И. К. Бейсембетов ректор Зам главного редактора



жүктеу 9.04 Mb.

бет9/92
Дата11.09.2017
өлшемі9.04 Mb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   92



 Жер туралы ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017  



47 

Электр энергиясын және жылуды геотермальды көздерден алу мүмкіндігі әлі күнге дейін әлемде 

кең  жариялана  қоймаған,  таулы  ортада  жасанды  баламасын  алу  бойынша  жаңа  идеясын  өмірге  кел-

тірді.  Егер  шикізаттың  энергия  көзіне  айналу  сатысын  ескерсек,  онда  мұнайды,  газды  және  көмірді 

өндіру  мен  өңдеу,  уранды  ыдырату  тек  қана  жылу  және  атом  электр  стансаларының  турбиналарын 

айналдырып, электр энергиясын шығаратын аса қызған бу турбиндегі соңғы өнімді алу үшін ғана өн-

діріледі. Бірақ оларды өндірмесе де болады, ал аса қызған буды дайын күйінде жерасты жасанды гео-

термальды көздерден алуға болады.  

Жер  қыртысының  терең  бөліктерінде  табиғи  түрде  ыстық  су  және  су  буы  (геотермальды  энер-

гия)  қорлары  пайда  болады.  Мұндай  геотермальды  энергияны  колдану  және  энергетикалық  қорлар 

есебінен  жылумен  қамдау  Исландияда,  Жапонияда,  Филиппинде,  Францяда,  Қытайда,  Венгрияда, 

Жаңа Зеландияда көп таралған.  

ТМД елдерінде температурасы 100...150°С жерасты құйынды жүйелер жасау үшін қолданылатын 

жылудың энергетикалық потенциалы болжаммен 70 миллард т.ш.о. құрайды [2,3]. 

Дегенмен  оны  игеру  жаңашыл  өндіріс  базасын  жасауды  немесе  үлкен  көлемдегі  импорттық 

құрылғыларды сатып алуды талап етеді. Бүгінгі таңда 58 мемлекет өздерінің геотермальды қор жылуын 

тек электр энергиясы өндірісіне емес, сондай-ақ жылу үшін де пайдаланып отыр. 

Желден,  күн  сәулесінен  электр  қуатын  өндіретін  дәстүрлі  емес  энергетикалық  қондырғыларды 

құрастыру саласындағы жетістіктер жайында бұқаралық ақпарат құралдарында кеңінен мәлімет бері-

ліп жатқан бүгінгі таңда геотермальды энергетикалық қондырғыларға, әсіресе  оның ішіндегі геотер-

мальды электр стансаларына жеткілікті деңгейде көңіл бөлінбеуде. 

Термальды  артезианды  бассейндер  таулы  аймақтарда,  Альпы,  Қарпат,  Қырым,  Кавказ,  Копет-

Даг,  Тянь-Шань,  Памир,  Гималайда  бар.  Бұл  бассейндердің  термальды  сулары  бағалы  элементтерді 

шығарып алу үшін минералды шикізат ретінде колданылады. 

Бұрғылаудың  дамуымен  10-15  км  тереңнен  жоғары  жылу  көздерін  ашу  болашақтың  мақсаты. 

Мұндай  тереңдіктегі  жерасты  су  температурасы  кейбір  аудандарда  350°С  және  одан  жоғары  деп 

есептеледі [2,4]. 

Қазақстанның  көптеген  аймақтарында  жерасты  термальды  ыстық  су  қорлары  Оңтүстік  Қазақ-

стан, Қызылорда, Атырау, Жамбыл облыстарының аумағында және Алматы облысының таулы және 

ойпатты жерлерінде кездеседі. 

Бұл энергетикалық қорлар болашақта ауылшарушылығын және жаңа өндіріс  орындарын жылу-

мен,  ыстық  сумен  қамтамасыз  етуге,  сонымен  қатар  экономикалық  және  экологиялық  мәселелерді 

шешуге де мүмкіндік береді. 

Геотермальды  қондырғының  математикалық  есептеу  әдістемесіне  келер  болсақ,  геотермальды 

энергияның  жылу  потенциалын  анықтау  үшін  келесі  мәліметтер  қажет:  су  соратын  тереңдік  z  (км

және  жер  бетінен  су  соратын  қалыңдық  h  (км).  Жер  қыртысының  құрылымы  –  таулы  жыныс,  саңы-

лаулы құрамдас сумен толтырылған (тығыздық коэффициенті α) болса, жердің қатты жыныс құрамы-

ның  тығыздығы 





жер

  =2700кг/м

3

,  а-коэффициентінің  жылу  өткізгіштігі  (lyabida)λ=2Вт/(м·К),  жер 

температурасының өзгеру градиенті (dT/dz) °С/км немесе К/км болады. 

