Математическое моделирование миграции легких нефтепродуктов (LNAPL) и обоснование проектных решений по локализации и ликвидации нефтяных загрязнений.

Для решения задач прогноза распространения углеводородов, расположенных в виде линзы на поверхности грунтовых вод, и разработки оптимальных систем реабилитации загрязненных территорий, специалистами ЗАО «ДАР/ВОДГЕО» разработана численная модель OILFEM реализующая уравнения плановой двухфазной фильтрации воды и углеводородов. Уравнения плановой безнапорной фильтрации воды и нефтепродуктов, с учетом защемления последних, могут быть получены интегрированием уравнений пространственной трехфазной фильтрации, основываясь на предположении о гидростатическом распределении давлений нефтяной и водной фазы и атмосферном давлении воздушной фазы.

где  – плотность нефтепродукта относительно воды;   – плотность воды;   – напор воды;  – вертикальная координата точки от общей плоскости сравнения.
В результате плановая фильтрация воды и нефтепродуктов в безнапорной зоне определяется системой уравнений:


где   – плановые координаты (  = 1, 2);  –время; – объем воды на единицу площади;  и  – водопроводимости для воды и нефтепродуктов;  и  – удельные расходы воды и нефтепродуктов;  – объем нефтепродуктов на единицу площади, определяемый как:


где – удельный объем свободных нефтепродуктов,  – удельный объем нефтепродуктов, защемленных в насыщенной зоне при подъеме границы раздела вода/нефтепродукты  и – удельный объем нефтепродуктов, защемленных в ненасыщенной зоне при опускании уровня нефтепродуктов  .

В модели OILFEM уравнения плановой фильтрации решаются на основе балансового метода конечных элементов c использованием неортогональных сеток.

 
Пример прогнозной карты мощности линзы при различной конфигурации системы отбора свободных нефтепродуктов

Для корректного обоснования расчетных параметров накоплен значительный банк данных гидрофизических характеристик грунта (параметров Ван Генухтена), кроме того, для более точного определения параметров вмещающих отложений на конкретном объекте возможно проведение лабораторных исследований.

При решении задач реабилитации нефтезагрязненных территорий проводится: определение объемов нефтепродуктов в подземной гидросфере в свободном и связном состоянии; на основе фильтрационных расчетов определяется направление и скорость распространения загрязненных растворенными нефтепродуктами подземных вод; на основе расчетов на двухфазной модели оценивается характер миграции свободных нефтепродуктов, эффективность существующих мероприятий и/или определение оптимальной конфигурации и режима работы системы локализации и ликвидации углеводородных загрязнений.

График изменения объемов нефтепродуктов при работе системы откачки

 

Пакет программ для анализа устойчивости склонов

Для анализа устойчивости склонов, в условиях изменяющейся обводненности территории используется следующий алгоритм. На основе метода конечных элементов (МКЭ) строится модель склона, на которой моделируется режим подземных вод и напряженное состояние склона при различных степенях его обводненности. По определенным таким образом напряжениям в каждой точке модели (склона) восстанавливается коэффициент запаса (устойчивости). Затем определяются зоны, в которых напряжения превышают предельные, допускаемые прочностными критериями. Конфигурация ослабленных зон дает представление о возможных поверхностях разрыва сплошности склона, что является основой для инженерных расчетов мероприятий, предотвращающих негативные последствия изменяющейся обводненности склона. Тот же метод может использоваться при изменении внешней нагрузки на границу (или другие элементы) склона.

Программа «Zone»

Во всем мире вокруг водозаборных скважин организуют зона санитарной охраны (ЗСО) подземных вод. Границы второго и третьего поясов устанавливаются расчетами. Разработанная программа «Zone» позволяет рассчитывать границы 2 и 3 поясов для различных гидрогеологических условий

Внешний вид программы «Zone»

Программа «Zone» позволяет:
• Выбрать расчетную схему;
• Задать направление и уклон фильтрационного потока;
• Время движения подземных вод от границы зоны до скважины;
• Количество водозаборных скважин;
• Задавать фильтрационные и миграционные параметры;
• Задавать произвольное положение водозаборных скважин;
• Проводить расчеты интерактивно;
• Импортировать графические файлы в формате DXF и экспортировать результаты расчетов в формат DXF для последующей обработки с помощью ГИС систем

Моделирование фильтрации подземных вод и массопереноса для обоснования проектов защиты окружающей среды

От регионального и среднего масштабов до детальных исследований.
 

Проведение моделирования, разработка программного обеспечения и обучение специалистов для:

• Обоснования проектов инженерной защиты застроенных и осваевымаих территорий;
• Обоснования проектов реабилитации территорий, зон санитарной охраны подземных вод;
• Оценки воздействия на окружающую геологическую среду техногенных объектов: полигонов ТБО (свалки), накопителей промышленных отходов и т.п.
 

Комплекс программ гидравлического анализа систем подачи и распределения воды

Комплекс предназначен для многовариантного анализа крупных многозонных систем подачи и распределения воды.

Система подачи и распределения воды в г. Одинцово

Комплекс программ позволяет:
1. Готовить исходные данные и анализировать результаты многовариантных расчетов отдельно для каждой из зон, образующих систему (Компоновка многозонной расчетной схемы производится автоматически).
2. Совместить в процессе гидравлического расчета обычную гидравлическую увязку с определением параметров регулирующих устройств, обеспечивающих требуемый режим работы системы.
3. Автоматически строить гидравлические характеристики системы при варьировании параметров подающих станций или узлов регулирования в заданном диапазоне.
4. Оптимизировать по затратам энергии распределение заданной суммарной водоподачи по режимам водопотребления при наличии в системе регулирующих емкостей.
5. Использовать расчетные характеристики для калибровки расчетных схем.
Комплекс был использован для анализа работы СПРВ гг. Ташкента, Магнитогорска, ряда городов Подмосковья и Поволжья.