопасности Российской Федерации") [131].

Поэтому, несмотря на то, что регион Г.Лермонтова является месторождением лечебных минеральных вод, использование минеральных вод этого месторождения ограничено. Дело в том, что для минеральных вод, используемых для лечения, предъявляются весьма жесткие требования к качественным и санитарно-гигиеническим показателям (они определены ГОСТом 13273-88 «Воды минеральные, лечебные, лечебно-столовые»). Некоторые месторождения гидроминеральных вод захватывают регион г. Лермонтова и существенно загрязнены техногенными отходами [106].

Схематично, воздействие негативных факторов на человека показано на рис. 1.

Рис. 1. Схема воздействия негативных факторов

Основной проблемой, рассматриваемой в диссертации, является оценка влияния техногенных отходов на гидролитосферу рассматриваемого региона.

Для выявления количественных показателей загрязненности гидроминеральных источников техногенными отходами г. Лермонтова и составления прогнозных моделей развития ситуации, необходимо описать математически влияние техногенных отходов на гидролитосферу региона [131].

В связи с этим, целью работы является:

- системный анализ гидролитосферных процессов региона г. Лермонтова; составление прогнозных моделей развития гидролитосферных процессов рассматриваемого региона.

Для достижения указанной цели решены следующие задачи:

• выделены основные факторы, влияющие на гидролитосферу рассматриваемого региона;

• разработаны математические модели, описывающие взаимосвязи гидроминеральных «пластов», грунтовых вод и техногенных отходов;

• разработаны системы оперативного контроля и управления гидродинамическим режимом и качественными показателями минеральных вод.

• составлены долгосрочные прогнозы развития гидролитосферных процессов.

Научная новизна:

• Выявлены основные факторы, влияющие на гидролитосферу региона г. Лермонтова.

• Математически описаны взаимосвязи основных факторов и параметров гидролитосферы рассматриваемого региона.

• Рассчитаны максимально возможные уровни понижения депрессионной воронки для региона г. Лермонтова, при которых не нарушаются качественные показатели минеральной воды.

• Синтезирована распределенная система управления параметрами депрессионной воронки.

На защиту выносятся следующие положения: математические модели, описывающие взаимосвязи основных техногенных факторов и параметров гидролитосферы рассматриваемого региона;

- методика расчета максимально возможных уровней понижения депрессионной воронки для региона г. Лермонтова, при которых не нарушаются качественные показатели минеральной воды;

- методика определения количества радиоактивных отходов, которое может попадать при эксплуатации водоносного горизонта без нарушения гидродинамики пласта;

- синтезированная распределенная система управления водозаборными скважинами.

Практическая значимость и реализация работы:

Все методики, рассмотренные в работе, доведены до конкретных конструктивных предложений и могут быть использованы при построении математических моделей и систем управления других геолого-гидрогеологических объектов региона КМВ.

Указанные методики построения математических моделей распределенных процессов внедрены в учебный процесс Пятигорского государственного гуманитарно-технологического университета по специальности 220201.65 «Управление и информатика в технических системах», используются при проведении занятий по дисциплинам: теория автоматического управления, моделирование систем управления, синтез систем с распределенными параметрами, при курсовом и дипломном проектировании, а так же при выполнении научно-исследовательской работы, проводимой по заданию Минобрнауки РФ в 2012г. по теме: «Методика проектирования целевых функций при решении задач управления гидролитосферными процессами».

Апробация работы:

Материалы диссертации опубликованы в 9 научных работах.

Структура и объём работы:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 141 наименование, 3-х приложений. Содержание работы изложено на 147 страниц, содержит 38 рисунков, 4 таблицы.

5.5. Основные выводы по главе

Результатом работы стала система оперативного контроля и управления гидродинамическим режимом и качественными показателями минеральных вод, которая позволила рассчитать максимально возможные уровни понижения депрессионной воронки для данного региона, при которых не нарушаются качественные показатели минеральной воды.

Реализация системы управления позволяет:

1. Рациональный динамический режим разработки месторождения. В данном случае речь идет о поддержании необходимых нагрузок на эксплуатационные скважины с целью достижения равномерной и пропорциональной сработки пьезометрических напоров в пределах депрессионной воронки, что продлит срок эксплуатации месторождения за счет собственной энергии (увеличит отдачу пласта), а также в период дальнейшей эксплуатации пласта увеличить его отдачу. При этом параметры депрессионной воронки могут регулироваться исходя из обеспечения оптимальной отдачи пласта и сохранения более длительной работоспособности добывающей скважины.

2. Управляемый процесс контроля за контуром месторождения в плане и разрезе.

3. Контроль за техническим состоянием эксплуатационных скважин, планирование ремонтных работ на скважинах и коммуникациях.

