Методические основы применения математических методов для решения задач - Геоинформатика
С развитием вычислительной техники значительно расширилась область применения математических методов при обработке, оценке и анализе инженерно-геологической информации для целей прогноза. Вычислительные машины позволяют производить оперативную обработку инженерно-геологической информации в больших объемах, решать задачи, которые традиционными геологическими методами не решались из-за большой трудоемкости, причем на более объективной основе, с использованием всего фактического материала. Кроме того, внедрение ЭВМ или ПЭВМ в практику геолого-экологического картирования и съемок облегчает реализацию задачи и позволяет использовать для ее решения математические методы. Применение математических методов и ЭВМ не только вызвано возможностями их использования, но и является результатом накопления огромного объема инженерно-геологической и гидрогеологической информации при проведении комплексной гидрогеологической и инженерно-геологической крупномасштабной съемок и исследований крупных орошаемых и осушенных территорий, а также в настоящее время геолого--экологических исследованиях.
Для условий аридной зоны, например, Средней Азии, изучение изменения и прогноз основных компонентов геологической среды орошаемых и осушенных территорий особенно необходим. Обработка, изучение закономерностей, исследование пространственно-временной изменчивости и прогноз изменения основных компонентов геологической среды под влиянием орошения и осушения территории имеют важное значение для обоснования комплекса мелиоративных мероприятий в целях охраны окружающей среды и рационального использования водноземельных ресурсов геолого-экологической обстановки исследуемой территории.
Проблема инженерно-геологического прогнозирования с применением математических методов и ПЭВМ еще недостаточно изучена. Трудности, появляющиеся в связи с решением этой проблемы, вынуждает исследователей упрощать и схематизировать физическую картину инженерно-геологического объекта. Возможности широкого примененя математических методов и ПЭВМ ограничиваются не только сложностью инженерно-геологических и гидрогеологических процессов и невозможностью получения решений на математической основе, но еще и тем, что часто отсутствует четкая постановка задачи. При правильной постановке задачи должны быть указаны все вводимые информации (количественные, качественные, схемы, основы, карты и др.), которые могут быть использованы, и фактически метод ее решения, т. е. то, что в принципе может быть переложено на математический язык. Процесс формализации и подготовки информации очень трудоемкий. В настоящее время в инженерной геологии применяются методы математической статистики, теории вероятностей, теории информации, распознавания образов и моделирования с применением ПЭВМ для изучения закономерностей пространственно-временной изменчивости и прогноза основных компонентов геологической среды в связи с техногенным воздействем, в частности, орошения и осушения территорий.
Таким образом, процесс обработки геологической информации с применением математических методов и вычислительной техники состоит из следующих:
- - схематизация (типизация) и подготовка геолого-математической основы объекта исследования; - сбор, обобщение и накопление картографической и фактографической информации; - задачи и методика математической обработки информации.
Схематизация и подготовка математической основы объекта исследования начинается с анализа его геолого-литологического, геоморфологического строения и гидрогеологических и инженерно-геологических условий. Кроме того, необходима геологическая основа - геоморфолого--литологическое районирование орошаемых территорий с пространственным соотношением основных геолого-геоморфологических и литолого-фациальных компонентов. При этом следует выделить три крупные единицы различных уровней районирования:
- - районы - морфогенетические типы рельефа; - подрайоны - геологические тела, оконтуренные по стратиграфогене тические комплексы пород; - участки-инженерно-геологических тел, выделенные по литологическому строению.
Такая классификация может служить качественной и количественной геолого-математической для обработки, оценки и изучения пространственно-временной изменчивости и прогноза основных компонентов геологической среды. При составлении схемы геоморфолого-литологического районирования орошаемой територии выделению инженерно-геологических тел необходимо уделить особое внимание.
При разграничении инженерно-геологических тел в сложных условиях геолого-литологического строения, как показывает практика, наиболее важным является не учет многообразных литологических разностей пород, а выявления основных закономерностей изменения литологического строения и состава пород на сравнительно небольшие расстояния и их количественная и качественная оценки, служат основной для различных определений и расчетов.
При первичном разграничении инженерно-геологических тел используется метод статистического анализа данных о литологическом строении зоны аэрации в пределах распространения каждого генетического и возрастного типа отложений и тем самым получаются количественные оценки изменения различных литологических разностей отложений как по площади, так и в разрезе, отраженные в эпюрах. Анализ построенных эпюр позволяют объединить тождественные из них.
Выделенные геологические и инженерно-геологические тела объекта составляют геосистему, т. е. объект - это геосистема, сформированная из множества геологических и инженерно-геологических тел, находящихся во взаимосвязи, в закономерных отношениях между собой, тем самым обеспечивающих ее целостность.
Таким образом, построенная формально-логическая основа будет геолого-математической основой обработки, оценки и пространственно-временной изменчивости и прогноза основных компонентов геологической среды с применением математических методов и ПЭВМ.
