Т. 328, № 8

Исследование процессов фильтрации воды в пористой среде методами физического и численного моделирования

Гидрогеологическое моделирование (в широком смысле этого слова) начало развиваться с начала XX в. Первое время проводилось физическое моделирование на лотках различных конструкций. В результате накапливался фактический материал, на котором впоследствии базировались теоретические построения (динамика подземных вод, гидрогеодинамика и другие). По мере развития вычислительной техники и математического аппарата для описания законов фильтрации моделирование начало применяться не только для построения теоретических моделей, но и для решения различного рода задач: расчета понижений уровня подземных вод при водоотборе, оценке запасов подземных вод, расчетов подтопления при создании водохранилищ или от работы оросительных систем. Перечисленные задачи решались аналитическими методами, методами электрогидродинамической аналогии, а начиная с 1960-1970 гг. для их решения начали использоваться методы численного компьютерного моделирования. К настоящему времени созданы современные программы для численного моделирования, позволяющие решать, наряду с гидродинамическими и гидрохимическими задачами, еще и гидрогеотермические. Таким образом, к настоящему времени накоплен богатый фактический и теоретический материал. При подготовке данного исследования собрана и проанализирована информация по различным методам гидрогеологического моделирования, проведены собственные авторские исследования по данному вопросу. Актуальность работы заключается в необходимости постоянного повышения качества подготовки студентов. Это достигается путем привлечения обучающихся к научной деятельности. Участие в экспериментах и исследованиях улучшает понимание теоретического материала, полнее и глубже прорабатываются отдельные разделы учебных программ, что в конечном итоге приводит к повышению уровня подготовки выпускников. Цель работы: сопоставление и анализ депрессионных кривых, полученных методами физического и численного моделирования. Методы исследования: физическое моделирование на фильтрационном лотке, программирование, численное моделирование на компьютере. Результаты. Сконструирован фильтрационный лоток на кафедре гидрогеологии; рассмотрены дифференциальные уравнения, описывающие процесс фильтрации; написана компьютерная программа на языке программирования QBasic. В настоящее время фильтрационный лоток используется в учебном процессе при обучении студентов-гидрогеологов.

Ключевые слова:

процессы, фильтрация, физическое моделирование, численное моделирование, депрессионные кривые, закон Дарси, режимы фильтрации, расчетные схемы, граничные условия, начальные условия, моделирование по явной схеме методом конечных разностей, электронный ресурс,

Авторы:

Белов Константин Владимирович

Лисенков Александр Борисович

Пономарев Артем Дмитриевич

Горбатенко Наталья Сергеевна

Скачать PDF