Главная » Учебные материалы » Геология » Диссертации » МГУ им. Ломоносова » Аспирантура и докторантура » Кандидатские диссертации » Обоснование эффективных параметров прогнозных моделей геомиграции в неоднородной водовмещающей среде (на примере полигона захоронения жидких отходов Сибирского химического комбината)
Для студентов МГУ им. Ломоносова по предмету ГеологияОбоснование эффективных параметров прогнозных моделей геомиграции в неоднородной водовмещающей среде (на примере полигона захоронения жидких отходов СОбоснование эффективных параметров прогнозных моделей геомиграции в неоднородной водовмещающей среде (на примере полигона захоронения жидких отходов С 2019-03-13СтудИзба

Обоснование эффективных параметров прогнозных моделей геомиграции в неоднородной водовмещающей среде (на примере полигона захоронения жидких отходов Сибирского химического комбината)

Описание

Актуальность работы. Одной из актуальных проблем современной
России является защита среды обитания человека от отходов предприятий
химической, атомной промышленности и энергетики. Одним из способов
длительной изоляции токсичных отходов, включая жидкие радиоактивные
отходы (ЖРО), является их захоронение в глубокозалегающие геологические
формации. В 60-х годах в России были созданы полигоны глубинного
захоронения (ПГЗ) ЖРО. Самым крупным из них является полигон Сибирского
химического комбината (СХК) (г. Северск Томской области), пласты-
коллекторы которого сложены неоднородными песчано-глинистыми породами.
В соответствии с действующими в настоящее время нормативами допускается
захоронение ЖРО на существующих подземных хранилищах при условии
локализации отходов в границах установленных горных отводов. Учитывая
большие объемы уже захороненных на полигоне СХК к настоящему времени
ЖРО (более 43 млн. м3 общей активностью около 1 млрд. Kи на глубину 270 -
400 м от поверхности земли)1 и то, что эксплуатация полигона продолжается,
актуальной является оценка безопасности последствий подземного захоронения
ЖРО. Для такой оценки необходимы численные модели, с помощью которых
выполняются долговременные прогнозы миграции компонентов ЖРО в
подземной гидросфере. Ключевым аспектом при моделировании миграции
загрязнения является учет влияния геофильтационной неоднородности. При
создании прогнозных моделей геомиграции в неоднородной водовмещающей
среде, возникают следующие проблемы: (1) высокая изменчивость
водовмещающих отложений исключает возможность получения полного
знания о геофильтрационных свойствах среды, в которой происходит
массоперенос; (2) локальная неоднородность не может быть явно представлена
в модели, имеющей размеры ячейки в сотни метров. За последнее десятилетие
было разработано несколько прогнозных численных моделей для ПГЗ ЖРО
СХК, причем одной из главных проблем является параметрическое обеспечение
долгосрочного геомиграционного моделирования. Все вышеперечисленное
обусловливает необходимость в разработке методик оценки эффективных
параметров для долгосрочных прогнозных моделей геомиграции, необходимых
для успешного решения задач, связанных с безопасной эксплуатацией ПГЗ.
Целью работы является обоснование трехмерных моделей
геофильтрационной неоднородности и разработка методики оценки
эффективных параметров для прогноза миграции загрязнения в неоднородной
песчано-глинистой водовмещающей среде.
Основные задачи исследования:
1. Анализ существующих физико-математических моделей переноса
загрязнения в подземных водах.
2. Обзор методов моделирования геологической неоднородности и
обоснование оптимального метода построения трехмерной (3D) модели
неоднородных песчано-глинистых отложений.
1Румынин, В. Г. Геомиграционные модели в гидрогеологии. СПб.: Наука, 2011. 1157 с.
3. Анализ и обработка данных по ПГЗ ЖРО СХК.
4. Разработка и обоснование 3D детальной модели геофильтрационной
неоднородности ПГЗ ЖРО СХК и ее калибрация на основе полевых данных.
5. Крупномасштабное численное моделирование миграции нейтрального
компонента ЖРО.
6. Разработка методики оценки эффективных параметров прогнозных
моделей на основе 3D моделей геофильтрационной неоднородности
водовмещающих отложений с высоким разрешением.
7. Оценка возможности применимости упрощенных моделей
массопереноса.
Объектом исследования является неоднородная водовмещающая среда
ПГЗ ЖРО СХК.
Предметом исследования является геомиграция нейтрального компонента
ЖРО в неоднородной водовмещающей среде.
Фактический материал и методы исследования. Работа основана на
фактических данных лаборатории геотехнологического мониторинга СХК,
полученных в процессе разведки и эксплуатации ПГЗ ЖРО, которые включают
данные детального литологического расчленения разрезов 295 скважин, данные
по гранулометрическому составу 1117 проб песка из 66 скважин, данные
замеров уровней подземных вод в наблюдательных скважинах СХК. Для
решения поставленных задач были проанализированы отечественные и
зарубежные публикации по вопросам физико-математических моделей
массопереноса в неоднородных средах и создания 3D моделей геологической
