- •Украинский государственный геологоразведочный институт
- •Оглавление
- •Общая характеристика системы
- •Операции с моделью
- •Создание модели
- •Сервисные возможности графического редактора
- •Выбор слоя [s]
- •Печать [p/Alt-p]
- •Нестационар [g]
- •Позонное редактирование [е]
- •Читать из / писать в … [r/w]
- •Проверка т/Alt-t
- •Отменить изменения [d]
- •Раскраска зон [с]
- •Микроскоп [м]
- •Выход [q]
- •Задание области фильтрации Геометрия области
- •Коды граничных условий
- •Размер ячеек сетки
- •Характеристика массивов исходной информации
- •Поверхность земли
- •Кровля горизонта
- •Подошва горизонта
- •Проводимость
- •Водоотдача упругая
- •Дебит скважин
- •Инфильтрация
- •Техногенная инфильтрация
- •Испаряемость
- •Коэффициент высачивания
- •Уровень рек
- •Проводимость подрусловых отложений
- •Подошва подрусловых отложений
- •Плотность речной воды
- •Начальный уровень
- •Ввод и редактирование массивов исходной информации
- •Задание параметров
- •Задание зон
- •Зонная корректировка массивов
- •Подготовка варианта
- •1.2.Решение и анализ фильтрационных задач
- •Параметры счета
- •Ускоряющий параметр
- •1.3.Ввод исходной информации
- •Перечень массивов исходной информации Пористость
- •Составляющие баланса
- •Матричные операции
- •Загрузка
- •Чтение / запись слоя
- •Операция
Министерство экологии и природных ресурсов Украины
Геологическая служба Украины
Украинский государственный геологоразведочный институт
Днепропетровское отделение
Авторы:
В.Ю. Сынах
Н.Г. Курочкина
Н.А. Белокопытова
руководство пользователя
программной системы MIF v. 4.2
(Моделирование фильтрации и массопереноса в подземных водах)
Днепропетровск, 2002
Программный комплекс MIF может быть использован для решения широкого круга задач, связанных с интенсивным техногенным воздействием на подземные воды. Настоящее руководство предназначено для гидрогеологов, применяющих метод математического моделирования при решении гидрогеологических и эколого-геологических проблем.
Оглавление
1. Общая характеристика системы 4
2. операции с моделью 7
3. моделирование Фильтрации 9
1.1. Ввод исходной информации 9
Сервисные возможности графического редактора 9
Задание области фильтрации 13
Характеристика массивов исходной информации 15
Ввод и редактирование массивов исходной информации 20
1.2. Решение и анализ фильтрационных задач 22
Главное меню 24
Решение 25
Точки наблюдения 27
Разность 28
Линии тока 28
Графики 30
Таблица 31
Баланс 31
Поверхность 32
Карта 34
4. моделирование массопереноса 36
1.3. Ввод исходной информации 36
Перечень массивов исходной информации 37
1.4. Решение и анализ задач массопереноса 38
Решение 38
Баланс 40
5. Матричные операции 42
Загрузка 42
Запись 44
Операция 44
6. Объемная модель 45
Общая характеристика системы
Программная система MIF предназначена для численного решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы планово-пространственной фильтрации и массопереноса в неоднородной слоистой толще. Решение фильтрационной задачи реализовано с учетом: взаимосвязи подземных и поверхностных вод; перетока через разделяющие слои в кровле и подошве пласта; инфильтрационного питания за счет атмосферных осадков и техногенных утечек; испарения в зависимости от глубины залегания грунтовых вод; высачивания грунтовых вод на поверхность земли; эксплуатации водозаборных и нагнетательных скважин; изменения граничных условий и параметров во времени; перехода напорного режима фильтрации в безнапорный и обратно; выклинивания водоносных горизонтов; зависимости водопроводимости безнапорных горизонтов от уровня; осушения и восстановления водоносных горизонтов; анизотропии фильтрационных свойств; переменной плотности подземных вод. Модель массопереноса позволяет учесть: конвективный перенос; гидродисперсию; молекулярную диффузию; линейную сорбцию; радиоактивный распад; сорбционную емкость разделяющих слоев.
Программный комплекс MIF предназначен для решения широкого круга задач, связанных с интенсивным техногенным воздействием на подземные воды:
Оценка запасов подземных вод и разработка рациональных и экологически безопасных способов их эксплуатации, искусственного восполнения и защиты.
Обоснование сети слежения для ведения мониторинга подземных вод.
Оценка влияния осушения и затопления карьеров и шахтных полей на уровенный и гидрохимический режим подземных вод.
Прогноз изменения гидрогеологической обстановки под влиянием фильтрации загрязнителей из хвостохранилищ, отстойников, шламо- и кислотонакопителей металлургических и химических предприятий при различных вариантах их эксплуатации.
Экспертиза допустимости использования глубоких водоносных горизонтов в качестве коллекторов для захоронения токсичных промышленных стоков.
Обоснование работ по локализации нефтяного загрязнения гидролитосферы.
Оценка воздействия приповерхностных могильников радиоактивных отходов на грунтовые воды.
Выбор оптимального варианта организации защитных мероприятий по предотвращению подтопления городских территорий и предприятий.
В состав системы входит шесть модулей (Рис.1):
Редактор фильтрационных параметров. Обеспечивает графический ввод и редактирование фильтрационных параметров, начальных и граничных условий.
Редактор миграционных параметров. Обеспечивает графический ввод и редактирование миграционных параметров, начальных и граничных условий.
Решение фильтрационных задач. Предназначен для решения системы дифференциальных уравнений фильтрации подземных вод. Позволяет осуществлять контроль за ходом вычислений, проводить балансовый и графический анализ полученных в результате решения распределений напоров (уровней) подземных вод.
Решение миграционных задач. Предназначен для решения системы дифференциальных уравнений массопереноса в подземных водах. Позволяет осуществлять контроль за ходом вычислений, проводить балансовый и графический анализ полученных в результате решения распределений концентрации загрязняющих веществ.
Утилиты. Предоставляет пользователю возможность выполнить различные операции с задачами: создание, удаление, выбор, копирование, архивация.
Матричные операции. Выполнение арифметических операций над массивами данных и решений с возможностью их графического анализа и печати.
Объемная модель. Построение трехмерного изображения модели.
Математическая основа системы: конечно-разностная аппроксимация и итерационный метод решения систем алгебраических уравнений.
Рис.1. Главный экран программного комплекса MIF
Ввод исходной информации осуществляется с помощью специализированного графического редактора, который существенно облегчает процесс ввода и корректировки информации, повышает наглядность и снижает вероятность появления ошибок. Программа осуществляет как автоматический, так и определяемый пользователем контроль исходного числового материала.
При решении задач пользователь видит динамику счета и сходимость итерационного процесса. При желании, пользователь имеет возможность остановить счет и выполнить анализ текущего решения: построить карту уровней в изолиниях или площадях; построить уровенную поверхность; вывести численные результаты решения в виде таблицы, сопроводив ее графиками изменения отметок уровней (подземных вод, кровли, подошвы, земли) по взаимно перпендикулярным сечениям области фильтрации; рассчитать балансовые составляющие подземных вод для всей исследуемой области или ее части; построить графики изменения уровней вдоль заданной линии разреза; построить векторное поле скоростей, линии тока, зоны влияния и зоны захвата; построить графики изменения уровней во времени для заданных сеточных узлов.
Проведя анализ полученных результатов, пользователь может вновь вернуться к решению задачи и продолжить счет.
По степени совпадения полученного решения с натурными наблюдениями пользователь имеет возможность сделать вывод о правильности заданных в задаче параметров и граничных условий.