Қалыпты жағдайда температуралық градиент (40°С/км төмен) жылу тығыздығы 0,06 Вт/м бол-

са, демалыс орындарын салуға болады. 



Жартылай  термальды  аймақта  температуралық  40-80°С/км  тең,  оны  жылу  жүйесіне  пайдала-

нуға болады



Гипертермальды  аймақта  градиент  80°С/км  жоғары  болады.  Бұндай  аймақта    геотермальды 

жылу электр стансасын (ГеоЖЭС) салу тиімді. 

Белгілі температуралық градиентте су сорылатын қыртыстың  температурасын анықтау үшін

T

г

=T

o

+(dT/dz)·z,    

 

 

 

 

 

 

 

(1)                                                         

мұндағы Т

o

 – жердің беттік температурасы, К  (°С ). 

Есептеу жұмысында геотермальды энергетикалық аймақтың 1 км



 2

 ауданы F деп алынады

Қабаттың жылу сиымдылығы С



жер

 (Дж/К)

C

қаб

=[α·



су

·C

су

+(1- α)· 



жер

·C

жер

]·h·F,     

 

 



 

 

(2)    



мұндағы 



су

 және  С

с у 

– судың тығыздығы және жылу сиымдылығы; 



жер

  және С

жер

 –жер қыртысының  тығыздығы және жылу сиымдылығы; 

С

жер 

= 820-850 Дж/(кг·К). 

Төменгі температуралық Т



1

 К деңгейде жер қыртысының жылу энергиясының потенциалы (Дж): 

E

0

=C

су

·(T

2

-T

1

)  

 

 

 

 

 

 

 

            (3)                                   



 Науки о Земле 

 

№1 2017 Вестник КазНИТУ  



48 

Жер қыртысын пайдалану уақыт тұрақтылығы τ

0

 (жыл) анықталады, егер V (м



3

/с)  көлемде жылу 

энергиясын тұрақты алып отыруға болатын жағдайда: 



 τ

0

=C

қаб

/(V·



су

·С

су

)  

 

 

 

 

 

 

 

 

(4) 


Жерасты жылу потенциалының өзгеруі экспоненциальды заңдылықпен өзгерген жағдайда: 

E=E

0

·e 

-(τ/τ

o

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

(5)                                                    



мұндағы τ – жыл саны

е – натуральды логарифм негізі.                                                                                                                                                                                        

Геотермальды аймақтағы жер қыртысының жылу қуаттылығының өзгеруі τ пайдалану мезгілінен 

бастап өзгеруі (жыл) Вт (МВт): 













0

0

0



exp











E

d

dE

  

 

 

 

 

 

 

 

(6)                                                   

Жоғарыда есептеуге сәйкес Оңтүстік Қазақстан облысының Түркістан қаласы аумағында бірне-

ше  жылы  су  түрлері  бар.  Олардың  бірінен  саналатын  «Жұмаш»  шипажайындағы  жерасты  суының 

қуаттылығын  және  қордың  неше  жылда  температурасының  өзгеруі  Delphi  бағдарламалық  пакетінің 

көмегімен  есептелінді. 

 

«Жұмаш» шипажайындағы жерасты суының мәліметтері:  



 

Көрсеткіштер 

Мәлімет 

Жер бетінен су соратын қалындық h, км 

0,9 

Су соратын тереңдік Z, км 



3,5 

Жер қыртысының тығыздығы Р

жер

, кг/м³ 


2300 

Тығыздық коэффициенті  а, % 

0,05 

Жердің жылу сиымдылығы С



жер

, Дж/(кг*К) 

840 

Жер температурасының өзгеру градиенті dT/dz, ºС/км 



20 

Жердің беттік температурасы То, ºС  

10 

Судың жылу сиымдылығы С



су

, Дж/(кг*К) 

4200 

Судың тығыздығы Р



су

, кг/м³ 


10 

Есептеу жүргізілген аудан F, км² 

Минималды рұқсат етілетін температура Т



1

, ºС 


40 

Жер қыртысының астына айдалатын су көлемі V, м³/(с*км²) 

0,1 

 

Есептеу  нәтижесі:  



 

Формулалар 

Нәтиже 

T

2

=T

o

+(dT/dz)·z 

80 ºС 


C

қаб

=[α·



су

·C

су

+(1- α)· 



жер

·C

жер

]·h·F 

1,9*10


15

Дж/К 


E

0

=C

қаб

·(T

2

-T

1

) 