Далее, в пределах выделенных геологических и инженерно-геологических телах осуществляются сбор и накопленние гидрогеологических и инженерно-геологических информациий в виде разработанных таблицах и формах. Таблицы и формы данных подготовленны так, чтобы в дальнейшем из них можно было вести информацию в базу данных, т. е. входные формы данных по шурфам, скважинам и пунктам наблюдения.
Картографическая информация, схемы, карты и др. подготавливаются на топографической основе.
В топографических картах удобно определять координаты выработок, населенных пунктов и границ геологических тел и др. В этих основах вести картографическую информацию в базу данных с помощью графических редакторов удобно для операторов.
Последовательность организации вычислительного эксперимента осуществляется следующим образом:
- - сбор и систематизация инженерно-геологической и гидрогеологической информации по исследуемому объекту; все исходные данные по объекту, полученные в результате комплексных гидрогеологических и инженерно--геологических крупномасштабных съемок и исследований, опытно-режимные наблюдения и др. исследования оформляющихся в виде разработанных вводных формах, таблицах и отчетов; - составление карты типизации геолого-литологического строения исследуемого объекта и на основе этой карты выделение геологических тел, для которых проводится первичная статистическая обработка и оценка информации; - принятие выделенных геологических тел в качестве генеральных совокупностей и проведение первичной статистической обработки и оценки инженерно-геологической информации в пределах выделенных геологических тел: исключение грубых ошибок из выборки методом "трех сигм" и - критерия, восстановление пропущенных членов выборки, изучение закона распределения и вычисление первичных статистических характеристик показателей инженерно-геологических свойств грунтов; - оценка однородности выделенных геологических тел с применением методов математической статистики и теории информации; - оценка однородности по одному показателю свойств грунтов производится с помощью статистических критериев Бартлета-В/C, Кохрана-G, Стьюдента-t, Фишера-F и Н-критерия; - оценка однородности по комплексу показателей свойств грунтов производится с помощью статистических критериев Z0 - дискриминатора, разработанного М. Е.Деминой и О. М.Калининым, VК - Родионова и методом распознавания образов; - после оценки однородности геологических тел можно рассматривать их как инженерно-геологические тела (ИГТ), которые будут служить расчетными моделями для оценки обобщенных статистических характеристик показателей инженерно-геологических свойств грунтов и их прогнозирования в связи с орошением; - в пределах однородных ИГТ вычисляются: - оценки обобщенных статистических характеристик показателей инженерно-геологических свойств грунтов, т. е. средние значения-ХI, дисперсии-I2 , среднеквадратические отклонения - I, коэффициенты изменчивости-VI, стандартные ошибки среднего значения-I , показатель точности - I , доверительные пределы
GBi и GHi (i=1,k, где k-число показателей свойств грунтов);
- - коэффициенты парной, частной и множественной корреляции между показателями инженерно-геологических свойств грунтов и их информационные веса Р(i), (i=1,k), для изучения зависимостей между этими показателями и выделения наиболее важных групп прогнозируемых признаков; - коэффициенты многомерной линейной и нелинейной регрессионной модели инженерно-геологических свойств грунтов для установления функциональных зависимостей между показателей; - коэффициенты критерия Аббе - g2 показателей свойств грунтов, для изучения их типов изменчивости в характерных направлениях.
Составляются математико-картографические модели полей показателей свойств грунтов на ПЭВМ для изучения их пространственной изменчивости (пространственный прогноз) в случае регулярной и не регулярной сети опробования методом моделирования.
Похожие статьи
-
Современное состояние применения математических методов и АИС в геологии - Геоинформатика
В настоящее время успешно применяются математические методы и ЭВМ при анализе, обработке и оценке информации, при выявлении закономерностей...
-
Некоторые особенности формирования нефтяных месторождений и последующего тектонического развития региона могут способствовать развитию процессов старения...
-
Во всех случаях исследования должны начинаться со сбора имеющихся материалов о природных условиях района (геологическом строении, гидрогеологических...
-
Работы многих исследователей и опыт разработки нефтяных месторождений свидетельствуют о существенном влиянии геолого-физических условий залегания нефти и...
-
Актуальність проблеми. Важливими питаннями сучасних наукових геофізичних досліджень залишаються: вивчення регіональної сейсмічності, пов'язані з ним...
-
Для решения каких задач целесообразно проводить отбор образцов горных пород - Радиометрия скважин
Метод отбора образцов горных пород из стенок скважины боковыми сверлящими керноотборниками на кабеле позволяет получать надежную информацию для...
-
В розділі проводиться обгрунтування методичних підходів до застосування класифікованих космічних зображень з метою вирішення поставлених задач....
-
Задачи, виды и методы, технология исследования скважин и пластов - Основы добычи нефти и газа
Основная задача исследования залежей и скважин -- получение информации о них Для подсчета запасов нефти и газа, проектирования, анализа, регулирования...
-
Методы увеличения нефтеотдачи Часто бывает необходимым увеличение продуктивности (приемистости) скважины. Почти каждая скважина может быть рассмотрена...