неоднородности. В работе использовались статистические методы обработки
данных, методы геостатистического моделирования для построения 3D модели
геофильтрационной неоднородности водовмещающих отложений, численное
моделирование геофильтрации и геомиграции.
Достоверность результатов исследования основана на обобщении
данных по теме диссертации, опубликованных в ведущих российских и
зарубежных изданиях; использовании научно-обоснованных методов
компьютерной обработки данных, современных методов построения моделей
геологической неоднородности, широко применяемых программных продуктов
при проведении эпигнозных и прогнозных расчетов; подтверждении
результатов моделирования данными наблюдений.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Разработана методика моделирования геофильтрационной
неоднородности, на основе которой построена новая 3D модель
геофильтрационной неоднородности песчано-глинистых водовмещающих
отложений ПГЗ ЖРО СХК пригодная для оценки эффективных параметров и
оценки риска быстрой вертикальной миграции загрязнения.
2. Предложена методика оценки эффективных параметров для прогнозных
геофильтрационных и геомиграционных моделей.
3. Выявлены основные закономерности миграции загрязнения в
неоднородной песчано-глинистой среде на основе созданной детальной 3D
модели неоднородности и показана ограниченность применения стандартной
модели конвективно-дисперсионного переноса для условий ПГЗ ЖРО СХК.
Практическая значимость работы. Предложенная в работе методика
достаточно универсальна и может быть использована для решения
практических задач, связанных с миграцией загрязнения в подземных водах, в
частности, для прогноза распространения контаминантов в неоднородных
песчано-глинистых водовмещающих отложениях, а также для оптимизации
системы мониторинга загрязнения. Построенная 3D модель геофильтрационной
неоднородности водовмещающих отложений позволяет получить начальное
распределение концентраций, необходимое для прогнозных моделей, и оценить
риск, связанный с возможной быстрой вертикальной миграцией загрязнения.
Эффективные параметры, полученные с помощью 3D модели
геофильтрационной неоднородности водовмещающих отложений ПГЗ СХК,
использованы для выполнения среднесрочных и долгосрочных прогнозов
распространения компонентов ЖРО в районе СХК.
Защищаемые положения:
1. Для определения эффективных геофильтрационных и геомиграционных
параметров прогнозных моделей неоднородных песчано-глинистых
водовмещающих отложений необходимо обоснование и создание 3D модели
геофильтрационной неоднородности с высоким разрешением. В качестве
основного метода построения такой модели целесообразно использовать метод
вероятностей перехода, основанный на цепях Маркова.
2. Геостатистический анализ данных детального литологического
расчленения разрезов скважин показал, что водовмещающие отложения района
ПГЗ ЖРО СХК существенно анизотропны. Основные литологические разности
(песчаная и глинистая) имеют примерно одинаковую долю в разрезе и
отношение горизонтального характерного размера неоднородности к
вертикальному больше 47, что обусловливает значительную фильтрационную
анизотропию водовмещающих отложений: вертикальный эффективный
коэффициент фильтрации на 2 – 3 порядка меньше, чем горизонтальный.
3. Модель для долгосрочного прогноза миграции компонентов ЖРО в
районе СХК должна строиться не в виде пластовой системы, согласно которой
моделируемая толща состоит из водоносных пластов, разделенных
водоупорами, а в виде анизотропно-слоистой среды, состоящей из слоев с
примерно одинаковыми горизонтальными коэффициентами фильтрации и
низкими значениями вертикального коэффициента фильтрации. Подобная
модель менее консервативна, чем пластовая, и именно она должна
использоваться для выполнения оценок долговременной миграции отходов.
4. Результаты моделирования миграции показывают, что благодаря
анизотропии эффективной проницаемости исследуемая толща обладает
защитными свойствами, препятствующими быстрой миграции жидких отходов
в вертикальном направлении.
Апробация работы. Основные результаты исследования и положения
диссертации докладывались и обсуждались на российских и международных
конференциях: Первой Сибирской международной конференции молодых
ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2002), Международной научной
конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2003»
(Москва, 2003), конференции «Ломоносовские чтения»-2003 (Москва, 2003), IV
межвузовской молодежной конференции «Школа экологической геологии и
рационального недропользования-2003» (Санкт - Петербург, 2003),
Международной конференции «Underground Injection Science and Technology»
(California, 2003), а также на научно-практическом семинаре «Обоснование
безопасности пунктов захоронения РАО на базе современных моделей переноса
радионуклидов в геологических формациях и инженерных барьерах» (Москва,
2011). Результаты исследований использованы при выполнении договорных
работ и грантов CRDF RG2-2395-MO-02, РФФИ 11-05-00478-а.

