Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Արարատյան դաշտի ստորերկրյա ջրային ռեսուրսների օգտագործման և կառավարման հիդրոդինամիկական պայմանների վերլուծություն

Հակոբյան, Գևորգ Արմենի (2019) Արարատյան դաշտի ստորերկրյա ջրային ռեսուրսների օգտագործման և կառավարման հիդրոդինամիկական պայմանների վերլուծություն. PhD thesis, Ճարտարապետության և շինարարության Հայաստանի ազգային համալսարան.

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (4Mb)
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (1381Kb)

      Abstract

      Ներկայումս գյուղատնտեսության, արդյունաբերության, կենցաղային կարիքների բավարարման և տնտեսության այլ բնագավառներում ավելի է մեծանում ջրի նկատմամբ պահանջարկը։ ՀՀ ջրային պաշարները սահմանափակ են, իսկ դրանց բաշխվածությունն ըստ ժամանակի և տարածքի խիստ անհավասարաչափ է և ունի կարգավորման հրատապ անհրաժեշտություն։ Մակերևութային հոսքի վերականգնվող պաշարները կազմում են մոտ 7.2մլրդ.մ3, որից տնտեսության մեջ օգտագործվում է շուրջ 2.3մլրդ.մ3-ը։ Այսինքն՝ գետերի բնական հոսքերի կարգավորումը կատարվում է անբավարար չափով, որի հետևանքով մակերևութային հոսքի 65%-ից ավելին տարանցիկ ձևով հեռանում է հանրապետության տարածքից, որը ջրասակավ երկրի համար անթույլատրելի է։ Մակերևութային հոսքի կուտակման և կարգավորման համար անհրաժեշտ է զարկ տալ ջրամբարաշինությանը, որը ֆինանսական մեծ ներդրումներ է պահանջում։ Արարատյան դաշտի հողատարածքների ոռոգման համար ջրի պակասորդը երկար տարիներ լրացվում է Սևանա լճի ջրերի պաշարների հաշվին։ Սակայն ջրի մեծաքանակ բացթողման հետևանքով լճի մակարդակի շարունակական իջեցումն առաջացրել է էկոլոգիական աղետ, որը կանխելու համար ներկայումս սահմանափակվել է լճից ջրի բացթողման ծավալը։ Նման պայմաններում մեծացել է ստորերկրյա ջրային պաշարների օգտագործման անհրաժեշտությունը։ ՀՀ-ում ստորերկրյա ջրերը հիմնականում կուտակված են Արարատյան դաշտում, որոնց արդյունավետ օգտագործումն ունի առաջնակարգ նշանակություն։ Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ Արարատյան դաշտի ստորերկրյա ջրերի արդյունավետ օգտագործման և կառավարման բնագավառում կան էական թերություններ։ Դաշտի ստորերկրյա ջրերն օգտագործվում են ոռոգման, ջրամատակարարման, ձկնաբուծության, խմելու, կենցաղային, տեխնիկական և այլ նպատակներով։ Ստորերկրյա ջրային պաշարների օգտագործման համար 1984թ.-ին ՀՀ Պաշարների Պետական Հանձնաժողովի (ՊՊՀ) կողմից սահմանվել է թույլատրելի ջրառ՝ առավելագույնը 51.7մ3/վ, իսկ միջին տարեկանը՝ 34.7մ3/վ։ Սակայն սահմանված ջրառի նորմը խախտվել է սկսած 2007-2008թթ.-ը, երբ ՀՀ կառավարության կողմից ձկնաբուծությունն ընդգրկվել է առաջնահերթ զարգացման ծրագրերի շարքում, երբ բազմաթիվ ձկնաբուծական տնտեսությունների համար առանց հիմնավորված հաշվարկների տարերայնորեն հորատվեցին և գործարկվեցին բազմաթիվ հորատանցքեր։ Դրա հետևանքով դաշտի արտեզյան ավազանի ջրատար հորիզոնների ջրերի ճնշումը փոքրացել է, մեծաքանակ հորատանցքեր և բնական աղբյուրներ ցամաքել են, մի շարք համայնքներ զրկվել են խմելու ջրից։ Բացի այդ, ձկնաբուծության նպատակով օգտագործված ջրերը հեռացվել, լցվել են դրենաժային համակարգ, ինչի հետևանքով շրջակա հողերը գերխոնավացել և աղակալվել են։ Վերոնշյալ խնդիրները լուծելու և Արարատյան դաշտի ստորերկրյա ջրային պաշարների օգտագործման ռեժիմները կարգավորելու նպատակով ներկայումս կարևոր է իրականացնել հորատանցքերի աշխատանքային հիդրոդինամիկական ռեժիմների ուսումնասիրություն, վերլուծություն և դրանց հիման վրա՝ ջրառի կարգավորմանն ուղղված միջոցառումների մշակում։ Աշխատանքի նպատակն է ուսումնասիրել Արարատյան դաշտի ջրատար հորիզոններում ստորերկրյա ջրերի մակարդակների իջեցումների ստեղծված իրավիճակը, կատարել