Моделирование структуры потоков подземных вод в многослойных водоносных системах
Диссертация
Третья глава содержит построение метода моделирования структуры потоков подземных вод. Для каждой из ограниченного числа возможных комбинаций направлений потоков в модельном блоке построена процедура получения неизвестных матриц сечений трубок тока на выходных гранях блока по известным матрицам сечений на входных гранях блока. Такие процедуры эволюции матриц сечений построены исходя из сохранения… Читать ещё >
Содержание
- Цели и задачи диссертационной работы
- Аннотация диссертационной работы по главам
- Защищаемые положения
- Личный вклад автора
- Благодарности
- 1. Анализ методов численного моделирования движения подземных вод
- 1. 1. Основные уравнения геофильтрации
- 1. 2. Моделирование массопереноса
- 1. 3. Специфика региональных моделей
- 1. 4. Эйлеровы методы моделирования массопереноса
- 1. 5. Эйлеро-лагранжевы методы моделирования массопереноса
- 1. 6. Выводы
- 2. Описание структуры потока матрицами сечений трубок тока
- 2. 1. Основные определения
- 2. 1. 1. Тип жидкости и трубки тока
- 2. 1. 2. Матрицы сечений трубок тока
- 2. 2. Операции над строками сечений
- 2. 2. 1. Умножение на число
- 2. 2. 2. Объединение
- 2. 2. 3. Исключение
- 2. 2. 4. Сжатие строки сечений
- 2. 3. Операции над матрицами сечений
- 2. 3. 1. Объединение
- 2. 3. 2. Исключение
- 2. 3. 3. Транспонирование
- 2. 3. 4. Сжатие матрицы сечений
- 2. 3. 5. Преобразование поворота
- 2. 4. Выводы
- 2. 1. Основные определения
- 3. Метод моделирования структуры потока
- 3. 1. Сохранение порядка линий тока
- 3. 2. Процедура эволюции
- 3. 2. 1. Частный пример процедуры эволюции
- 3. 3. Классы модельных блоков
- 3. 4. Процедура эволюции в двумерной постановке
- 3. 4. 1. Процедура эволюции для блоков класса I, в двумерной постановке
- 3. 4. 2. Процедура эволюции для гиперболических блоков класса Н в двумерной постановке
- 3. 4. 3. Процедура эволюции для блоков класса I, в двумерной постановке при наличии источника
- 3. 4. 4. Процедура эволюции для гиперболических блоков класса Н в двумерной постановке при наличии в блоке источника
- 3. 4. 5. Процедура эволюции для гиперболических блоков класса Н в двумерной постановке при наличии в блоке стока
- 3. 5. Процедура эволюции в многослойной постановке
- 3. 5. 1. Процедура эволюции для блоков класса Ь без внутренних источников в многослойной постановке
- 3. 5. 2. Процедура эволюции для блоков класса Н без внутренних источников в многослойной постановке
- 3. 5. 3. Процедура эволюции для блоков с внутренними источниками или стоками в многослойной постановке
- 3. 6. Общая схема решения задачи для всей модельной сетки и граничные условия
- 3. 7. Условия применимости метода
- 3. 8. Выводы
- 4. Моделирование структуры потоков для тестовых задач
- 4. 1. Два симметрично расположенных дуплета
- 4. 2. Дуплет в однородном потоке
- 4. 3. Профильная задача с переворотом потока
- 4. 4. Многослойная задача с несовершенным дуплетом в однородном потоке
- 4. 5. Выводы
- 5. Применение разработанного метода для решения практических задач
- 5. 1. Геофильтрационная модель
- 5. 1. 1. Схематизация гидрогеологических условий
- 5. 2. Прогноз качества подземных вод и оценка уязвимости водозаборов
- 5. 2. 1. Методика
- 5. 2. 2. Оценка источников формирования подземных вод
- 5. 3. Моделирование трехмерных зон захвата для скважин групповых водозаборов
- 5. 3. 1. Методика моделирования зон захвата
- 5. 3. 2. Результаты моделирования зон захвата
- 5. 4. Выводы
- 5. 1. Геофильтрационная модель
Список литературы
- Бэр Я., Заславски Д., Ирмей С. Физико-математические основы фильтрации воды. — М.: Мир, 1971. — 452 с.
- Геоинформационная система СеоЫпк. Версия 2. хх Руководство пользователя / Геолинк Консалтинг. — М.: Геолинк Консалтинг, 2002.- 619 с.
- Гиранский Н. К. Некоторые вопросы динамики подземных вод // Гидрогеол. и инж. геол. — 1947. — № 9. — С. 3−102.
- Годунов С. К., Рябенький В. С. Разностные схемы (введение в теорию). — 2-е изд. — М.: Наука, 1977. — 440 с.
- Головизнин В. М., Карабасов С. А. Нелинейная коррекция схемы Кабаре // Мат. моделирование. — 1998. — Т. 10, № 12. — С. 107— 123.
- Головизнин В. М., Самарский А. А. Некоторые свойства разностной схемы «кабаре» // Мат. моделирование. — 1998. — Т. 10, № 1. — С. 101−116.
- Головизнин В. М., Самарский А. А. Разностная аппроксимация конвективного переноса с пространственным расщеплением временной производной // Мат. моделирование. — 1998. — Т. 10, № 1. — С. 86−100.
- Калиткин Н. Н. Численные методы. — М.: Наука, 1978. — 512 с.
- Кузнецов Д. С., Рошаль А. А. Разработка программных средств моделирования процессов региональной миграции веществ в подземных водах // II конференция пользователей и партнеров «Геолинка» (доклады и сообщения). — М.: Инфоком-Гео, 2001. — С. 97−102.
- Кузнецов Д. С., Рошаль А. А. Новый метод регионального моделирования стационарного конвективного массопереноса // Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики. — СПб.: СПбГУ, 2002. С. 431−441.
- Кузнецов Д. С., Рошаль А. А. Анализ методов численного решения региональных задач массопереноса // Водные ресурсы. — 2003. — Т. 30, № 3, — С. 312−318.
- Куликовский А. Г., Погорелое Н. В., Семенов А. Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. — 608 с.
- Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. — М.: Наука, 1987. — 840 с.
- Лукнер Л., Шестаков В. М. Моделирование геофильтрации. — М.: Недра, 1976. 407 с.
- Макрокинетика процессов в пористых средах / Ю. А. Чизмаджев, В. С. Маркин, М. Р. Тарасевич, Ю. Г. Чирков. — М.: Наука, 1971. — 364 с.
- Мироненко В. А., Румынии В. Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах. — М.: Недра, 1986. — 240 с.
- Мироненко В. А., Румынии В. Г. Проблемы гидрогеоэкологии. — М.: МГГУ, 1998.- Т. 1.-610 с.
- Мятиев А. Н. Напорный комплекс подземных вод и колодцы // Изв. АН СССР, Отд. техн. н. 1947. — Т. 9. — С. 1069−1088.
- Полубаринова-Кочина П. Я. Теория движения грунтовых вод. — 2-е изд. — М.: Наука, 1977. — 664 с.
- Программная система гидрогеологического моделирования ModTech. Руководство пользователя. — М.: ЗАО «Геолинк Консалтинг», 2003.— 149 е. — Internet resource, http://www.geoli.nk-ltd.com/download/mdluser.pdf.
- Рождественский Б. Л., Яненко Н. Н. Системы квазилинейных уравнений. — М.: Наука, 1978. — 688 с.
- Роуч П. Вычислительная гидродинамика. — М.: Мир, 1980. — 616 с.
- Рошаль А. А. Методы определения миграционных параметров. — ВИЭМС, 1980. 62 с.
- Рошаль А. А., Кузнецов Д. С. К вопросу о региональном моделировании миграции веществ в подземных водах // Современная гидрогеология на рубеже веков: Материалы междунар. конф. — Новочеркасск Ростов-на-Дону: НПИ, 2001.- С. 21−23.
