МЕТОДИКА КУСОЧНОЙ АППРОКСИМАЦИИ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОЛИТОСФЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ ГЛУБОКОГО ЗАЛЕГАНИЯ
Аннотация
Рассматривается задача описания статических характеристик гидролитосферных процессов в глубокозалегающих водоносных горизонтах на примере Ессентукского месторождения минеральных подземных вод, относящегося к IV категории сложности по действующей классификации. Показано, что классические методы аппроксимации распределённых звеньев, широко применяемые при исследовании и проектировании систем управления для верхних водоносных горизонтов глубиной 50–400 м, оказываются непригодными для условий глубокого залегания. Это связано с высокой газонасыщенностью вод, выраженной структурной неоднородностью коллекторов, сложной и нередко нелинейной гидравлической связью между эксплуатационными и наблюдательными скважинами, а также пространственно-временной изменчивостью гидрохимических параметров. Предложена модифицированная методика кусочной аппроксимации статических характеристик гидролитосферных процессов, основанная на раздельном определении параметров аппроксимирующих звеньев на отдельных интервалах расстояний между скважинами по результатам опытно-фильтрационных работ. Методика апробирована для Сеноман–Маастрихтского водоносного горизонта Новоблагодарненского участка Ессентукского месторождения, для которого рассчитаны коэффициенты гидравлического взаимодействия скважин и построены статические передаточные функции для различных пространственных интервалов с учётом реальных геолого-фильтрационных условий. Показано, что использование кусочной аппроксимации обеспечивает более согласованное с экспериментальными данными описание статических характеристик по сравнению с однородными моделями и позволяет учитывать пространственную изменчивость фильтрационных свойств среды. Полученные результаты формируют методическую основу для прогнозирования гидродинамических и газогидрохимических изменений, оценки устойчивости эксплуатационных режимов, а также для разработки и синтеза систем управления дебитами глубоких скважин минеральных подземных вод. Практическая значимость работы заключается в возможности применения предложенной методики при обосновании параметров опытно-промышленной эксплуатации, корректировке проектных решений, интерпретации данных режимных наблюдений и опытно-фильтрационных работ, а также при формировании научно обоснованных рекомендаций по управлению водоотбором, снижению техногенных возмущений и сохранению устойчивости гидролитосферных систем в условиях интенсивного освоения месторождений
Список литературы
1. Bondin I.A., Snurnitsyn G.K. Avtomatizatsiya sistemy upravleniya dobychi i monitoringa skvazhin Es-sentukskogo mestorozhdeniya mineral'nykh podzemnykh vod [Automation of the control system for ex-traction and monitoring of wells at the Essentuki mineral groundwater field], Geologiya i nedropol'zovanie [Geology and Subsoil Use], 2023, No. 3, pp. 159-165.
2. Pershin I.M., Pomelyayko I.S. Sistemnyy analiz ekologicheskogo sostoyaniya zony gipergeneza kurorta Kislovodsk [System analysis of the ecological state of the hypergenesis zone of the Kislovodsk resort], Vestnik Severo-Kavkazskogo federal'nogo universiteta [Bulletin of the North-Caucasus Federal Univer-sity], 2013, No. 3 (36), pp. 74-80.
3. Bondin I.A. Sistemnyy analiz gidrolitosfernykh protsessov Essentukskogo mestorozhdeniya miner-al'nykh podzemnykh vod (Novoblagodarnenskiy uchastok) [System analysis of hydrolithospheric pro-cesses of the Essentuki mineral groundwater field (Novoblagodarnensky area)], Vesnik Sankt-Peterburskogo gosudarstvennogo universiteta tekhnologii i dizayna [Bulletin of Saint Petersburg State University of Industrial Technologies and Design], 2025, No. 2, pp. 5-15.
4. Bondin I.A., Snurnitsyn G.K. Sistemnyy analiz protsessov v gidrolitosfere Essentukskogo mestorozh-deniya mineral'nykh podzemnykh vod [System analysis of hydrolithospheric processes of the Essentuki mineral groundwater field], XII Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii «Sis-temnyy sintez i prikladnaya sinergetika»: Sb. materialov konferentsii [XII All-Russian Scientific Conference “System Synthesis and Applied Synergetics”: Conference Proceeding], 2024, pp. 224-230.
5. Malkov A.V., Pershin I.M. Sintez raspredelennykh regulyatorov dlya sistem upravleniya gidro-litosfernymi protsessami: monografiya [Synthesis of distributed controllers for hydrolithospheric pro-cess control systems: monograph]. Moscow: Nauchnyy mir, 2007, 252 p.
6. Malkov A.V., Pershin I.M. Sistemy s raspredelennymi parametrami analiz i sintez: monografiya [Distrib-uted parameter systems: analysis and synthesis: monograph]. Moscow: Nauchnyy mir, 2012, 472 p.