վերլուծություն և ճնշման անկումների փաստացի տվյալների հիման վրա, գոյություն ունեցող տեսական մեթոդներով և լուծումներով, կատարել դաշտի տարբեր տեղամասերում գործող և նոր հորատվող հորատանցքերի հիդրոդինամիկական հաշվարկներ՝ գրունտային և ճնշումային ջրատար հորիզոններում ստորերկրյա ջրերի մակարդակների կանխատեսման, հորատանցքերի աշխատանքային ռեժիմների կարգավորման, տնտեսապես արդարացված ջրառ իրականացնելու համար։ Հիմնավորել Արարատյան դաշտի առանձին տեղամասերից ոռոգման նպատակով լրացուցիչ ջրառի հնարավորությունը և քանակը։ Արարատ քաղաքի և այլ բնակավայրերի օրինակով կատարել կառուցվածքների հիմքերի վրա ստորերկրյա ջրերի ազդեցության գնահատման հաշվարկներ, առաջարկել դրանց պաշտպանության միջոցառումներ։ Պարզել դաշտի բնական վերընթաց աղբյուրների ջրազրկման պատճառները։ Նպատակին հասնելու համար առաջադրվել են հետևյալ խնդիրները. Ստորերկրյա ջրերի մակարդակների փոփոխության կանխատեսման նպատակով Արարատյան դաշտի տարբեր տեղամասերի հիդրոերկրաբանական պայմանների սխեմայացում, հաշվարկային սխեմաների և համապատասխան մաթեմատիկական մոդելի ստացում։ Ջրամատակարարման նպատակով ստորերկրյա ճնշումային ջրերի օգտագործման համար ջրառ կառուցվածքների շահագործման նպատակահարմար ռեժիմի հիմնավորում։ Ոռոգման համար գործող և նախագծվող խորքային հորատանցքերի աշխատանքային ռեժիմների ընտրություն և արդյունավետ շահագործման պայմանների հիմնավորում։ Բնական և արհեստական գործոնների ազդեցությունից գրունտային ջրերի մակարդակի փոփոխության կանխատեսման անալիտիկ լուծումների ստացում ինժեներական կիրառման նպատակով։ Արարատյան դաշտի բնական վերընթաց աղբյուրների ելքերի նվազման պատճառների պարզաբանում և դրանց վերականգնման ուղիների հիմնավորում։ Կառուցվածքների հիմքերի ստորերկրյա ջրերով ջրակալումից պաշտպանողական միջոցառումների իրականացում։ Գայ-Հայկաշեն հանքավայրի, Արմավիրի, Բաղրամյանի և այլ տարածքների հիդրոերկրաբանական պայմանների սխեմայացումը և մաթեմատիկական մոդելների ստացումը։ Այդ տեղամասերից ստորերկրյա ջրերի հնարավոր լրացուցիչ ջրառի հիմնավորումը։ Բնական վերընթաց աղբյուրների ելքերի փոփոխության բացասական գործոնների պարզաբանումը և դրանց վերականգնման ուղիների հիմնավորումը։ Ինժեներական կիրառման նպատակով բնական և արհեստական գործոնների ազդեցությունից գրունտային ջրերի մակարդակի փոփոխության որոշման անալիտիկ լուծումների ստացումը։ Կլանող հորերից ներծծվող կոյուղաջրերի հնարավոր ազդեցության գնահատումը ստորերկրյա հանքային ջրերի հատկանիշների վրա։ Ատենախոսությունում բերված Արարատյան դաշտի տարբեր տեղամասերի հիդրոերկրաբանական պայմանների սխեմաները, դրանց համապատասխան մաթեմատիկական մոդելները և առաջարկվող լուծումները կարող են օգտագործվել նմանատիպ հանքավայրերի ջրառ կառուցվածքների նախագծման և առավել արդյունավետ շահագործման նպատակով։ Աշխատանքում կատարված վերլուծությունները և հաշվարկները կարող են կիրառվել ջրամատակարարման, ոռոգման, ինչպես նոր ջրառ համակարգերի նախագծման, այնպես էլ գործող համակարգերի կոնստրուկտիվ և տեխնոլոգիական հանգույցների վերակառուցման հարցերում։ Ստացված արդյունքները հնարավորություն են տալիս դաշտի հիմնական ջրատար հորիզոններում գործող հորատանցքերի տարբեր ելքերի արտամղման դեպքում որոշել ստորերկրյա ջրերի մակարդակների փոփոխությունները, գնահատել ստորերկրյա ջրերի պաշարների հնարավոր օգտագործման քանակները՝ բացառելով դրանց սպառումը, կարգավորել հորատանցքերի աշխատանքային ռեժիմները և որոշել ստորերկրյա ջրերի շահագործական պաշարները։ Ատենախոսության մեջ առաջադրված խնդիրների լուծման համար տեսական և մեթոդաբանական հիմք են հանդիսացել ստորերկրյա ջրերի դինամիկայի հայտնի հավասարումները, դրույթներն ու օրենքները։ Ստորերկրյա ջրերի արդյունավետ օգտագործման հաշվարկները կատարվել են հայտնի հավասարումների և լուծումների կիրառելիության վերլուծության արդյունքներով՝ հաշվի առնելով Արարատյան դաշտի տարբեր տեղամասերի հիդրոերկրաբանական պայմանները։ Աշխատանքում բերվում են տարբեր պայմաններում և հնարավոր ելքերի դեպքում գործող ու նախագծվող հորատանցքերի հիդրոերկրաբանական հաշվարկները՝ դրանց աշխատանքային ռեժիմները կարգավորելու նպատակով։ Այդպիսի մոտեցումը հնարավորություն է տալիս ընտրել հորատանցքերի շահագործման այնպիսի ռեժիմ, որ տեղի ունենա ստորերկրյա ջրերի մակարդակի կանոնակարգված փոփոխություն, ինչպես նաև բացառվի ստորերկրյա ջրային ռեսուրսների սպառումը: Ստացված բոլոր լուծումները վերլուծված և պարզաբանված են օրինակներով: Գործնական հաշվարկները հեշտացնելու նպատակով կազմվել են աղյուսակներ և գրաֆիկներ:։ Արարատյան դաշտի տարբեր տեղամասերի հիդրոերկրաբանական պայմանների վերլուծությունը, սխեմայացումը, մաթեմատիկական մոդելների կառուցումը և դրանց հիման վրա հորատանցքերի շահագործման առկա խնդիրների լուծման առաջարկները և ստորերկրյա ջրերի մակարդակների փոփոխության կանխատեսման արդյունքները։ Ներկայացվում է Գայ-Հայկաշեն հանքավայրում, Արգավանդում, Զարթոնքում և այլ տեղամասերում տարբեր ելքերի պայմաններում գործող և նախագծվող հորատանցքերում և դրանց շրջակայքում ջրատար հորիզոնի մակարդակների փոփոխության որոշման հաշվարկները, որոնց նպատակն է կարգավորել հորատանցքերի աշխատանքային ռեժիմները և կազմակերպել ջրային ռեսուրսների առավել արդյունավետ օգտագործումը։ Տրվել է Արարատյան դաշտի վերընթաց աղբյուրների ելքերի փոքրացման տեխնածին գործոնների պարզաբանումը և դրանց վերականգնման ուղիների հիմնավորումը։ Дефицит воды для орошения земельных участков Араратской равнины долгие годы компенсируется за счет водных ресурсов озера Севан. Однако непрерывное снижение уровня воды в озере, вызванное большим объемом выпуска воды, привело к экологической катастрофе, для предотвращения которого в настоящее время ограничен объем выпуска воды из озера. Поскольку водные ресурсы Армении ограничены, а накопление и регулирование поверхностного стока совершается в недостаточном объеме, то повышается необходимость использования запасов подземных вод, которые в Армении в основном сосредоточены в Араратской равнине. Исследования показывают, что существуют значительные недостатки в области эффективного использования и управления подземными водами в Араратской равнине. В результате чрезмерного использования подземных вод снизилось давление в водоносных горизонтах артезианского бассейна и дебиты многочисленных скважин, засохли некоторые пресные родники, ряд поселков были лишены питьевой воды. Целью данной работы является исследование состояния снижения уровней подземных вод водоносных горизонтов в Араратской равнине, анализ результатов исследования и проведение гидродинамических расчетов как проектируемых, так и находящихся в эксплуатации скважин в разных регионах равнины, на основе существующих фактических данных падений давления. Расчеты проводятся для прогнозирования уровней подземных вод в безнапорных и напорных водоносных горизонтах, регулирования режима работы скважин и осуществления экономически обоснованного дебита, а также для обоснования возможности и объема дополнительного дебита из отдельных регионов Араратской равнины для ирригационных целей. В работе осуществлены расчеты по оценке влияния подземных вод на фундаменты сооружений по примеру города Арарат и других поселений, предлагать меры по их защите, а также выяснить причины уменьшения