-
Геолого-экологические исследования и картографирование проводятся в разных масштабах. Мелкомасштабные исследования (1:1000000 - 1:500000) выполняются при...
-
Проектирование городского и поселкового строительства осуществляется стадийно. В настоящее время оно складывается из проектов: планировки и планы...
-
Методы увеличения нефтеотдачи Часто бывает необходимым увеличение продуктивности (приемистости) скважины. Почти каждая скважина может быть рассмотрена...
-
У " Вступі " викладена актуальність теми, наведена постановка задачі, сформульовано основні наукові та практичні досягнення, надані відомості про...
-
Основная причина низкой продуктивности скважин наряду с плохой естественной проницаемостью пласта и некачественной перфорацией -- снижение проницаемости...
-
Розглядаються методичні підходи та конкретні приклади їх застосування для вирішення поставлених задач, які використовують пряму кореляцію даних космічної...
-
Б. Е. Купльовский "Моделирование внутреннего строения земной коры на основании решения прямой динамической задачи сейсмики методом конечных элементов". -...
-
Внедрение системного водоучета на действующих системах орошения предполагает режим эксплуатации каналов, при котором средства водоучета и управления...
-
Б. Е. Купльовський "Моделювання внутрішньої будови земної кори на основі розв'язання прямої динамічної задачі сейсміки методом скінченних елементів". -...
-
Анализ результатов применения методов увеличения нефтеотдачи пластов в НГДУ "Чекмагушнефть" Физико-химические методы увеличения нефтеотдачи пластов...
-
В розділі проведено обгрунтування вибору теми роботи, задач, що вирішуються, та методологічних підходів. В різних підрозділах та пунктах за даними...
-
Инженерно-геологические изыскания являются начальным этапом строительства любого объекта и находятся в полной зависимости от вида объекта (промышленное...
-
- Программу математической обработки результатов геодезических измерений регламентируют соответствующие руководства и инструкции. - Математическая...
-
Большое количество условий эксплуатации обеспечивает большое многообразие причин выхода оборудования из строя. Одним из важных показателей работы скважин...
-
Розроблено методику (алгоритм) моделювання розподілу напружень, деформацій і переміщень у сейсмогеологічному розрізі з метою дослідження...
-
Таблица 6 Цели Задачи Развитие местной экономики - развитие и качественное преобразование объектов местного значения района - стабилизация численности...
-
Как связаны метод "молекулярных часов" и современное геологическое знание? Что представляют собой современные исследования геологического времени? Как Вы...
-
Тепловые методы - Основы добычи нефти и газа
Сущность тепловых методов состоит в том, что наряду с гидродинамическим вытеснением повышается температура в залежи, что способствует существенному...
-
Методы интенсификации добычи газа - Основы добычи нефти и газа
Дебит отдельных скважин можно в значительной мере увеличить за счет как внедрения методов интенсификации притока газа, так и улучшения техники и...
-
Самые современные космические снимки не позволят получить нужную информацию без быстрых и надежных методов дешифрирования, заложенных в большинство...
-
Дешифрированию снимков, полученных в процессе аэрокосмической съемки, уделяется наибольшее внимание. Данный этап обработки снимков несет в себе важную...
-
Исследования проводят на нескольких установившихся режимах с различными дебитами, с тем, чтобы захватить весь диапазон, включая несколько режимов при...
-
Методы повышения нефтеотдачи пластов, Гидродинамические методы - Основы добычи нефти и газа
Гидродинамические методы Назначение гидродинамических методов -- увеличение коэффициента охвата малопроницаемых нефтенасыщенных объемов пласта...
-
Назовите основные области применения различных методов радиометрии скважин - Радиометрия скважин
Метод радиометрии. Радиометрией скважин называют совокупность методов, основанных на регистрации различных ядерных излучений, главным образом...
-
Актуальність теми. Процеси водообміну, теплообміну та масообміну різного часового та просторового масштабу, які спостерігаються в природі в геосистемах,...
-
Постановка задачи - Анализ системы уравнений Сен-Венана аналитическими и численными методами
Важной задачей гидравлики открытых потоков является построение и изучение математической модели движения жидкости, которая позволяет осуществить расчет и...
-
Використання теплових властивостей гірських порід для вирішення раціональних гірничотехнічних задач
Основний метод термічних досліджень масивів - вимір температур як по глибині так і площі. В географічних дослідженнях використовуються природні...
-
Одним из эффективных методов увеличения нефтеотдачи являются микробиологические методы воздействия на нефтяной пласт. Технологии испытаны и внедряются на...
-
Использование аэрокосмической техники для оценки экологического состояния геологической среды Аэрокосмические исследования позволяют получить информацию...
-
Выработанность запасов нефти по объектам разработки различна. Оценка выработки запасов приведена в табл. 1.6. Таблица 1.6 Оценка выработки запасов по...
-
Физико-химические свойства пластовой нефти Пластовые нефти изучались для пластов терригенной толщи нижнего карбона по ограниченному количеству проб, что...
Методические основы применения математических методов для решения задач - Геоинформатика