Статья: Гидродинамический метод оценки ЭЗ

Для каждого граничного элемента необходимо обосновать:

пространственное положение и форму граничного условия (точка, линия, поверхность),

гидродинамический род условия,

количественные показатели условия (для каждого рода - свой набор).

Возможные варианты РОДА ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ: обычно говорят о трех родах граничных условий, хотя можно обойтись и двумя.

Математическое описание граничных условий делаем (для простоты) в удельной форме, т.е. на единицу (длины, площади) граничного элемента.

= Граничное условие 2 рода - ЗАДАННОЙ ЯВЛЯЕТСЯ ФУНКЦИЯ РАСХОДА ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ: ; здесь ГК - набор координат граничного элемента, т.е. в зависимости от мерности потока и границы.

Что значит "является заданной"?

Это значит, что функциональное описание величины трансграничного расхода известно заранее на весь период прогноза и не зависит от изменений, происходящих в области под влиянием водозабора в прогнозный период. Напор на границе 2 рода на прогноз неизвестен и вычисляется как результат решения.

Пример: поток, приходящий в расчетную область из удаленных областей питания ("боковой приток"); его величина не зависит ни от каких изменений напора в расчетной области, т.е. не реагирует на работу водозабора.

Частные случаи ГУ 2 рода:

- - расход через границу не зависит от времени, но может быть разным на разных участках границы;

- - расход через границу не зависит от времени и одинаковый для всей границы;

- - непроницаемая граница.

= Граничное условие 3 рода - ЗАДАННЫМ ЯВЛЯЕТСЯ ЛИНЕЙНЫЙ ХАРАКТЕР СВЯЗИ МЕЖДУ РАСХОДОМ ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ И НАПОРОМ В ПЛАСТЕ (точнее - перепадом напоров между пластом и границей).

На такой границе неизвестны ни напор в приграничной области пласта, ни трансграничный расход ; они взаимно регулируют друг друга: изменение напора (в нашем случае - понижение от действия водоотбора) вызывает пропорциональное изменение расхода, который, в свою очередь, влияет на положение уровней:

,

при этом (рис.1):

, т.е. напор на границе известен заранее и не зависит от ситуации в пласте (это упрощенное описание, но пока будем рассматривать именно так);

- формально коэффициент пропорциональности между разностью напоров и расходом через границу; физически - это фильтрационное сопротивление границы, т.е. параметр граничного условия 3 рода. В простом случае - мощность слоя отложений, создающих сопротивление между граничным напором и пластом (это может быть экран под руслом реки или разделяющий слой в пластовой водоносной системе), - коэффициент фильтрации этих отложений.

Частные случаи ГУ 3 рода:

- - напор на границе неизменен во времени;

- - и к тому же постоянен для всего граничного элемента;

-, - то же для сопротивления граничного элемента;

= Особая ситуация при - понятно, что в этом случае должно быть, т.е. на такой границе устанавливается условие 1 рода ().

Рис.1. Граничное условие 3 рода на контуре водотока (водоема) в ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ (синий цвет) и при РАБОТЕ ВОДОЗАБОРА (красный цвет)

• Завершающий пункт схематизации - распределение ИСТОЧНИКОВ-СТОКОВ. Сюда относят:

все виды поступления воды в пласт (источники, балансовый знак +)

все виды расходования воды из пласта (стоки, балансовый знак -),

которые почему-либо не вошли в вышеописанные "стандартные" ГУ.