ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МИГРАЦИИ ЖЕЛЕЗА В ПОДЗЕМНЫХ
ВОДАХ СИСТЕМЫ ВОДОЗАБОРА ╧11 Г.ВОРОНЕЖА

Стародубцев В.С. Бочаров В.Л., Пузакова Н.И.
Воронежский государственный университет

Понятие оптимального водоотбора подземных вод подразумевает определенное соотношение количественных и качественных показателей процессов геофильтрации и массопереноса загрязняющих компонентов подземных вод. Даже при остром дефиците питьевой воды следует учитывать качественную составляющую этих процессов. С этой целью были выполнены исследования по структурной идентификации и прогнозу массопеpеноса железа в подземных водах ВПВ ╧11 г.Воронежа.
Структурная идентификация процесса массопереноса железа системе ВПВ ╧ 11 была проведена по выборке наблюдений за изменениями концентраций Fe в эксплуатационных скважинах, температурой воздуха, водоотбора, количества осадков, pH, O2 подземных и поверхностных вод, полученной в период 1981-1990 гг.
Оценивая качество исходной информации можно сделать замечание, что режимные наблюдения за содержанием железа проводились неравномерно с цикличностью одного замера в полгода, что, в свою очередь, не дает качественного усредненного показателя содержания железа за этот период. Учитывая сделанное замечание, можно оценить качество исходной информации как данные с "зашумленностью" от 10 до 30%. Анализируя исходные данные по железу, можно заметить, что появление Fe в подземных водах исследуемой территории зависит от водоотбора и времени года. Максимальная концентрация железа наблюдается во втором полугодии при водоотборе 130 тыс.м3/сут. Таким образом, концентрация Fe в подземных водах ВПВ ╧11 понижается в случае, когда водоотбор больше и меньше 130 тыс.м3/сут. Поэтому, с учетом качественной оценки химического состава подземных вод, рекомендуется водоотбор 135 тыс.м3/сут, что хорошо согласуется с оптимальным водоотбором для ВПВ ╧11, равным, согласно результатам моделирования 135 - 140 тыс.м3/сут. В результате экспериментов была получена модель массопереноса железа в подземных водах системы водозабора ╧11 г.Воронежа вида
c(t) = c(t-1) - 0.16566*B + 0.03283*C - 0.01439*QQ + 2.07203, (1)
где: с(t) и c(t-1) - концентрации Fe на t и t-1 момент времени; B и С - конечно-разностные аналоги второй производной по X и Y соответственной; QQ - водоотбор.
На начальный период (второе полугодие 1990 г.) распределение концентраций Fe в системе ВПВ ╧11 было таким, что максимальные значения концентраций наблюдались в районе ВПВ ╧3, 4 (2,9 - 2,5 мг/л). По данным прогноза происходит увеличение значений концентраций Fe с 2,9-2,5 мг/л в 1990 г., до 4,88427-3,71252 мг/л в 1995 при водоотборе 130 тыс.м3/cут. и до 4,52518-3,35307 мг/л в 1995г. при водоотборе 135 тыс.м3/сут.
В целом по результатам эксперимента структурной идентификации процесса массопеpеноса железа в системе ВПВ ╧11 и прогноза его развития на период 1990-1995 гг. можно сделать следующие выводы:
1. Использование настоящей методики структурной идентификации процессов геофильтpации и массопеpеноса позволяет получать модели, описывающие процесс массопеpеноса с достаточно малой погрешность прогноза, получаемому с использованием этой модели и при значительной "зашумленности" исходных данных (до 30%).
2. Наличие в выражении (1) управляющего параметра QQ - водоотбоpа подземных вод - позволяет использовать это уравнение в ПДММ ВПВ с целью оптимизации не только количества, но и качества воды. Решая систему уравнений, описывающих, как количественный процесс миграции воды, так и массопеpенос загрязняющих компонентов подземных вод, мы приходим к эффективной и рациональной эксплуатации месторождений подземных вод.
3. Содержание железа в подземных водах зависит от трех внешних факторов, а именно: времени года (первое полугодие или второе); местонахождения точки наблюдения; водоотбора подземных вод.