2. Определение фильтрационных параметров по данным режимных геофильтрационных наблюдений1

1. Общие представления

При интерпретарции ОФО (см. гл. 5) отыскание неизвестных параметров водоносных пластов осуществлялось нами исходя из предпосылки о плановой однородности изучаемой толщи. Вместе с тем рассмотрение даже простейших типов фильтрационной неодно­родности показывает, что надежная интерпретация результатов опытно-фильтрационных работ в планово-неоднородных толщах возможна лишь при значительных площадях возмущения и наличии достаточной информации о напорах подземных вод в пределах изу­чаемой площади. Эти условия обычно могут оказаться реализован­ными только при специально поставленных режимно-балансовых наблюдениях, направленных на оценку гидрогеологических условий в пределах изучаемого региона. Они могут проводиться при естест­венном и нарушенном режимах.

Особый интерес представляют опытно-фильтрационные на­блюдения (ОФН), направленные на изучение геофильтрационных схем и параметров и проводимые в районах водозаборов (дренажей) в строительный или эксплуатационный период — при наличии дан­ных о расходах водоотбора и устройстве соответствующей наблюда­тельной сети. В этом случае на практике часто возникает необходи­мость в проверке и корректировке значений фильтрационных пара­метров, а подчас и расчетных схем, принятых при проектировании: корректировка проводится с целью внесения оптимальных измене­ний в первоначальные проектные решения и прогнозы. Иначе гово­ря, эксплуатационный водоотборна первых этапах рассматривается и как опытных. Следовательно, подобно опытным откачкам, здесь ставится обратная задача (см. раздел 5.1) по определению неизвест­ных фильтрационных параметров (или, как иногда говорят; восста­новления поля того или иного параметра) по известным значениям напоров и расходов подземных вод.

При рассмотрении методов интерпретации результатов откачек (см. гл. 5), по сути дела, мы уже занимались решением обратных задач в простейшей их постановке: априорные предпосылки о харак­тере плановой неоднородности и структуре фильтрационного потока обычно позволяли получить решение в виде конечной аналитической зависимости относительно искомых параметров. Однако без подо­бных предпосылок задача существенно усложняется, и искомые па­раметры приходится определять либо путем целенаправленного под­бора, либо непосредственно из дифференциальных уравнений и их решений, модифицированных применительно к тем или иным схе­мам фрагментирования потока. Соответствующие задачи оказыва­ются сильно некорректными (см.раздел 5.1).

Попытаемся хотя бы в самых общих чертах проанализировать возможные методы решения таких обратных задач. С определенной долей условности их можно разделить на две группы:

[Т] методы, позволяющие получить решение исходного урав- нения(аналитически или на модели) непосредственно относительно искомого параметра, т.е. не прибегая к последовательным приближе­ниям определяемой величины; эти методы будем впредь именовать прямыми;

итеративные методы, использующие целенаправленный поискили способ проб и ошибок, коща параметры последовательно уточняются — от одного приближения к другому — в процессе про­гонки прямой задачи (до примерного совпадения результатов моде­лирования с данными наблюдений).

Мы рассмотрим использование прямых методов, которые обычно базируются на упрощенных допущениях о пространственной измен­чивости параметров. Наиболее часто принимается предпосылка о постоянстве искомого параметра во всей изучаемой области или в заданных ее частях. Последующее отыскание параметра осуществ­ляется различными способами:

РЛ из известного аналитического решения соответствующей прямой задачи (для типовых расчетных схем);

[~2| по результатам численного или аналогового интегрирова­ния исходного дифференциального уравнения при заданных краевых условиях для функции Н и заданных контрольных значениях этой функции или ее производных (скоростей потока) в отдельных точках области;

[У] из решения того или иного интегрального аналога исходно­го уравнения.

Первый способ, по существу, эквивалентен описанным выше способам обработки результатов опытных откачек. Он уже неодно­кратно иллюстрировался примерами в предшествующих главах — при изложении методов расчета плановой фильтрации (например, см. разделы 3.3, 3.4 и 4.1). Поэтому здесь мы остановимся лишь на втором и третьем способах отыскания параметров.