4. Анализ эколого-гидродинамического состояния месторождения, составление и реализацию необходимых мероприятий, направленных на минимизацию экологического ущерба от разработки.

Заключение

Объектом исследования было месторождение минеральных вод региона г. Лермонтова [107].

Модель гидролитосферных процессов рассматриваемого региона представляет собой двухслойную толщу, разделенную относительно водоупорными отложениями, на два водоносных горизонта. Верхний горизонт является грунтовым, нижний - напорным [13]. Между горизонтами имеется гидравлическая связь, характеризующаяся параметром перетекания. Верхний горизонт имеет инфильтрационное питание за счет атмосферной влаги. Граничные условия для Бештаугорского месторождения были заданы следующие (рис. 3.2): граница S2, захватывает подножие горы Бештау, куда стекаются радиоактивные (среднеактивные по урану с процентными его содержаниями) и высокотоксичные (мышьяк, свинец, бериллий, другие элементы) отходы, представляет собой границу первого рода; границы S1 и S3, из-за интрузии (геологическое тело, сложенное магматическими горными породами), принимаются как закрытые, или ГУ II; граница S4 - контур постоянного напора, рассматривается как ГУ I [74]. Моделирование таких процессов осуществлялось с помощью языка программирования Delphi 7.

Разработка урановых месторождений сопровождалась образованием, накоплением и транспортировкой загрязняющих веществ. Основными источниками загрязнений являются горные отвалы шахт и шахтные воды [74].

Миграция токсичных элементов происходит как в виде твердой, так и в растворенной формах. Транспортировка в твердом состоянии осуществляется в основном шахтными водами, выносящими большое содержание тонкодисперсной фракции вредных веществ, а также за счет процессов денудации (плоскостного смыва), суффозии и гравитации, активность которых здесь довольно велика в силу морфологии рельефа и климатических факторов [78]. Механические процессы миграции приводят к увеличению площади поражения, создавая ореолы рассеяния токсичных веществ от шахтных отвалов в направлении максимальных уклонов местности, увеличивая зону поражения в непосредственной близости от источников загрязнения (отвалов), а также формируют зоны вторичного загрязнения, сосредоточенные в тальвегах оврагов и иных пониженных формах рельефа [29].

Ситуация с подземными водами аналогичная. Зоны оруденения и вторичного загрязнения являются источниками загрязнения подземных вод. Особенности строения фильтрационного потока, в частности высокие гидравлические градиенты и в основном плоско-параллельная структура потока, характеризуют район исследований как область транзита вредных веществ [25].

В результате моделирования установлено, что особенности геоморфологии района и климата способствуют тому, что существующие первоначальные источники токсичных веществ, образовавшиеся в результате разработки урановых руд, находятся в состоянии постоянной миграции, как в твердой, так и в растворенной форме [129]. Рассеивание токсичных веществ в твердой форме осуществляется процессами денудации, эрозии, а также в виде тонкодисперсной фракции (илов) шахтными водами. В результате указанных процессов формируются вторичные источники загрязнения, которые, как правило, приурочены к отрицательным формам рельефа (овраги, балки, ложбины), а также к естественным и искусственным поверхностным водоемам, аккумулируясь в донных отложениях [130]. Эти процессы приводят одновременно и к загрязнению поверхностной зоны почвенных отложений, где накапливаются как токсичные, так и радиоактивные вещества в весьма высоких концентрациях.

Также результаты моделирования подтверждают, что подземные воды района характеризуются высокими гидравлическими градиентами и скоростями фильтрации. Формирование их связано с конденсацией и инфильтрацией атмосферной влаги в центральных трещиноватых зонах горных сооружений. Дополнительное (частичное) питание осуществляется за счет перетоков напорных вод из глубоких горизонтов по зонам повышенной трещиноватости и тектоническим нарушениям, а также инфильтрации из поверхностных водоисточников и овражной сети [74].

Гидродинамическая структура подземного потока и строение зоны аэрации указывают на наличие области поступления и транзита токсичных веществ и областей аккумуляции [13]. Радиально-расходящаяся и плоскопараллельная фильтрация с мощностью зоны аэрации более 4,0 м. соответствуют области транзита, а радиально-сходящийся тип фильтрации в сочетании с зоной аэрации менее 4,0 м к области аккумуляции вредных веществ. Последние представляют собой гидродинамические ловушки, где за счет резкого снижения скорости фильтрации и испарения влаги с зеркала грунтовых вод, в почвенном слое накапливаются большие концентрации элементов. Этот тип миграции может осуществлять перенос и осаждение веществ на очень большие расстояния, и в этом смысле является довольно опасным [131].

