№ 6 (2023)

Вопрос оценки достоверности инженерно-геологических моделей до сих пор недостаточно проработан в российской практике. Существенно большее внимание уделено методологии оценки достоверности и качества моделей в области геологии нефти и газа. Сопоставление этих методик с методологией оценки качества моделей машинного обучения показало сходство принципов и подходов, а следовательно, калибровка алгоритмов инженерно-геологического моделирования может выполняться с использованием инструментов оценки качества моделей машинного обучения. В статье описан опыт построения стратиграфо-генетической модели с использованием различных алгоритмических подходов с проведением количественной оценки достоверности моделирования на основе метрик машинного обучения. Показано, что задача построения трехмерной геологической модели может быть рассмотрена и как задача мультиклассовой классификации, и как задача регрессии, а предложенный подход сводит задачу разработки и калибровки алгоритмов к минимизации функции ошибок и позволяет отойти от субъективной оценки качества. Предложен показатель погрешности стратиграфо-генетической модели на основе расчета средних абсолютных ошибок и сопоставления с данными контрольной выборки. Отмечено, что предложенные подходы применимы при тестировании методологий инженерно-геологического моделирования в широком смысле, при этом наиболее сложна проверка прогнозных моделей любого вида. Сделан вывод о необходимости интенсификации разработки и наполнения баз инженерно-геологических данных, что позволит осуществить переход от субъективной экспертной оценки к применению современных подходов к моделированию сложно формализуемых сущностей и явлений.

Проанализированы ограничения существующих детерминированных подходов к количественной оценке устойчивости склонов. Рассмотрены основные принципы вероятностного анализа при математическом моделировании устойчивости склонов. Показана возможность получения вероятностных оценок развития оползневых деформаций, что в дальнейшем может быть использовано при анализе геологического риска. Проведена оценка объективности вероятностного моделирования устойчивости склонов.

Возведение котлована глубокого заложения на участке строительства АЭС Пакш-2 в сильнообводненных аллювиальных грунтах потребовало строительства замкнутой противофильтрационной завесы (ПФЗ). Однако литологическая неоднородность и наличие зон дислокаций не позволяли однозначно идентифицировать оптимальную глубину заложения ПФЗ. Для схематизации гидрогеологических условий привлечены результаты мониторинга уровней подземных вод в скважинах различной глубины и проведены масштабные кустовые откачки. Интерпретация данных геологического строения с выделением границ водоносных горизонтов проводилась итерационным путем с использованием численной гидрогеологической модели. На модели воспроизводились распределение уровней воды, реакция неоднородной толщи на колебания в р. Дунай и откачки из скважин различной глубины. По результатам гидрогеологического моделирования было показано, что первый водоупорный слой является выдержанным, но глубина его залегания варьирует от 30 до 90 м в пределах строительной площадки. Сложная морфология водоупорного слоя контролируется пликативной зоной дислокации (борт глубокого грабена), секущей площадку строительства пополам. Корректная гидрогеологическая стратификация позволила обосновать на модели водозащитные мероприятия (ПФЗ) для строительства глубокого котлована АЭС Пакш-2, а также не допустить значимого гидродинамического воздействия на расположенную по соседству действующую АЭС Пакш-1.

Безопасная отработка коренных месторождений алмазов Западной Якутии требует постоянного контроля гидрогеологического режима вскрываемых водоносных комплексов в пределах карьерных и шахтных полей месторождений, а также и на сопряженных участках закачки дренажных вод. За весь период отработки месторождений Алакит-Мархинского, Далдынского, Мирнинского и Накынского кимберлитовых полей в процесс откачка-закачка было вовлечено порядка 400 млн м³ высокоминерализованных дренажных вод карьеров и рудников. Сложные криогидрогеологические условия территории такие, как: особенности литолого-фациальных условий, сплошное распространение многолетнемерзлых пород (ММП), структурная приуроченность кимберлитовых полей, разломно-блоковое строение отдельных трубок, имеют свое влияние на динамику происходящих изменений и делают криогидрогеологические условия каждой отдельной трубки уникальными и не имеющими полных аналогов. С целью успешного прогнозирования и последующей реализации технических решений, направленных на контроль формируемых в пределах шахтных и карьерных полей всех типов притоков, в институте Якутнипроалмаз была создана программа разработки, постоянного поддержания и актуализации “цифровых двойников” всех ключевых отрабатываемых месторождений. Моделирование гидрогеологических условий происходило с использованием лицензионной программы FEFLOW. Разработанные модели учитывают влияние как природных факторов, так и применяемые схемы вскрытия и осушения месторождений, которые накладывают свои ограничения. Создание и обновление постоянно действующих цифровых моделей позволило не только приобрести современный инструмент прогнозирования водопритоков, но и помогло улучшить процесс планирования в части бурения дренажных и закачных скважин, приобретения насосного оборудования и др. Отклонение прогнозных величин от фактически наблюденных в рамках краткосрочного прогноза за период использования 2021–2023 гг. составляло от 5 до 10%.

Горевское месторождение свинцово-цинковых руд расположено в уникальных условиях – на левом берегу и под современным руслом р. Ангары, в 38 км от ее устья. Данные обстоятельства играют весьма важную роль в характеристике гидрогеологических условий месторождения и условиях его разработки. Сложность гидрогеологических условий Горевского месторождения определяется природными условиями: характером залегания и строением водоносных горизонтов, а также присутствием слабопроницаемых и водоупорных отложений; степенью изменчивости фильтрационных свойств водовмещающих пород; наличием тектонических нарушений и их гидродинамической ролью; наличием поверхностных водных объектов и их связью с подземными водами.

Основная цель исследований – оценка прогнозного притока воды в карьер Горевского ГОКа и определение положения уровня подземных вод на конец отработки. Для достижения этой цели было выбрано численное моделирование геофильтрации методом конечных разностей в программном комплексе Visual MODFLOW. В статье рассмотрены этапы работ: сбор, обработка и анализ исходных данных; построение концептуальной гидрогеологической модели; cоздание эпигнозной численной модели; калибровка модели для естественных природных условий и фактического положения открытых горных работ; анализ чувствительности и создание прогнозной численной модели. В результате получена прогнозная величина притока подземных вод в карьер. Отстроено прогнозное положение уровня подземных вод на конец отработки карьера. Проведенный анализ чувствительности модели по ряду сценариев позволил выявить факторы, оказывающие существенное влияние на приток подземных вод в карьер.