расходов восходящих пресных родников. Для достижения поставленной цели в исследовании были поставлены и решены следующие задачи: Схематизация гидрогеологических условий и получение математических моделей разных регионов Араратской равнины для прогнозирования изменений в уровнях подземных вод. Обоснование целесообразного режима эксплуатации водозаборных сооружений подземных вод для водоснабжения. Выбор рабочих режимов как проектируемых, так и находящихся в эксплуатации глубинных скважин и обоснование условий их эффективной эксплуатации. Получение аналитических решений, применяемых в инженерной практике с целью прогнозирования динамики изменений уровней грунтовых вод под воздействием естественных и техногенных факторов. Прояснение условий снижения дебита пресных родников Араратской равнины и обоснование путей восстановления последних. Осуществление мер по защите фундаментов сооружений от подтопления подземными водами. В работе приводятся анализ гидрогеологических условий разных регионов Араратской равнины, их схематизация, математические модели и на их основе, предложены пути к решению существующих проблем эксплуатации скважин, а также прогноз динамики уровней подземных вод. Представлены гидродинамические расчеты как проектируемых, так и находящихся в эксплуатации скважин, эксплуатируемых в разных условиях дебита, в месторождении Гай-Айкашен, в Аргавандской, Зартонкской и прочих регионах равнины. В частности, расчеты представят изменения уровня и напора водоносных горизонтов в скважинах и в радиусе их влияния с целью регулирования рабочего режима скважин и наиболее эффективного использования водных ресурсов. Были проанализированы и выявлены факторы, влияющие на уменьшение дебитов пресных родников Араратской равнины, и обоснованы пути их восстановления. К наиболее существенным результатам диссертационного исследования, содержащим научную новизну, можно отнести следующие: Схематизация гидрогеологических условий и получение математических моделей для месторождения Гай-Айкашен, а также для Армавирской, Баграмянской и прочих регионов. Обоснование дополнительного дебита в данных регионах при возможности последнего.Выявление отрицательных факторов, влияющих на изменение дебитов пресных родников Араратской равнины, и обоснование путей их восстановления. Применяемые в инженерной практике аналитические решения для выявления изменений уровней грунтовых вод под воздействием естественных и техногенных факторов. Оценка возможного влияния абсорбирующихся из скважин сточных вод на характеристики подземных вод. The shortage of water for irrigation purposes of lands in Ararat Valley has been complemented with water resources of Lake Sevan for many years. However, the continuous level decrease of the lake due to a large amount of water release has caused an ecological catastrophe. In order to prevent the level reduction, release of water volume from the lake has been limited. Since the water resource are limited in the Republic of Armenia and the accumulation and regulation of surface water is done insufficiently, the need for using underground water resources is growing. In RA underground water resources are mainly concentrated in Ararat Valley. Studies show that there are significant issues in terms of sufficient use and management of underground water resource of Ararat Valley. Due to overexploitation of underground water resources