МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІКИ ГРУНТОВИХ ВОД ТА ЇХ ЗАБРУДНЕННЯ

Анотація

Постановка проблеми. Великі накопичувачі рідких відходів (наприклад, шахтні водойми, хвостосховища тощо) – це довготривалі джерела, що змінюють гідрологічний режим. Негативним наслідком цього процесу стає підтоплення території. Крім того, проникнення забрудненої води з таких небезпечних джерел змінює якість ґрунтових вод. Тому актуальним бачиться аналіз впливу таких антропогенних джерел на процес підтоплення та погіршення якості підземних вод. Для розв’язання цієї задачі дуже важливе застосування методу математичного моделювання як ефективного засобу дослідження задач цього класу, оскільки застосування фізичного моделювання в рамках задач цього класу практично неможливе. Мета роботи – розроблення чисельних моделей для прогнозування зміни гідрологічного режиму (підтоплення території) та якості підземних вод за впливу джерел антропогенного забруднення. Методика. Для оцінення динаміки змін гідрологічного режиму використовується двовимірне рівняння фільтрації безнапірного стоку підземних вод. Двовимірне рівняння геоміграції (планова модель) використовується для аналізу змін якості ґрунтових вод під час інфільтрації забрудненої води з відстійника. Це рівняння враховує конвективний перенос забруднень у фільтраційному потоці, дисперсію та інтенсивність інфільтрації забруднювачів у потік ґрунтових вод. Для числового інтегрування рівняння фільтрації застосовується метод повної апроксимації. Для чисельного інтегрування рівняння геоміграції використовується неявна схема розщеплення. Наукова новизна. Запропоновано ефективні числові моделі для експрес-оцінки змін динаміки та якості підземних вод за впливу антропогенних джерел, що змінюють гідрологічний режим. Побудовані чисельні моделі враховують комплекс важливих фізичних факторів, що впливають на процес геоміграції та затоплення території, а саме: коефіцієнт фільтрації, змінну глибину залягання безнапірних підземних вод, дисперсність, інтенсивність джерела викиду домішок у підземні води, потік. Це дає можливість отримати комплексну оцінку процесу підтоплення та забруднення підземних вод. Практична значимість. Створено комп’ютерний код, який дозволяє практично використовувати розроблені числові моделі. Цей код – ефективний інструмент для теоретичного дослідження нестаціонарних процесів підтоплення території та антропогенного забруднення підземних вод. Висновки. Розроблено чисельну модель для розрахунку динаміки підземних вод. Модель дозволяє прогнозувати рівень підняття ґрунтових вод за впливу техногенного джерела інфільтрації стічних вод із відстійника. Розроблено числову модель для розрахунку процесу геоміграції від антропогенного джерела викидів. Модель дає змогу прогнозувати динаміку формування зони забруднення в безнапірному стоці ґрунтових вод. Розроблені числові моделі враховують найважливіші параметри, що впливають на формування зон затоплення та забруднення ґрунтових вод.