Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ / Гидрогеология

Разработка и исследование нейтронно-индикаторного метода измерения параметров движения грунтовых вод

Диссертация

Автор: Лившиц, Валерий Семенович

Заглавие: Разработка и исследование нейтронно-индикаторного метода измерения параметров движения грунтовых вод

Справка об оригинале: Лившиц, Валерий Семенович. Разработка и исследование нейтронно-индикаторного метода измерения параметров движения грунтовых вод : диссертация ... кандидата технических наук : 04.00.06 Фрунзе, 1984 161 c. : 61 85-5/1727

Физическое описание: 161 стр.

Выходные данные: Фрунзе, 1984






Содержание:

1 ВВЕДЕНИЕ
2 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯII
21 Общие положенияII
22 Анализ существующих индикаторных методов по признаку измеряемых параметров
221 Метод наблюдательных скважин
222 Односкважинный метод разбавления
223 Методы определения направления движения грунтовых вод
23 Анализ существующих индикаторных методов по признаку используемых индикаторов
231 Электролитический метод;
232 Радиоиндикаторный метод
233 Метод отбора проб
24 Основные итоги анализа существующих индикаторных методов
25 Обоснование разработки нейтрояно-индикаторного метода и задачи исследования
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЙТРОННО-ИНДИКАТОРНОГО МЕТОДА
31 Постановка задачи
32 Анализ подвижности борного индикатора
321 Методика
322 Анализ результатов
33 Оценка влияния вынесенного за пределы скважины индикатора
331 Методика
332 Анализ результатов
34 Оценка дифференцирующей способности метода по направлению
341 Методика
342 Анализ результатов
35 Усовершенствование конструкции зонда для комплексного измерения скорости фильтрации и направления движения грунтовых вод
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛЬНО-СИЛЬНЫХ ПОГЛОТИТЕЛЕЙ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ
В СКВАЖИНЕ
41 Постановка задачи
42 Методика
43 Анализ результатов
431 Установление зависимости интенсивности потока тепловых нейтронов от концентрации аномального поглотителя в скважине
432 Оценка чувствительности обнаружения аномальных поглотителей в скважине и установление их оптимальных пусковых концентраций
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ НЕЙТРОШО-ИНДИКАТОРНШ МЕТОДОМ
51 Постановка задачи
52 Методика
53 Анализ результатов
531 Анализ погрешностей
5311 Погрешность измерения скорости разбавления индикатора в скважине
5312 Погрешность определения коэффициента искажения потока скважиной
532 Анализ нижней границы применимости нейтроняо-индикаторного метода разбавления
6 ОПЫТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА И ПЕРСПЕКТИВЫ
ВНЕДРЕНИЯ НЕЙТРОННО-Ш-ЩИКАТОРНОГО МЕТОДА