Итак, итогом проведенной работы являются следующие результаты:

Разработана математическая модель, позволяющая оценить влияние техногенных отходов (фильтрата) на гидролитосферу региона, образующихся за счет инфильтрации атмосферных осадков и отжима жидкости при уплотнении.

Создана математическая модель движения техногенных отходов в гидролитосферу, для чего было использовано уравнение диффузии, представляющее собой дифференциальное уравнение в частных производных второго порядка.

Разработаны дискретные модели движения техногенных отходов, на примере, элемента урана и радия, которые позволили оценить количественно процессы, происходящие в гидролитосфере региона Г.Лермонтова.

Было оценено влияние радиоактивных отходов на подземные воды в данный момент и спрогнозировано на последующие 10 лет.

Синтезирована распределенная система управления параметрами депрессионной воронки рассматриваемого водоносного пласта (уровень понижения депрессионной воронки функционально связан с дебитом скважин). Рассмотрен анализ распределенного объекта управления, на основе которого синтезирован распределенный высокоточный регулятор.

Показан анализ замкнутой системы управления уровнем понижения депрессионной воронки рассматриваемого пласта.

По результатам моделирования можно предложить следующие рекомендации по созданию и ведению мониторинга подземных и поверхностных вод. В зонах влияния техногенного радиационного загрязнения опасных и умеренно опасных водосборных площадей необходимо организовать работы по ведению радиационного мониторинга нескольких компонентов природной среды, в первую очередь это должны быть поверхностные, инфильтрационные и подземные воды, а также донные осадки.

Поддержание объектов предприятия в безопасном состоянии, для этого необходимо ежеквартальное обследование отвалов и устьев штолен с комплексом восстановительных работ, обслуживание временного комплекса очистки шахтных вод штольни №16, чистке нагорных канав, дренажных устройств, а также техническая и физическая защита хвостохранилища как гидротехнического сооружения, радиационный контроль объектов и персонала [74].

С учетом характера миграции токсичных веществ, представляется целесообразным мониторинговые наблюдения проводить по нескольким направлениям:

- подземные воды;

- поверхностные воды;

- отвалы горных выработок, территория хвостохранилища;

- донные осадки и почвенный слой.

А учитывая условия формирования запасов и минерального состава подземных вод, а также характер загрязнений представляется целесообразным рекомендовать следующую систему мониторинга [131]:

- расширить режимную сеть скважин, охватив территорию от источников загрязнения (шахт и штолен) до жилых районов и промышленных зон;

- перечень измеряемых (химических) показателей поверхностных, шахтных и грунтовых вод должен быть идентичен. Кроме того, необходимо его дополнить химическими анализами на бериллий и мышьяк, концентрация которых по данным опробования прошлых лет весьма существенна, а токсическое воздействие этих элементов, сопоставимо с цианидами.

Шахтные воды штолен №16 и №32 необходимо подвергнуть глубокой очистке от радионуклидов и токсичных элементов, при этом исключить использование этих вод для полива садовых участков, для чего поверхностный сток из прудов-отстойников после цикла очистки следует направить по закрытому коллектору [13].

Необходимо выполнить дезактивацию иловых осадков в прудах-отстойниках и в русле водотоков, сбрасывающих недоочищенные от илов шахтные воды.

Для исключения проявления эрозионных процессов на отвалах штолен, необходимо организовать здесь участки наблюдений за проявлением экзогенных геологических процессов с проведением защитных мероприятий, исключающих механический вынос поверхностными водами фракционного состава отвалов.

В заключении работы хотелось бы отметить, в необходимости разработать и утвердить методические рекомендации по ведению объектного мониторинга рекультивированных территорий ядерного комплекса, уделив особое внимание поверхностным и подземным водам, почвогрунтам и илам, приземной атмосфере и проявлению экзогенных и эндогенных геологических процессов.

1. Алексеенко В.И., Барбашов В.И., Родзина Т.В., Хариш Н.П. Влияние гидростатического давления на реверсивное движение а-дислокаций в кристаллах InSb. Физика и техника высоких давлений. — Киев.: Наукова думка, 1989. вып.31— С. 49-51.

2. Агурусов B.C. Геологический отчет о результатах структурно-поискового и разведочного бурения, проведенного в 1957-1967 гг. на Карамыкской, Наримановской и Геогиевской площадях. Фронды ГПК, Пятигорск.

3. Айдаров И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режима орошаемых земель. М.: Агропромиздат, 1985. — С. 304

4. Барбашов В.И., Родзина Т.В., Хариш Н.П. Подвижность дислокаций в кристаллах антимонида индия при знакопеременном изгибе // Физика твердого тела, 1988. Т. 30, №6 — С. 1830-1831.

