Геология и геофизика Юга России (Jun 2025)
Математическое моделирование одного эффективного способа забора воды из определенного слоя двухслойного стратифицированного водоема
Abstract
Актуальность работы. В статье разработан новый эффективный способ селективного забора воды из определенного слоя двухслойного стратифицированного водоема. Цель исследований. Разработка нового эффективного способа селективного забора воды из определенного слоя двухслойного стратифицированного водоема. Объект исследований. Вода из слоев отводится двумя соосными трубами (труба в трубе). Наружная труба опущена в верхний слой. Внутренняя труба опущена в нижний слой. Проемы труб находятся на одинаковом расстоянии от первоначального положения поверхности раздела слоев. Площадь поперечного сечения наружной трубы в два раза больше, чем площадь поперечного сечения внутренней трубы. Метод исследования. Составлена математическая модель селективного водозаборного процесса, когда вода достается через вышеуказанные две трубы. Модель представляет контактную начально-краевую задачу математической физики, составленную на базе теоретической гидромеханики в сочетании с методами источников и стоков. При заборе воды из определенного слоя общеизвестными способами по мере увеличения расхода (скорости) забираемой воды поверхность раздела сильно искривляется и поднимается либо опускается до проема водозаборной трубы, чем нарушается селективный водозаборный процесс. В результате аналитического решения начально-краевой задачи получена совокупность расчетных формул для уравнения искривленной поверхности раздела слоев. Результаты исследования. На базе полученной совокупности формул компьютерными вычислительными экспериментами доказано, что при синхронном заборе воды через обе трубы с одинаковыми расходами поверхность раздела не искривляется, сохраняя свое первоначальное горизонтальное положение при произвольных одинаковых значениях расхода забираемых вод. Таким образом, высокая эффективность разработанного в статье способа селективного забора воды становится доказанным утверждением. Способ позволяет забирать воду с высоким расходом из подходящего слоя для нужд водоснабжения.