Введение:
Директивами ХХУ1 съезда КПСС и решениями партии и советского правительства по реализации продовольственной программы предусматривается существенное увеличение ассигнований на развитие сельского хозяйства, в том числе на освоение новых земель и строительство оросительных систем; в течение одиннадцатой пятилетке должно быть введено в эксплуатацию 3,4 * 3,6 млн.га орошаемых земель, 3,7 * 3,9 млн.га осушенных земель и обводнено 26 * 28 млн.га пастбищ. Успешное решение этих важнейших народнохозяйственных задач связано с небывалым ростом объемов исследовательских и проектно-изыскательских работ и повышением требований к эффективности использования водных ресурсов. При этом особое значение приобретает получение своевременной и надежной информации о параметрах движения грунтовых вод, составляющей неотъемлемую часть гидрогеолого-мелиоративных исследований по определению фильтрационных свойств грунтов, изучению взаимосвязи между поверхностными и грунтовыми водами, оценке потерь воды из каналов и водохранилищ, планированию мероприятий по борьбе с засолением почв, составлению многочисленных водобалансовых расчетов и мелиоративных прогнозов.
К числу наиболее эффективных инструментов определения гидродинамических характеристик потоков грунтовых вод мировая гидрогеологическая практика относит индикаторные методы; многолетний опыт их использования свидетельствует о возможности получения такой информации, которая принципиально не может быть получена другими методами.
Вопросы практического использования индикаторных методов в гидрогеологии и мелиорации нашли отражение в трудах многих советских ученых: А.А.Абдуллаева, С.Я.Вартазарова, Н.Н.Веригина, М.П. Воларовича, В.М.Гринбаума, С.А.Коля, Н.И.Ильина, Б.К.Матвеева,
Н.А.Огильви, А.Н.Султанходжаева, В.И.Ферронского, Н.Я.Флексера, Б.К.Хаитова, Н.ВЛураева, В.М.Шестакова и других. Эти вопросы находятся также в поле зрения многочисленных зарубежных исследователей.
Вместе с тем, как показывает анализ современного уровня развития индикаторных методов, традиционно применяемые методы не свободны от недостатков, обусловленных спецификой использования того или иного индикатора и средства его обнаружения. Их применение в ряде случаев сдерживается из-за токсичного воздействия индикатора на окружающую среду (радиоиядикаторный метод), значительных затрат труда и времени при отборе проб индикатора из скважин для последующего лабораторного анализа (метод отбора проб), а также недостаточной достоверности данных ввиду использования высокой концентрации индикатора, превышающей его фоновое содержание в природных грунтовых водах (электролитический метод). Кроме того, технико-экономические показатели исследований по определению параметров движения грунтовых вод снижаются из-за недостаточной методической изученности некоторых аспектов практического использования индикаторных методов,в том числе наиболее перспективного односкважинного метода разбавления. Отсутствие универсального метода исследований движения грунтовых вод, способного удовлетворить возросшим требованиям по точности,безопасности, оперативности и экономичности, является серьезным препятствием на пути повышения эффективности гидрогеолого-мелиоративных исследований, что вызывает необходимость совершенствования существующих и разработки новых индикаторных методов.
В этой связи актуальный практический интерес представляет задача разработки и исследования нейтронно-индикаторного метода, основанного на использовании биологически безопасных индикаторов--аномально-сильных поглотителей тепловых нейтронов (аномальных поглотителей) и обнаружении их непосредственно в скважинах посредством приборов, оснащенных нейтронными зондами. Несмотря на немногочисленные разрозненные сведения о перспективности использования способа измерений, положенного в основу данного метода, до последнего времени отсутствовала подробная информация о его характеристиках, методических возможностях и области практической применимости.
Поэтому цель настоящей работы состояла в установлении области применения и технических характеристик нейтронно-индикаторно-го метода, а также разработке комплекса методических приемов, способствующих его успешному применению в гидрогеолого-мелиоратив-ных исследованиях. Достижению поставленной цели способствовала постановка следующих общих задач:
1) исследование основных условий применения нейтронно-инди-каторного метода. Задача подразделяется на ряд частных задач, связанных с анализом подвижности борного индикатора, оценками дифференцирующей способности метода по направлению и влияния вынесенного из скважины индикатора, а также усовершенствованием конструкции зонда для комплексного измерения скорости фильтрации и направления движения грунтовых вод;
2) исследование чувствительности обнаружения аномальных поглотителей в скважине. Структура задачи состоит из двух частных задач: установления зависимости интенсивности потока тепловых нейтронов от концентрации аномального поглотителя в скважине и определения оптимальных пусковых концентраций индикаторов - аномальных поглотителей;