Характеристики диссертации

Предмет
Учебное заведение
Просмотров
113
Скачиваний
1
Размер
3,27 Mb

Список файлов

    Картинка-подпись
    Хочешь зарабатывать на СтудИзбе больше 10к рублей в месяц? Научу бесплатно!
    Начать зарабатывать

    Комментарии

    Поделитесь ссылкой:
    Рейтинг-
    0
    0
    0
    0
    0
    Поделитесь ссылкой:
    Сопутствующие материалы
    FREE
    Моделирование влияния солеотвалов калийных комбинатов на фильтрационные свойства водовмещающих пород (на примере территории влияния 2-го Соликамского калийного рудоуправления)
    FREE
    Минералогия, возраст и генезис проявлений берилла Уральской изумрудоносной полосы
    FREE
    Методика и результаты прогнозирования типов геологического разреза и проницаемости коллекторов на территории Восточной и Западной Сибири по данным сейсморазведки
    Магнитная стратиграфия вулканических пород Маймеча-Котуйской провинции и длительность формирования траппов Северо-запада Сибирской платформы
    FREE
    Кристаллические структуры высокоупорядоченных минералов из поздних ассоциаций, связанных с магматическими комплексами
    Кристаллизация алмаза в карбонатных расплавах минералогического значения (эксперимент при 5.5-84.0 ГПа)
    Свежие статьи
    Популярно сейчас
    Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
    Ответы на популярные вопросы
    Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
    Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
    Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
    Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
    Отзывы студентов
    Ставлю 10/10
    Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
    Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
    Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
    Студизба ван лав ❤
    Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
    Отличный сайт
    Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
    Маленький отзыв о большом помощнике!
    Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
    Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
    Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
    Спасательный островок
    Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
    Всё и так отлично
    Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
    Отзыв о системе "Студизба"
    Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
    Отличный помощник
    Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
    Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
    Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
    Спасибо за шикарный сайт
    Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
    Популярные преподаватели
    Нашёл ошибку?
    Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
    Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
    Предложить исправление
    Добавляйте материалы
    и зарабатывайте!
    Продажи идут автоматически
    5075
    Авторов
    на СтудИзбе
    455
    Средний доход
    с одного платного файла
    Обучение Подробнее