of the valley, the piezometric levels of aquifers of artesian basin has dropped, many boreholes and springs have drained and some communities have been deprived of drinking water. The purpose of the work is to study the present situation of piezometric level’s drawdown of underground water in aquifers of Ararat valley, to do analysis and hydrodynamic calculations for operating and new drilled boreholes in different regions of the valley using the actual piezometric level drawdown data. The following study will allow forecasting piezometric levels of confined and unconfined aquifers, regulating working regimes of boreholes and obtain economically justified discharge. To confirm the possibilities of additional discharge from several regions of Ararat valley. To obtain calculations of underground water impact assessment on the basement of structures and offer protection measures by the example of Ararat city and other settlements. To determine causes of dehydration of natural springs of the valley. In order to achieve the goal the following tasks are set and resolved in the thesis: Schematization of hydrogeological conditions of several regions of Ararat valley and development of mathematical models in accordance to the schemes, in order to forecast the dynamics of piezometric levels of underground water. Justification of reasonable exploitation regime of boreholes (underground water intake facilities) operating for water supply purposes. Selection of working regimes and justification of effective operational conditions of boreholes operating and to be drilled for irrigation purposes. Finding of analytical solutions for engineering practice in order to forecast groundwater level fluctuations caused by natural and artificial factors. Clarification of circumstances of discharge drawdown of natural springs of Ararat valley and justification of ways to their rehabilitation. Implementation of protective measures of structures’ basements from underground water flooding. In the scope of the work, the analysis of hydrogeological conditions, schematization and development of mathematical models of several regions of Ararat valley are presented. Based on the latter, suggestions for solving existing operational issues of boreholes and the forecast of piezometric level’s fluctuations are illustrated. Hydrodynamic calculations of operating and new drilled boreholes are presented under the conditions of different discharges, operating in Gai-Haikashen water mine, in Argavand, Zartonk and other regions of the valley: the fluctuations of piezometric levels and pressure of aquifers in boreholes and under their radius radius of influence, in order to regulate working regimes of boreholes and use water resources more efficiently.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Анализ гидродинамических условий использования и управления ресурсов подземных вод Араратской равнины: Analysis of hydrodynamic conditions of assessment and management of underground water resources of Ararat valley.
      Uncontrolled Keywords: Акопян Геворг Арменович, Hakobyan Gevorg Armen
      Subjects: Mechanical Engineering and Machine Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 05 Oct 2019 13:25
      Last Modified: 05 Feb 2020 11:45
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/10699

      Actions (login required)

      View Item