3) исследование точности измерения скорости фильтрации нейтроняо-индикаторным методом. При этом также возникла необходимость решения частных задач, а именно: установления общего вида выражения для измеренной скорости разбавления индикатора в скважине; анализа погрешностей метода; анализа нижней границы применимости метода. Методика исследований предусматривала критический анализ передового отечественного и зарубежного опыта индикаторных исследований и разработку требований к технике их выполнения; изготовление оптимальных средств измерения; проведение обширных испытаний на крупномасштабных моделях, позволяющих имитировать процессы разбавления индикатора в скважине, вынос в прискважинную зону и прохождение в водонасыщеяном грунте; привлечение к обработке и интерпретации данных методов математической статистики и ЭВМ.
Уточнение результатов проводилось аналитическими расчетами. В результате проведенных исследований: разработана структура систематизации индикаторных методов исследований потоков грунтовых вод и выдвинуты основные требования к технике их проведения; выявлены факторы, способные повлиять на подвижность борного индикатора в грунтах, и предложена методика их предварительной оценки; доказано незначительное влияние вынесенного за пределы скважины индикатора, предопределяющее возможность оперативных сква-жинных измерений скорости фильтрации; оценена дифференцирующая способность метода по направлению и разработаны оптимальные конструкции измерительных зондов; установлены пусковые концентрации индикаторов для типовых конструкций скважин и допустимые фоновые концентрации аномальных поглотителей в природных грунтовых водах; разработан порядок интерпретации результатов измерения скорости фильтрации нейтронно-индикаторным методом, установлена нижняя граница его применимости, оценены основные составляющие погрешно
• 9 сти и предложены пути их снижения; вынесены рекомендации по практическому применению метода в гидрогеолого-мелиоративных исследованиях и изысканиях.
Ряд положений работы содержит научную новизну и дополнит теорию индикаторных исследований потоков грунтовых вод. Получен общий вид выражения для измеренной скорости разбавления индикатора в скважине, и на его основе уточнены малоизученные аспекты использования односкважинного метода разбавления (связанные с целесообразностью введения поправки на скорость молекулярной диффузии индикатора и установлением оптимальной методики расчета коэффициента искажения потока скважиной при определении скорости фильтрации). Установлены пределы применимости зависимостей метода. Доказана возможность проведения оперативных измерений скорости фильтрации зондами облегченного типа. Предложена методика оценки подвижности борного индикатора, основанная на использовании серийных нейтронных влагомеров.
Выполненные разработки позволят расширить область применения и повысить достоверность индикаторных исследований потоков грунтовых вод и фильтрационных свойств грунтов. Использование вынесенных рекомендаций по применению нейтронно-индикаторного метода будет способствовать его внедрению в широкую практику гидрогеолого-мелиоративных исследований.
Разработанный нейтронно-индикаторный метод прошел опытно-производственную проверку на полигоне Шемиловской гидрогеологической экспедиции ВСЕГИНГЕО. Результаты натурных испытаний, приводимые в работе, подтвердили его соответствие основным требованиям к технике индикаторных исследований и возможность измерения параметров движения грунтовых вод с удовлетворительной точностью. Метод принят к практическому использованию организациями "Союзгипро-рис", "Киргизгипрозем" и включен в состав проекта ПТИ "Союзводпроектавтоматика"по регулированию водно-солевого режима почво-грунтов совхоза "Чалдовар".
Материалы работы доложены и обсуждены на Всесоюзной конференции по использованию радиационной техники в сельском хозяйстве (Кишинев,1972); П Всесоюзном семинаре "Радиоизотопные методы и средства в гидротехнике и мелиорации" (Москва,1974); республиканской научно-технической конференции,посвященной проблеме технического совершенствования оросительных систем (Фрунзе,1974); во ВНИИГиМ им.Костякова (Москва,1976); в проектных институтах "Союзгипрорис"(Чимкент,1976),"Узгипроводхоз" (Ташкент,1977); на заседании объединенной методической комиссии (1977) и Ученом Совете ПО Узбекгидрогеология (1978);научно-техническом совете ФКО "Автоматизация и метрология ВНПО "Союзводавтоматика" (1979 ).
Работа выполнена в ФКО "Автоматизация и метрология"ВНПО "Союзводавтоматика" с частичным использованием экспериментальной базы ВНИИГиМа.
Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям работы доктору технических наук профессору Н.И.Ильину и кандидату геолого-минералогических наук М.И.Исмаилову за большую научно-методическую помощь,оказанную в процессе работы над диссертацией.
Автор благодарит за содействие в постановке и проведении исследований кандидатов технических наук Х.С.Тяна (ВНПО "Союзводавтоматика") ,Л.И.Веснина,Ю.Н.Томина(ВНИИГиМ).
Автор искренне признателен руководству,ученым и специалистам ПО "Узбекгидрогеология": докторам наук А.С.Хасанову, Р.Я.Якубовой,кандидатам наук В.Г.Самойленко,В.А.Гейнцу, В.А.Борисову, Ю.М.Скорнякову, Н.Н.Романову, М.Р.Рахимову,Д.Ф.Хамраеву за консультационные советы и помощь при решении ряда организационных вопросов.