Analysis of methods for modeling hydrogeological systems
Authors: Калиберда И.В. 
Published: July 2024

Эксплуатация месторождений минеральных вод требует их рационального использования. Чтобы избежать ухудшения качества воды и нарушения гидродинамических процессов месторождений, необходима единая система мониторинга и управления процессом добычи природных ресурсов. В связи с этим ставится задача разработки системы автоматизированного управления, способной анализировать происходящие изменения и вносить корректировки в параметры добычи. Однако современные методы моделирования гидрогеологических объектов имеют ряд недостатков и требуют серьезного анализа для получения достоверных результатов моделирования. В ходе исследования были рассмотрены методы моделирования гидрогеологических систем, реализованные на месторождениях Кавминвод (КМВ). Основное направление развития получили методы, использующие фильтрационное моделирование. Рассмотрены такие уравнения, описывающие процессы геофильтрации, как двумерные и трехмерные. Описаны особенности применения трех моделей с учетом строения и расположения водоносных горизонтов и грунтовых вод. Произведен учет изменения вертикального скоростного компонента потока между водоносными горизонтами и горизонтом грунтовых вод. Представлены значения погрешностей моделирования по каждому методу. Результаты исследования представляют конструктивные и физические параметры рассмотренных моделей, реализованных на гидрогеологических объектах региона КМВ. Модели имеют допустимую погрешность, определенную на основе сравнения значений модельного эксперимента с полученными на реальных объектах данными, в связи с чем сделан вывод о их эффективности в решении данного класса задач. Для повышения достоверности результатов необходим учет количества пластов, их состава, структуры, целостности, и, кроме того, включение параметров, учитывающих их взаимное влияние.

The exploitation of mineral deposits requires their rational use. In order to avoid deterioration of water quality and disruption of hydrodynamic processes of deposits, a unified system of natural resources extraction process monitoring and management is necessary. In this regard, the goal is to develop an automated control system that can analyze the changes taking place and make adjustments to the production parameters. However, modern methods of modeling hydrogeological objects have a number of disadvantages and require serious analysis to collect reliable modeling results. In the study, the methods of modeling hydrogeological systems implemented at the Kavminvod deposits were evaluated. The main direction of development was obtained by methods using filtration modeling. Such equations describing the processes of geofiltration as two-dimensional and three-dimensional are considered. The results of the study represent the design and physical parameters of the reviewed models implemented on hydrogeological objects of the CMS region. The models have an acceptable error determined by comparing the values of the model experiment with the data derived from real objects; therefore, it is concluded that they are effective in solving this class of problems. To increase the reliability of the results, it is necessary to take into account the number of layers, their composition, structure and integrity and, additionally to include parameters that does not ignore their mutual influence.