5. Барбашов В.И., Хариш Н.П. Влияние знака внешней нагрузки на подвижность дислокаций в кристаллах антимонида индия // Украинский физический журнал, 1989. Т.34, №6 — С. 919-921.

6. Бегимов И. Бутковский А.Г., Рожанский В.Л. Структурное представление физически неоднородных систем // Автоматика и телемеханика. 1981. - № 9. — С. 25-35.

7. Беллман Р. Введение в теорию матриц. — М.: Наука, 1969. — С. 367.

8. Бессекерский В.А., Попов Е.П., Теория систем автоматическогорегулирования. —М.: Наука, 1966. — С. 992.

9. Бицадзе A.B. Основы теории аналитических функций комплексного переменного. — М.: Наука, 1969 —С. 139.

10. П.Богомяков Г.П., Нуднер В.А. Расчет рациональной системы водоотбора глубоких подземных вод//Разведка и охрана недр, 1964. №5.

11. Боревский Б.В., Самсонов Б.Г., Язвин JI.C. Методика определения параметров водоносных гаризонтов по данным откачек. М.:Недра 1973.

12. Бочевер Ф.М. Расчеты эксплутационных запасов подземных вод. М. «Недра», 1968.

13. Бочевер Ф.М., Гармонов И.В., Лебедев A.B., Шестаков В.М. Основы гидрологических расчетов. М.:Недра, 1965.

14. Бутковский А.Г. Структурная теория распределенных систем. — М.: Наука, 1977. С. 320.

15. Бугковский А.Г. Управление системами с распределенными параметрами (обзор) // Автоматика и телемеханика. — 1979. — № 11. С. 1685.

16. Бутковский А.Г. Характеристики систем с распределенными параметрами. — М.: Наука, 1979. — С. 224.

17. Бутковский А.Г., Дарнинский Ю.В., Пустыльников Л.М. Управление распределенными системами путем перемещения источника. — Автоматика и телемеханика. — 1974. — № 5. — С. 11-30.

18. Бутковский А.Г., Дарнинский Ю.В., Пустыльников Л.М. Управление распределенными системами путем перемещения источника. — Автоматика и телемеханика. — 1976. — № 2. — С. 15-25.

19. Бутковский А.Г., Пустыльников Л.М. Теория подвижного управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1980. С. 383.

20. Валеев К.Г., Жаутыков O.A. Бесконечные системы дифференциальных уравнений. — Алма-Ата: Наука Казахской ССР, С. 1974.-415с.

21. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления. Особые линейные и нелинейные системы. — М.: Энергия, 1981, С. 303.

22. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления. Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем. М.: Энергия, 1980.-С. 309 с.

23. Гавич И.К. Теория и практика применения моделирования в гидрогеологии. М.:Недра 1980. — С. 345.

24. Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М.:Недра 1988. — С. 349с.

25. Гаджиев А.Г., Султанов Ю.Г., Ригер П.Н., Абдуллаев А.Н., Мейланов А.Ш. Геотермальное теплоснабжение. М. «Энергоатомиздат» 1984. 465с.

26. Гидрогеологические расчеты на ЭВМ /Под ред. Штенгелова Р.С.-М.:Изд-воМГУ 1994. — С. 576с.

27. Герасимов С.М., Першин. И.М. Проектирование распределенных систем управления температурным полем нагревательных камер // Деп. В ВИНИТИ. № 5857 - В87. — С. 82.

28. Голубев B.C. Динамика геохимических процессов. М.: Недра, 1981. -С. 208.

29. Голубев B.C. Гарибянц A.A. Гетерогенные процессы миграции. М.: Недра, 1968.-С. 192.

30. Гочияев Б.Р., Першин И.М. Распределенный регулятор в виде "физического" устройства // 'Труды межреспубликанской конференции "Управление в социальных, экономических и технических системах", книга III. Кисловодск - 1998 - С. 55-69.

31. Губарев В.Ф., Самойленко Ю.И. Распределенные системы автоматического регулирования положения равновесия плазменного шнура в токамаке // Техническая физика. 1974. №6. - С. 5-11.

32. Дегтярев Г.Л. К задаче оптимальной фильтрации линейных систем сраспределенными параметрами // Оптимизация процессов в авиационной технике: Межвуз. сб. Казань, 1976. Вып. 1. - С. 6-9.

33. Дегтярев Г.Л. Оценивание состояния поля методом наименьших квадратов // Изв. Вузов. Авиационная техника. — 1978. — Вып. 44. С. 55-60.

34. Демидович Б.П., Марон. И.А. Основы вычислительной математики. —М.: Наука, 1956. — С. 664 .

