ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Инфильтрационное питание

Характерными для орошаемых территорий являются условия задания распределенного инфильтрацнонного питания (особенно при поливах и промывках).

Для непосредственной реализации заданного инфильтрацнон­ного (площадного) питания на электрических моделях требуется задать площадное распределение тока соответствующей интенсив­ности. На сеточной модели этот ток подается в узловые точки, а на сплошной модели распределяется по дискретной сетке [17].

При моделировании крупных систем орошаемые поля в плане представляют собой площадные источники инфильтрации, имею­щие, вообще говоря, многоугольную форму. Для удобства расче­тов можно составлять эти площади из отдельных прямоугольных участков. Тогда моделирование инфильтрации с орошаемых полей сводится к реализации на моделях системы прямоугольных площа­док с заданным инфильтрационным питанием. При неизменном пи­тании (начиная со времени t= 0) подпор АН под действием такой площадки, согласно (3.14), представляется выражением

= (3.36)

Где Qw — расход инфильтрации на площадке; f пл — единичная функция площадки инфильтрации. Для определения на модели ве­личины /пл удобно использовать расчетный прием, основанный на том, что влияние формы источника-стока заметно проявляется только в непосредственной близости от него. Поэтому можно счи­тать, что влияние границ потока для площадного источника, как правило, будет таким же, как и для точечного источника (сква­жины), расположенного в его центре. Тогда единичная функция прямоугольной площадки инфильтрации представляется выра­жением

/пл = /°пл-/*> (3-37)

Где /°дл—единичная функция для площадки в неограниченном од­нородном пласте, определяемая выражением (3.15); fR — дополни­тельная единичная функция, учитывающая влияние границ по­тока; при этом величина fR определяется на модели так же, как для точечного источника-стока (скважины) при расположении электрода в центре площадки инфильтрации.

Аналогичным путем решается задача моделирования линейного источника-стока с расходом Q, для которого изменение напора определяется выражением (3.18) при

/л = /л-//г. (3-37а)

Где f°4 — единичная функция для линейного источника-стока в не­ограниченном однородном пласте, определяемая выражением (3.24); fR — дополнительная единичная функция, определяемая на модели, как для точечного источника-стока (скважины), распо­лагаемого в середине линии.

Используя такой прием расчета единичных функций, следует на модели найти значения единичной функции скважины /с, уста­навливаемой в середине площадки или линии, и рассчитать по этим значениям величины fR — fc — f° , находя из (3.13).

После этого расчеты функций /Пл и /л ведутся по выражениям (3.37) и (3.37а). Этот же расчетный прием может эффективно ис­пользоваться и для модельных расчетов площадных и линейных систем скважин, которые на основе метода локальных сопротивле­ний могут заменяться площадными и линейными стоками. При этом должны учитываться дополнительные понижения уровня в скважинах А5С по отношению к уровню на распределенном (пло­щадном или линейном) стоке, которые определяются для площад­ной системы по формуле (3.17), а для линейного ряда по формуле (3.2), поскольку А5С = НЛ — Нс.

При моделировании орошаемых полей (площадей инфильтрации) на сеточ­ной модели в блоках, располагаемых по краям полей, площадь инфильтрации лишь частично занимает площадь блока. В узловой точке такого блока за­дается расход инфильтрационного питания, поступающего в пределах блока. Учет реальной конфигурации поля в пределах блока можно осуществить, до­бавляя напор А Я, представляющий собой разницу напоров от действия реаль­ного участка поля и площадки инфильтрации того же расхода, «размазанной» по площади блока. Из-за локальности влияния этой поправки ее можно вво­дить без учета границ потока, считая

Где rj, —определяемые по формуле (3.16) или с помощью табл. 34 расчет­ные расстояния от расчетной точки до реального участка поля и до участка, занимающего площадь блока.

При задании на всей моделируемой территории одинаковой ин­тенсивности инфильтрации удобные решения можно получить, вводя преобразования в расчетную функцию (напор), позволяю­щие исключить непосредственное моделирование w. При моделиро­вании стационарных задач в качестве расчетной можно рассмат­ривать функцию

Tfw = tf+(w-w0) ~r+ (w + w0) -&rr + - f #o> (3.39)

А — область фильтрации; б — схема электрической модели; в — подсоедииеиие сопротивлений на контуре дрены, г — подсоединение сопротивления на контуре коллектора; / — контур кол­лектора; 2 — коитур неработающей дрены. 3 — контур работающей дрены

Где w0, q и Но — любые постоянные величины, которые задаются из условия получения наиболее удобных для моделирования гра­ничных условий.

При моделировании нестационарной фильтрации можно также использовать вместо напора Н расчетную функцию t

//w == Я — I — dt, (3.40)

О **

Причем в случае w = const

#w = tf_JL*. (3.40а)

Задаваемая таким образом функция Нw уже не будет зависеть от инфильтрации и моделируется без ее учета, но с соответственно измененными граничными условиями.

В качестве примера применения такого преобразования приве­дем построение модели для потока между систематическими дре­нами с учетом действия глубоких коллекторов (рис. 45, а) при равномерном стационарном инфильтрационном питании во всей области потока. Вследствие симметрии потока между противопо­ложными коллекторами и дренами можно изолированно рассмат­ривать область ABCD, считая линии АВ и AD непроницаемыми
границами. На линии коллектора (СВ) задается граница третьего рода

ДН Н - Нк

Ду 2 LK

Где Як— уровень воды в коллекторе; LK —LHд — параметр сопро­тивления на несовершенство коллектора. На линии дрены в пре­делах ее работающей части (DD') также задается условие третьего рода

Где Яд — уровень воды в дрене; Ья — параметр сопротивления на несовершенство дрены. В пределах неработающей части, где Я< <ЯД, линия CD является непроницаемой границей, причем точка D' заранее неизвестна и должна определяться из условия Я = ЯД.

Для построения модели введем вспомогательную функцию Я0, связанную с напором Я соотношением

Т = Н + -~. (3.42)

Эта функция описывается уравнением Лапласа на плоскости х, у, а ее граничные условия имеют следующую форму: на линиях АВ и AD сохраняется условие непроницаемой границы (дН°/ду = О на линии AD и дН°/дх~0 на линии АВ), на линии ВС должно выполняться условие III рода

Дно Н°~Н°К. WJC2

~ 2Ьк "!!«"■+-lb (3-43)

W L

На линии CD' будет условие второго рода дН°/дх — --—, а на

Линии DD' условие третьего рода

№ — н°

W L " ПЛ rr0 ri wЈ2

Причем точка D находится из условия Я0 = Я° . Эту задачу удобно решать на сплошной электрической модели с удельным сопро­тивлением рм при относительном потенциале ЇЇ = ~Х

Х(Я° — НК)/(Н° — Нк). Такая модель по линиям АВ и AD обре­зается, по линиям ВС и CD подключаются сопротивления, как это показано на рис. 45, в, г, причем

RK = Рм-^дгк-; R. i = Рм ик = —^ ^у' (3-44)

Где N—ширина натурного потока, относящегося к одному сопро­тивлению. Сопротивления Rw служат для подачи тока /w, соответ­
ствующего расходу потока wLN\ величина этого сопротивления определяется соотношением

(3.44а)

Где потери относительного потенциала A{7W = ?7W — U должны за­даваться в пределах до 50 %. На линии CD сопротивление /?д от­сутствует.

При выполнении моделирования должно быть предварительно подбором установлено положение точки D из условия U = 11ж, по­сле чего сняты значения потенциалов в расчетных точках, по ко­торым находятся величины напоров из выражения

Я = Як + 2(Яд +