- Рошаль А. А., Кузнецов Д. С. Проблемы моделирования конвективного массопереноса в подземных водах // Проблемы гидрогеологии XXI века: наука и образование. — М.: МГУ, 2003. — С. 184−191.
- Савельев А. Ф., Штенгелов А. и др. Переоценка эксплуатационных запасов пресных подземных вод действующих групповых водозаборов Московской области (Домодедовский район): Отчет ГРН 34−01−135/12, — М.: Геолинк Консалтинг, 2003.
- Самарский А. А. Теория разностных схем. — М.: Наука, 1983. — 654 с.
- Фрид Ж. Загрязнение подземных вод. — М.: Недра, 1981. — 304 с.
- Хейгеман Л. А., Янг Д. М. Прикладные итерационные методы. — М.: Мир, 1986. 446 с.
- Шейдеггер А. Е. Физика течения жидкости через пористые среды. — М.: Гостоптехиздат, 1960. — 249 с.
- Шестаков В. М. Гидрогеодинамика. — М.: МГУ, 1995. — 368 с.
- Boris J. P., Book D. L. Flux-corrected transport. I. SHASTA, a fluid transport algorithm that work 11 J. of Comput. Phys. — 1973. — Vol. 11, no. 1.- Pp. 38−69.
- Boris J. P., Book D. L. Flux-corrected transport. III. minimal-error ACE algorithms I I J. of Comput. Phys. — 1976. — Vol. 20, no. 4. — Pp. 397−431.
- Boris J. P., Book D. L., Haiti K. Flux-corrected transport. II. Generalization of the method 11 J. of Comput. Phys.— 1975.— Vol. 18, no. 3. Pp. 248−283.
- Burnett R., Frind E. O. Simulation of groundwater contaminant transport in three dimensions, I. The alternating direction galerkin technique // Ground Water. — 1987. — Vol. 23, no. 4. — Pp. 683−694.
- Cheng R. Т., Casulli V., Milford S. N. Eulerian-Lagrangian solution of the convection-dispersion equation in natural coordinates 11 Water Resources Research. — 1984.
- Diersch H.-J. G. FEFLOW Physical Basis of Modeling.- Berlin: WASY, 1999. — 87 pp.
- Diersch H.-J. G. Feflow 5.1 User’s Manual. Berlin: WASY, 2004,168 pp.
- Feflow 4.9: Finite Element Subsurface Flow and Transport Simulation System / WASY. Berlin: WASY, 2001. — 360 pp.
- Feflow White Papers. Berlin: WASY, 2004. — 366 pp.
- A Finite-Volume ELLAM for Three-Dimensional Solute-Transport Modeling / T. F. Russell, C. I. Heberton, L. F. Konikow, G. Z. Hornberger // Ground Water. — 2003. Vol. 41, no. 2. — Pp. 258−272.
- Frind E. O., Muhammad D. S., Molson J. W. Delineation of Three-Dimensional Well Capture Zones for Complex Multi-Aquifer Systems 11 Ground Water. 2002. — Vol. 40, no. 6. — Pp. 586−598.
- Garder A. O., Peaceman D. W., Pozzi A. L. Numerical calculation of multidimensional miscible displacement by the method of characteristics 11 Soc. of Petrolium Eng. Journal. — 1964. — Vol. 6, no. 2. — Pp. 175−182.
- Harbauh A. W., McDonald M. G. User’s Documentation for MODFLOW-96, an update to the U.S. Geological Survey Modular Finite-Difference Ground-Water Flow Model: Open-File Report 96 485. — Reston, Virginia: U.S. Geological Survey, 1996.
- Harten A. High resolution schemes fore hyperbolic conservation laws // J. of Comput. Phys. 1983. — Vol. 49, no. 3. — Pp. 357 393.
- Healy R. W., Russell T. F. A finite-volume Eulerian-Lagrangian localized adjoint method for solution of the advection-dispersion equation 11 Water Resources Research. — 1993. — Vol. 29, no. 7. — Pp. 23 992 413.
- Hemker C. J., de Boer R. G. MicroFEM for Windows: Finite-Element Program for Multiple-Aquifer Steady-State and Transient Ground-Water Flow Modeling. — Internet resource: http://www.microfem.com. — 2000.
