Ю.И. Волков, В.С. Лапин

(Россия)

Подземные и поверхностные воды являются основными источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения. Рациональное их использование для различных целей требует соответствующего управления и защиты. В тезисах доклада «Применение компьютерных моделей для управления водными ресурсами» (материалы Международной научной конференции «Проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса стран СНГ в современных условиях», Ашхабад, 2009 г.) рассмотрены вопросы построения трехмерных компьютерных моделей для расчетов фильтрации и массопереноса в подземных водах, а также выделено несколько этапов создания таких моделей.
Рассмотрим кратко комплекс работ, выполняемый на двух первых этапах;
− схематизация природных и техногенных условий исследуемого района;
− подготовка исходной геологической и гидрогеологической информации для моделирования.
Задача, которую предстоит решить на создаваемой модели, формулируется следующим образом. Необходимо соорудить водоем. Это приведет к заполнению искусственной или естественной котловины водой различного качества, созданию подпора воды в водоеме, инфильтрации воды из водоема в грунт, подъему уровня подземных вод вблизи водоема, изменению баланса водных ресурсов в регионе. Возникают вопросы: какова должна быть проницаемость ложа и бортов водоема, какая часть потерь воды из водоема уйдет на насыщение грунта, а какая на подъем уровня подземных вод и образование водоносного горизонта, какая площадь прилегающей к водоему территории будет подтоплена при подъеме уровня подземных вод? Какие меры необходимо принять для того, чтобы защитить территорию от подтопления и в каких местах? Каков баланс водопритока к водоему? Как будут изменяться уровни воды и ее химический состав во времени?
На первом этапе построения модели используется картографическая информация о регионе, на территории которого предполагается создание искусственного водоема. На основе обычной топографической карты с изолиниями поверхности земли создается электронная карта, которая в дальнейшем будет использована при разработке концептуальной модели. Электронная карта создается с базами данных, включающих как природную так и техногенную информацию по территории и находящимся на ней объектами. Особое внимание уделяется выбору внешней границы на карте, она должна охватывать по площади территорию, на которую будет влиять создаваемый водоем (грубо ее можно определить по известным аналитическим зависимостям), а также объекты оказывающие или могущие оказать воздействие на водоем (в частности, источники потенциального загрязнения). На карту следует нанести все внутренние источники и стоки, которые влияют или в будущем будут влиять на водные ресурсы региона (водозаборы, пруды, озера, водотоки, выходы трещиноватых или водорастворимых пород на поверхность, поливные системы, дрены, шламонакопители и т. д.).
На втором этапе в компьютере создаются массивы данных по водно-физическим свойствам горных пород и строятся специальные геологические и гидрогеологические карты. Используется информация полученная при геологоразведочных работах, инженерно-геоглогических изысканиях, опытно-фильтрационных и экологических работах выполненных на территории рассматриваемого региона. Массивы данных включают показатели коэффициентов фильтрации, упругой и гравитационной водотдачи, отметки уровней подземных и поверхностных вод, величины инфильтрационного питания. Создаются массивы данных по величинам, характеризующим испарение с водной поверхности, капиллярной каймы и поверхности земли. Строятся электронные карты изолиний мощностей водоносных горизонтов, подошвы и кровли водоупорных пород, водопроводимостей, обшей минерализации и содержания отдельных компонентов химсостава. На этом же этапе формируются массивы техногенной информации о величинах водоотбора из водозаборов подземных и поверхностных вод, утечек из подземных коммуникаций, расходах воды на поливное земледелие, эксплуатации дренажных систем.
В формализованном виде вся эта информация послужит фундаментом для последующей разработки модели, проведения расчетов по предлагаемым техническим решениям и составления прогнозов поведения окружающей природной среды после сооружения водоема.