35. Дейч В.Г. Дискретная аппроксимация стабилизирующей обратной связи в системах с распределенными параметрами // Автоматика и телемеханика. — 1987. — № 8. — С. 36—47.

36. Диткин В.А., Прудников А. П. Операционное исчисление. — М.: Высшая школа, 1975.— С. 407.

37. Дубенко Т. И. фильтр Калмана для случайных полей // Автоматика и телемеханика. — 1972. — № 12. — С. 37—40.

38. Егоров А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами. — М.: Наука, 1978. — С. 463.

39. Егоров. А.И., Бачой Г. С. Метод Беллмана в задачах управления системами с распределенными параметрами // Прикладная математика и программирование: Науч. сб. / Штиинца. — Кишинев, 1974. Вып. 12. - С. 3339.

40. Егоров А.И., Бачой Г.С. О решении одной задачи синтеза оптимального управления процессом теплопроводности // Прикладная математика и программирование: Науч. сб. / Штиинца. Кишинев, 1975. - Вып. I. - С. 20-25.

41. Евсеенко Т.П. Приближенное решение задачи оптимального управления процессами теплопроводности // Математические методы оптимизации систем с распределенными параметрами: Науч. сб. / Илим. -Фрунзе, 1975. С. 34-39.

42. Евсеенко Т.П. Приближенное решение задач оптимального управления разностным методом // Оптимизация процессов в системах с распределенными параметрами: Науч. сб. / Илим. — Фрунзе, 1973. С. 85-90.

43. Евсеенко Т.П. Приближенное решение задач оптимального управления методом прямых // Приближенное решение задач оптимальногоуправления системами с распределенными параметрами: Науч. сб. / Илим.-1. Фрунзе, 1976. — С. 33—38.

44. Жукаускас А. А. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982.1. С. 472.

45. Кадымов. Я.Б., Грабовский М.Н. Об одном методе синтеза управления при компенсации запаздывания в оптимальных системах // Электроника. 1974. - № 5. - С. 535 -538.

46. Колман P.E. Об общей теории систем управления // Теория дискретных, оптимальных и самонастраивающихся систем: Тр. I. Международ. Конгресса ИФАК / Изд.-во АН СССР. 1961.-С. 521-547.

47. Коваль В.А. Спектральный метод анализа и синтеза распределенных управляемых систем Саратов: Сарат. Гос. Техн. ун-т, — 1997. — С. 192.

48. Коваль В.А., Никифоров А.П., Першин. И.М. Оптимизация процесса нагрева материала в среде текущего газа и выбор параметров нагревательной камеры дилатометра // Электронная техника. 1983. - Сер. 7. ТОПО. - Вып. 2 (117). - С. 50-53.

49. Крашин И.И. Моделирование фильтрации и теплообмена в водонапорных системах. М.: Недра —- С. 197.

50. Крашин И.И., Пересунько Д.И. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод методом моделирования. М.: Недра 1976. — С. 340.

51. Ломакин Е.А., Мироненко В.А., Шестаков В.М. Численное моделирование геофильтрации. М: Недра 1988.

52. Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование геофильтрации. М.:Недра, 1980.

53. Кубышкин В.А., Финягина В.И. Задачи управления подвижными источниками тепла. // Автоматика и телемеханика. 1989. — № 11. С. 36-47.

54. Кухтенко А.И., Самойленко Ю.И. Автоматическое управление плазменными объектами // Вестн. АН УССР. — 1972. — № 3. — С. 32-35.

55. Ладиков Ю.П., Самойленко Ю.И. Стабилизация двухпучковой неустойчивости плазмы распределенной обратной связью // Кибернетика и вычислительная техника. Науч. сб. — Киев: Наукова думка, 1969. — Вып. 5. — С. 48—54.

56. Ладиков Ю.П. Самойленко Ю.И. Применение ортогонализованных обмоток с автоматическими регулируемыми токами для стабилизации плазмы в системах токомак // Техническая физика. 1972. Т. 42. Вып. 10. - С. 312-346.

57. Ли А.И., Ли С.И. Моделирование задачи фильтрации. Кыргыстан: Наука. - 2003.-С. 295.

58. Левин Б.Я. Распределение корней целых функций. М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1965. — С. 632.

59. Лехов A.B., Соколов В.Н. Проблемы миграции продуктов разложения осадка сточных вод.// Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2002,- № 1. - С. 39-48.

60. Лыков A.B. Теория теплопроводности М.: Высшая школа, 1967599 с.

61. Лыков A.B. Тепло— и массообмен тел с окружающей средой. — Минск: Наука и техника, 1965. —-С. 183.