- Kiipp K. Guide to the Revised Heat and Solute Transport Simulator: HST3D Version 2: Water-Resources Investigations Report 974 157. — Denver, CO: USGS, 1997.
- Kinzelbach W. Groundwater Modelling. — Amsterdam: Elsevier, 1986. 333 pp.
- Konikow L. F., Bredehoeft J. D. Computer Model of Two-Dimensional Solute Transport and Dispersion in Ground Water. — Wash.: USGS, 1984. 90 pp.
- Konikow L. F., Goode D. J., Hornberger G. Z. A Three- Dimensional Method-of-Characteristics Solute-Transport Model (MOC3D): Water-Resources Investigations Rep. 96−4267. — Reston: USGS, 1996.
- LaBolle E. M., Fogg G. E., Tompson A. F. B. Random-walk simulation of transport in heterogeneous porous media: Local massconservation problem and implementation methods 11 Water Resources Research. — 1996. Vol. 32, no. 3. — Pp. 583−593.
- McDonald M. G., Harbauh A. W. A Modular Three-Dimensional Finite-Difference Ground-Water Flow Model: Open-File Report 83 875. — Denver, Colorado: U.S. Geological Survey, 1988.
- Neuman S. P. A eulerian-lagrangian numerical scheme for the dispersion-conversion equation using conjugate space-time grids 11 Journal of Computational Physics. — 1981. — Vol. 41, no. 2. — Pp. 270−294.
- A numerical model for water flow and chemical transport in variably saturated porous media / T. C. J. Yeh, R. Srivastava, A. Guzman, T. Harter // Water Resources Research. — 1993.— Vol. 31, no. 4.— Pp. 634−644.
- Pollock D. W. Semianalytical computation of path lines for finite difference models 11 Ground Water. 1988. — Vol. 26, no. 6. — Pp. 743 750.
- Pollock D. W. User’s Guide for MODPATH/MODPATH-PLOT Version 3: Open-File Report 94−464. Reston, Virginia: USGS, 1994.
- Prickett T. A., Naymik T. G., Lonnquist C. G. A «Random-Walk» Solute Transport Model for Selected Groundwater Quality Evaluations. — Champaign, IL: Illinois State Water Survey, 1981. — 103 pp. — Bulletin 65.
- Strack O. D. L. Groundwater Mechanics. — New Jersey: Prentice-Hall Englewood Cliffs, 1989. 675 pp.
- Strack O. D. L., Haitjema H. M. Modeling double aquifer flow using a comprehensive potential and distributed singularities: 1. solution forhomogeneous permeabilities 11 Water Resources Research. — 1981. — Vol. 17, no. 5. Pp. 1535−1549.
- Strack 0. D. L., Haitjema H. M. Modeling double aquifer flow using a comprehensive potential and distributed singularities: 2. solution for homogeneous permeabilities // Water Resources Research. — 1981. — Vol. 17, no. 5, — Pp. 1551−1560.
- Voss C. I., Provost A. M. SUTRA, A model for saturated-unsaturated variable-density ground-water flow with solute or energy transport: Water-Resources Investigations Report 02−4231: U.S. Geological Survey, 2002.
- Yager R. M., Neville C. J. GFLOW 2000: An Analytical Element Ground Water Flow Modeling System (Software Spotlight) 11 Ground Water. 2002. — Vol. 40, no. 6. — Pp. 574−576.
- Yeh G. T. A Lagrangian-Eulerian method with zoomable hidden finemesh approach to solving advection-dispersion equations 11 Water Resources Research. — 1990, — Vol. 26, no. 6.— Pp. 1133−1144.
- Zheng C. Extension of the method of characteristics for simulation of solute transport in three dimensions 11 Ground Water. — 1993. — Vol. 31, no. 3. Pp. 456−465.
- Zheng C., Wang P. P. MT3DMS, documentation and user’s guide: Contract Rep. SERDP-99−1.— Vicksburg: U.S. Army Engineer Research and Development Center, 1999.