7. Malkov A.V., Pershin I.M., Pomelyayko I.S. Analiz ekologicheskogo sostoyaniya gidromineral'noy bazy kurorta Kislovodsk [Analysis of the ecological state of the hydromineral resource base of the Kislovodsk resort], Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Geologiya i razvedka [Proceedings of Higher Educa-tional Institutions. Geology and Exploration], 2016, No. 1, pp. 12-22.
8. Malkov A.V., Pershin I.M., Pomelyayko I.S., Utkin V.A., Korolev B.I., Dubogrey V.F., Khmel' V.V., Per-shin M.I. Kislovodskoe mestorozhdenie uglekislykh mineral'nykh vod: sistemnyy analiz, diagnostika, prognoz, upravlenie: monografiya [Kislovodsk carbonated mineral water field: system analysis, diagnos-tics, forecasting, and control: monograph]. Moscow: Nauka, 2015, 283 p.
9. Pershin I.M., Veselov G.E., Pershin M.I. Approksimatsionnye modeli peredatochnykh funktsiy raspre-delennykh ob"ektov [Approximation models of transfer functions of distributed objects], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2015, No. 7 (168), pp. 126-138.
10. Pershin I.M., Veselov G.E., Pershin M.I. Metody approksimatsii peredatochnykh funktsiy raspredelen-nykh ob"ektov [Methods for approximating transfer functions of distributed objects. in: system synthe-sis and applied synergetics], Sistemnyy sintez i prikladnaya sinergetika: Sb. nauchnykh trudov VII Vse-rossiyskoy nauchnoy konferentsii [System Synthesis and Applied Synergetics: Proceedings of the VII All-Russian Scientific Conference], 2015, pp. 106-117.
11. Pershin I.M., Nosova V.A., Rusak S.N. Opredelenie parametrov raspredelennykh zven'ev, ap-proksimiruyushchikh gidrolitosfernye protsessy [Determination of parameters of distributed elements approximating hydrolithospheric processes], Sovremennaya nauka i innovatsii. Nauchnyy zhurnal [Modern Science and Innovations], 2021, Issue No. 2 (34), pp. 10-16.
12. Pershin I.M., Malkov A.V., Krishtal V.A. Postroenie sistemy upravleniya parametrami ekspluatatsii sis-temy dobychi mineral'noy vody v regione KMV [Development of a control system for operational pa-rameters of mineral water extraction in the Caucasian Mineral Waters region], Sovremennaya nauka i in-novatsii [Modern Science and Innovations], 2013, No. 1 (1), pp. 17-23.
13. Kukharova T.V., Pershin I.M., Utkin V.A. Modeling of a decision support system for a psychiatrist based on the dynamics of electrical conductivity parameters, Proceedings of the 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2021, 2021, pp. 975-978.
14. Makarova A.A., Kaliberda I.V., Pershin I.M., Kovalev D.A. Modeling a production well flow control system using the example of the verkhneberezovskaya area, Proceedings of the 2022 Conference of Rus-sian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022, 2022, pp. 760-764.
15. Pershin I.M., Papush E.G., Malkov A.V., Kukharova T.V., Spivak A.O. Оperational control of under-ground water exploitation regimes, Proceedings of 2019 3rd International Conference on Control in Technical Systems, CTS 2019, 2019, pp. 77-80.
16. Pershin I.M., Pervukhin D.A., Ilyushin Y.V., Afanaseva О.V. Design of distributed sys-tems of hydro-lithosphere processes management. A synthesis of distributed management systems, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2017, 87, 032029, pp 1-7. doi: 10.1088/1755-1315/87/3/032029 (skop).
17. Kukharova T.V., Pershin I.M., Malkov A.V. The Study of Periodic Ef-fects on Parameters of Hydrolyto-spheric Processes, 2019 International Science and Technology Conference “EastConf”, 2019, pp. 7.
18. Pershin I.M., Kuz'min N.N., Malkov A.V. Formirovanie tselevykh funktsiy v zadachakh upravleniya gidrolitosfernymi protsessami [Formation of objective functions in hydrolithospheric process control problems], 5-ya Rossiyskaya mul'tikonferentsiya po problemam upravleniya: Sb. materialov konferentsii «Informatsionnye tekhnologii v upravlenii» (ITU-2012) [Proceedings of the 5th Russian Multiconfer-ence on Control Problems “Information Technologies in Control” (ITU-2012)], 2012, pp. 622-632.
19. Drovosekova T.I., Pershin I.M. Peculiarities of modelling hydro-lithospheric processes in the region of kavkazskiye mineralnye vody (caucasus mineral springs), Proceedings of the 19th International Confer-ence on Soft Computing and Measurements, SCM 2016, 2016, pp. 215-217.
20. Asadulagi M.A.M., Pershin I.M., Tsapleva V.V. Research on Hydrolithospheric processes using the results of groundwater inflow testing, Water, 2024, Vol. 16, No. 3, pp. 487