62. Лукнер Л., Шестаков В. М. Моделирование миграции подземных вод. — М.: Недра, 1986 С. 208.

63. Материалы в приборостроении и автоматике. Справочник / под. Ред. Ю.М. Пятина. — М.: Машиностроение 1992 — С. 256.

64. Моисеенко С.А., Першин И.М Исследование топологической структуры фазового пространства- нелинейных систем // Тез. докл. Конф.

65. Динамика твердого тела и устойчивость движения" / Донецк: Ин—т. прикладной математики и механики АН УССР, 1990. С. 14.

66. Мордухович Б.Ш. Минимаксный синтез одного класса систем управления с распределенными параметрами // Автоматика и телемеханика. -1989.-№ 10.-С. 39- 48.

67. Микеладзе Ш.Е. Численные методы интегрирования дифференциальных уравнений с частными производными. — М.: Изд-во АН СССР, 1963, — С. 108.

68. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. — М.: Энергия, 1973. —С. 319.

69. Малков A.B. Першин И.М. Синтез распределенных регуляторов для систем управления гидролитосферными процессами. М.: Изд. Научный Мир, 2007.-С.256.

70. Манукьян Д.А., Штенгелов P.C. Особенности миграции подземных во д при крупномводоотборе.-М.: Вестник МГУ, 1972. № 6. - С.63-68.

71. Олейников В.А. Оптимальное управление техническими процессами в нефтяной и газовой промышленности. — Д.: Недра, 1982. — С. 216.

72. Орадовская А. Е. Миграция вещества и тепла в подземных водах «Гидрогеологические исследования за рубежом». М.: Недра, 1982, С.33—74

73. Отчет по оценке методом моделирования запасов термальных вод с искусственным восполнением на Георгиевском и Предгорном участках Ставропольского края (1980-1981) том1. — С. 1250.

74. Павлов Е.Г. Построение управления оболочкой в задаче синтеза оптимального управления гидромагнитным процессом // Тр. КАИ. Казань, 1971. - Вып. 135. - С. 232-240.

75. Павлов Е.Г. Синтез оптимального управления некоторым гидромагнитным процессом/ изв. Вузов. Авиационная техника. 1971. - №3. -С. 44-52.

76. Пагута М.Т. Система управления редактором // Тр. семинара "Распределенные системы управления в сплошных средах" / Изд. Ин-такибернетики АН УССР. Киев, 1974. - С. 50-56.

77. Письмен Л.М., Кучанов С.И., Левич В.Г. Поперечная диффузия в зернистом слое- Докл.АН СССР, 1967, т. 174, №3, с.650-653

78. Першин. И.М. Частотный метод синтеза регуляторов для систем с распределенными параметрами // Аналитические методы синтеза регуляторов: Межвуз. науч. сб. — Саратов, 1984. — С. 42 48.

79. Першин И.М. О критерии Найквиста в системах с распределенными параметрами // Аналитические методы синтеза регуляторов: Межвуз. науч. сб. — Саратов, 1981. — С. 57-67.

80. Першин И.М. Об одной структуре регулятора для системы управления с распределенными параметрами // Аналитические методы синтеза регулятолров: Межвуз. науч. сб. — Саратов, 1982. С. 15-30.

81. Першин И.М. Построение формирующего фильтра для распределенных систем // Синтез алгоритмов сложных систем: Межведомств. Науч. техн. сб. / Таганрогский радиотехн. Ин-т. Таганрог, 1986. - С. 73-76.

82. Першин И.М. Применение критерия Найквиста к синтезу регуляторов распределенных систем // Тез. докл. X Всесоюз. совещания по проблемам управления. М., 1986. - С. 81-82.

83. Першин И.М. Синтез распределенного высокоточного регулятора температуры // Аналитическая механика, устойчивость и управление движением: Тез. докл. V Всесоюз. Чатаевской конф. Казань, 1987. — С. 76-77.

84. Першин И.М. Синтез систем управления температурным полем // Анализ и синтез распределенных информационных управляемых систем: Тез. докл. и сообщ. Межреспубл. Шк. семинара. Тбилиси: Мецниереба, 1987. — С. 74-75.

85. Першин И.М. Частотный метод синтеза систем с распределенными параметрами // Деп. В ВИНИТИ. — № 554— 6-8 В87. — С. 177.

86. Першин И.М. Определение параметров распределенноговысокоточного регулятора по экспериментальным данным об объекте управления // Аналитические методы синтеза регуляторов: Межвуз. науч. сб.— Саратов, 1988. —С. 18—25.

87. Першин И.М. Синтез распределенных систем управления // Теоретические и прикладные проблемы создания систем управления технологическими процессами: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. Совещания. -М., 1990. С. 139-140.

