Моделювання гідродинаміки ґрунтових водна підтоплених територіях

Abstract

UK: Постановка проблеми. Розглядається задача розрахунку динаміки ґрунтових вод на підтопленій території за роботи локального дренажу. Складність розв’язання даної задачі полягає в тому, що занаявності забудови на підтопленійтериторії неможливо використовувати існуючінормативні методики для розрахунку дренажу. Тому виникає потреба розробленняспеціалізованих математичних моделей для оцінювання зміни, з часом, рівня ґрунтових вод на підтопленій території. Мета роботи−розробленнячисельної багатопараметричної моделі та створення на її базі комп’ютерного коду для прогнозування зміни рівня ґрунтових вод та рівня забруднення підземного водоносного шару зароботидренажу на підтопленій території. Методика.Для розрахунку динаміки ґрунтових вод зароботиводознижувальних свердловин використовується рівняння фільтрації для безнапірного підземного потоку. Для розрахунку концентрації домішкив ґрунтових водах зароботидренажної системи використовується двовимірне рівняння масоперносу, що враховує конвективний перенос домішки та перенос домішки за рахунок дисперсії. Для чисельного інтегрування рівняння фільтрації безнапірних підземних вод використовується локально-одновимірна скінченорізницева схемарозщеплення. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу домішки в ґрунтових водах зароботидренажу використовується скінченорізницевісхеми розщеплення. Наукова новизна. Розробленаефективна чисельна модель дозволяє прогнозувати зміну рівня ґрунтових вод під часроботилокального дренажу. Модель також дозволяє прогнозувати рівень забруднення ґрунтових вод зароботидренажу. Практична значимість.На базі розробленої чисельної моделі розроблено комп’ютерний код, орієнтованийна розв’язання комплексу прикладних задач, що пов’язані з проектуванням систем локального дренажу на підтоплених територіях. Висновки.Розробленічисельна модель та комп’ютерний код дозволяють оцінювати динаміку зміни рівня ґрунтових вод та інтенсивність їх забруднення зароботилокального дренажу. Наведенірезультати обчислювального експерименту.

EN: Problem statement. The task of calculating the dynamics of groundwater in the flooded area during the operation of local drainage is considered. The difficulty of solving this problem consists in the fact that in the presence of building on the flooded territory, it is impossible to use the existing regulatory methods for calculating the drainage. Therefore, there is a need to develop specialized mathematical models for evaluating the change over time in the groundwater level in the flooded area. The purpose of the workis to develop a numerical multi-parameter model and create a computer code based on it to predict changes in the level of groundwater and the level of pollution of the underground aquifer during the operation of drainage in a flooded area. Methodology.The filtration equation for headless underground flow is used to calculate the dynamics of groundwater during the operation of water-lowering wells. A two-dimensional mass transfer equation is used to calculate the impurity concentration in groundwater during the operation of the drainage system, which takes into account the convective transport of the impurity and the transport of the impurity due to dispersion. A locally one-dimensional finite-difference splitting scheme is used for the numerical integration of the filtration equation of headless groundwater. Finite-difference splitting schemes are used for numerical integration of the mass transfer equation of impurities in groundwater during drainage operation. Scientificnovelty.Aneffective numericalmodel is developed, which allows predicting the change in the level of groundwater during the operation of local drainage. The model also makes it possible to predict the level of groundwater pollution during drainage operations. Practical value. Based onthe developed numerical model, a computer code was developed, which is oriented towards the solution for a complex of applied problems related to the design of local drainage systems in flooded areas. Conclusions. A numerical model and computer code is developed that allow to evaluate the dynamics of changes in the groundwater level and the intensity of their pollution during the operation of local drainage. The results of the computational experiment are presented.