88. Першин И.М. Синтез распределенных регуляторов для системы управления с векторным входным воздействием // Микропроцессорные системы автоматики: Тез. докл. II Всесоюз. 7/ науч.-техн. Конф. Новосибирск, 1990. - С. 37-38.

89. Першин. И.М. Синтез распределенных систем управления // Динамика процессов и аппаратов химической технологии: Тез. докл. II Всесоюз. конф. Воронеж, 1990. - С. 162-163.

90. Першин И.М. Синтез распределенных систем управления // Автоматизация производства и управления в перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса: Тез. докл. Всесоюз. науч.— тех. Конф. (3—7 апр., 1989). — Одесса. — С. 80-82.

91. И.М. Першин. Синтез систем с распределенными параметрами/ Изд «РИО КМВ» 2002. — С. 212.

92. Першин И.М. Синтез систем с распределенными параметрами: проблемы и перспективы. Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 6. — С.4-8.

93. Першин И.М. Распределенная система передачи информации. Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 11. — С. 7-10.

94. Першин И.М., Хариш Н.П. Распределенная система обработки информации. Сборник докладов Всероссийской научной конференции Управление и информационные технологии. СПб.2005 — С. 153-159.

95. Плотников В.И. О сходимости конечномерных приближений (в задаче об оптимальном нагреве неоднородного тела произвольнойформы) // вычислительная математика и математическая физика. 1968. - № 1. -Т. 8.-С. 136-157.

96. Понтрягин Л.С. О нулях некоторых элементарных трансцендентных функций // Изв. АН. СССР. Математика. — 1942. Т. 6, № 3. -С. 115-134.

97. Поулис М., Гудсон Р. Идентификация параметров систем с распределенными параметрами: Общий обзор // Тр. Ин—та инженеров по электронике и радиоэлектронике. — 1975. — Т. 64, № 1. С. 57-79.

98. Пустыльников Л.М. Основные интегральные уравнения в задачах подвижного управления. — ДАН СССР. — 1979. — Т. 247, № 2. С. 21-24.

99. Пустыльников Л.М. Нелинейная проблема моментов в задачах подвижного управления:— В кн.: Управление распределенными системами с подвижным воздействием.— М.: Наука, 1979. —С. 17-28.

100. Рапопорт. Э.Я. Оптимизация пространственного управления подвижными объектами индукционного нагрева // автоматика и механика, 1983 -№ 1 — С. 11-14.

101. Рапопорт Э.А. Альтернативный метод в прикладных задачах оптимизации М.: Наука 2000 — С. 336.

102. Рей У. Методы управления технологическими процессами. М.: Мир, 1983. —С. 367.

103. Ротенберг Я.Н. Автоматическое управление. М.: Наука, 1971. — С. 395.

104. Рошаль А. А. Методы определения миграционных параметров. -Обзор ВИЭМС. Серия «Гидрогеология и инженерная геология». 1980. - С.62.

105. Рязанова В.В. Математическая модель гидролитосферных процессов региона Лермонтова// Межвузовский научный сборник «Управление и информационные технологии». 2009. - С. 76-87.

106. Рязанова В.В., Чепурная М.А. Дискретная модель гидролитосферных процессов региона Г.Лермонтова// Сборник докладовмеждународной научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика» 2009. - С.247-252.

107. Рязанова В.В. Синтез системы управления гидролитосферным процессом// Сборник докладов международной научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика» 2009. - С. 415-422.

108. Самойленко Ю.И. Реализация распределенной обратной связи при электромагнитном управлении // Методы оптимизации автоматических систем: Науч. сб. 1972. - С. 82-89.

109. Сиразетдинов Т.К., Павлов Е.Г., Ультриванов И.Г. Оптимальное управление шнуром проводящей жидкости с полным током // Изв. Вузов. Авиационная техника. 1974. - № 2. - С. 32-38.

110. Сиразетдинов Т.К. Метод динамического программирования в системах с распределенными параметрами // Тр. V Международного симпозиума по автоматическому управлению в пространстве., 1975. Т. 2. - С. 436-438.

111. Сиразетдинов Т.К. К аналитическому конструированию регуляторов в процессах с распределенными параметрами // Автоматика и телемеханика. 1965. - № 9. - С. 81-89.

112. Сиразетдинов Т.К. Синтез систем с распределенными параметрами при неполном измерении // Изв. Вузов. Авиационная техника. 1971. - № 3. - С. 37-43.

113. Сиразетдинов Т.К. Оптимизация систем с распределенными параметрами. М.: Наука, 1977. — С. 479.

114. Сиразетдинов Т.К. Об аналитическом конструировании регуляторов в процессах с распределенными параметрами // Тр. Ун-та дружбы народов им. П. Лумумбы. М., 1968. - Т. XXVII, вып. 5. - С. 15-19.

115. Сиразетдинов Т.К. Оптимальное регулирование температуры твердого тела // Оптимальные системы автоматического управления: Науч. сб. -М„ 1967. С. 39-51.

116. Смирнов В.И. Курс высшей математики. Т. II. М.: Гос. изд-вотехнике -теоретич. Литературы, 1954. — С. 627.

117. Солодовников В.В., Чулин H.A. Частотный метод анализа и синтеза многомерных ситсем автоматического управления: Учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1981. — С. 46.

118. Сыроватко М.В., Потапов Г.И. Опыт промысловых гидрогеологических исследований на месторождениях промышленных вод./Бюллетень технической информации по иодобромной промышленности./ Л.,ГИПХ, 1962.№16.

119. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования. Кн. I Математическое описание, анализ устойчивости и качества систем автоматического регулирования / Под ред. В.В. Солодовникова. — М.: машиностроение, 1967. — С. 768.

120. Теплохимический справочник. Том. 2. / Под ред. В.Н. Юрнева, П.Д. Лебедева. М.: Энергия, 1976. — С. 896 .

121. Тосики Китомари. Преобразование систем с распределенными параметрами // Оптимальные системы, статистические методы: Науч. сб. М., 1971. - С. 32-41.

122. Флиделлин И.Ф., Штенгелов P.C. Интерпретация многолетних гидрогеологических наблюдений с использованием ЭВМ. М.: Изд-во МГУ, 1989. —С. 96.

123. Ультриванов И.П. Распределенное управление жидким проводником в магнитном поле // Изв. Аузов. Авиационная техника. 1973. - № 2. - С. 135-140.

124. Ультриванов И.П. Выбор весовых коэффициентов в задачах АКОР для гидродинамического процесса // Тр. КАИ. — Казань, 1975. Вып. 188. - С. 45-49.

125. Хацкевич В.П. О решении задачи аналитического конструирования регуляторов для распределенных систем // Автоматика и телемеханика. — 1972. — № 3. — С. 5—14.

126. Хацкевич В.П. О решении задачи аналитическогоконструирования регуляторов для систем с распределенными параметрами // Автоматика и телемеханика. — 1972. — № 5. — С. 5-13.

127. Цаплева В.В., Малков A.B., Хмель В.В. Определение радиуса влияния гидрогеологических скважин//Журнал «Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки» 2009. - №5. - С. 117-120.

128. Цаплева В.В. Моделирование влияния техногенных отходов на гидролитосферу региона г.Лермонтова//Сборник докладов международной научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика» 2010. -С.102-110.

129. Цаплева В.В. Проблемы качества воды города Лермонтова//Журнал «Геология и разведка» 2012. - С. 117-127.

130. Цаплева В.В., Першин И.М., Малков A.B. Технологическая безопасность эксплуатации гидроминеральных источников// Журнал Известия ЮФУ. Технические науки- 2012. №4 - С.25-31.

131. Чеботарев Н.Г. К проблеме Гурвица для целых трансцендентных функций // ДАН СССР. Новая серия. 1941. - Т. 33, № 9. - С. - 483-486.

132. Чеботарев Н.Г., Нейман H.H. Проблема Рауса — Гурница для полиномов и целых // ДАН СССР. Новая серия. — 1941. — Т. 33, № 9. С 486 -490.

133. Чубаров Е.П., Бузурнюк С.Н. Управление формой источника при сушке движущегося слоя — В кн.: Управление распределенными системами с подвижным воздействием. —Куйбышев: КАИ, 1983. С. 165-166.

134. Чубаров Е.П. Управление системами с подвижными источниками воздействия. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — С. 289.

135. Шенфельд Г. Б. О задаче аналитического конструирования оптимальных регуляторов для уравнений параболического типа // Математические методы оптимизации систем с распределенными параметрами: Науч. сб. — Фрунзе: Илим, 1975. С. 3-9.

136. Шенфельд Г.Б. Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов для волнового процесса // Оптимизация процессов в системах с распределенными параметрами: Науч. сб. — Фрунзе: Илим, 1976. С. 23-26.

137. Шестаков В.М. Гидрогеодинамика.- М., Изд-во МГУ.- 1995.1. С.368.

138. Юшков П.П. О численном интегрировании уравнений теплопроводности в полярных сетках // Тр. Ленингр. технологич. Ин—та холодильной промышленности. — 1956. — Т. XIV. С. 21-30.

139. Янке П., Эмде Ф., Леш ф. Специальные функции. — М.: Наука, 1968. —С. 344.1. При/! ожени г iм