7.363 Дж 



τ

0

=C

қаб 

/(V·



су

·С

су

) 

139 жыл 


0

0

0



0

















e



E

d

dE

 

17МВт 



0

0

0



10

















e



E

d

dE

 

15МВт 


 



 Жер туралы ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017  



49 

 




 Науки о Земле 

 

№1 2017 Вестник КазНИТУ  



50 

 

 



 



 Жер туралы ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017  



51 

ӘДЕБИЕТТЕР  

[1] Назарбаев Н.Ә. Қазақстан-2050» стратегиясы – қалыптасқан мемлекеттің жаңа саяси бағыты: Қазақ-

стан халқына Жолдауы. – Астана: 14-желтоқсан 2012 ж. 

[2] Койшиев Т.К. Жаңғыртылатын энергия көздері. – Алматы, 2013. 

[3] Тлеуов А.Ч., Тлеуов Т.Ч. Использование нетрадиционных видов энергии в Казахстане. – Алматы: Бі-

лім, 1998. 

[4] Использования возобновляемых источников энергии С.-Пб: Наука, 2002. 

 

Койшиева Т.К. 



Расчет  мощности  геотермальных  вод  в  санатории  «Жумаш»,  в  городе  Туркестан  Южно-

Казахстанской области с помощью программы Delphi  

Резюме. В статье рассматривается роль и значение  источников геотермальной энергии в решении  совре-

менной мировой  проблемы нехватки энергии, представлены сведения  об  особенностях и распространении ис-

точников геотермальной энергии. Вместе с этим, предложена методика математического расчета по определе-

нию  потенциала  геотермальных  установок,  проведены  вычисления  мощности  геотермальных  вод  в  санатории 

«Жумаш», расположенном в городе Туркестан Южно-Казахстанской области.  

Ключевые слова: геотермальная энергия, геотермальная установка, потенциал подземных вод, санаторий 

«Жумаш», программа Delphi  

 

Koishiyeva T.K. 



Calculation of geothermal water power by Delphi program in the sanatorium “Zhumash”, located in  Tur-

kestan city, South Kazakhstan region  

Abstract. The article discusses the role and importance of geothermal energy in addressing contemporary global 

lack  of  energy,  provides  information about  the  features  and  distribution  of  geothermal  energy.  At  the  same  time, the 

technique of mathematical calculation to determine the potential of geothermal plants is suggested; calculations of geo-

thermal waters power are held in the sanatorium "Zhumash", located in Turkestan city, South Kazakhstan region. 



Key  words:  Geothermal  Energy,  Geothermal  Installation,  potential  of  underground  water,  sanatorium  “Zhu-

mash”, Delphi Program 

 

 

 



УДК 528.48 

М.Б. Нурпеисова, О.С. Курманбаев 

(Казахский национальный исследовательский технический университет 

имени К.И. Сатпаева, Казахстан,  г. Алматы, 

marzhan-nurpeisova@rambler.ru

olzhas_ak@list.ru



)  

 

CОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ 

ЗА  ДЕФОРМАЦИЕЙ  ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ 

 

Аннотация. Дан обзор как классических методов геодезических наблюдений, так и современных прибо-

ров  и  технологий,  применяемых  для  определения  количественных  характеристик  деформаций    инженерных 

сооружений.  Приведены  сведения  об  организации  геодезического  мониторинга  путепровода  на  руднике 

Майкаин.  



Ключевые  слова:    инженерные  сооружения,  деформации,    мониторинг,  геодезические  наблюдения, 

приборы. 

 

Введение.  В  настоящее  время  основным  нормативным  документом,  определяющим  вопросы 

определения деформаций зданий и сооружений, является ГОСТ 24846-81 [1]. В нем в качестве основ-

ного  метода  измерения  вертикальных  перемещений  рекомендовано  геометрическое  нивелирование, 

выполняемое оптическими нивелирами. Горизонтальные перемещения фундаментов зданий и соору-

жений  рекомендуется  измерять  одним  из  следующих  методов  или  их    комбинированием:  створных 

наблюдений, отдельных направлений, методами триангуляции и фотограмметрии. Эти методы также 

предполагают использование оптических приборов – теодолитов или фототеодолитов. 

Для оценки значимости выявленных деформаций полученное значение деформационной харак-

теристики  сравнивают  с  предельной  погрешностью  ее  определения.  Если  абсолютное  значение  де-

формационной  характеристики  не  превышает  предельной  погрешности  ее  определения,  считается, 

что контролируемая точка не изменила своего положения (деформации отсутствуют). 

 

 





 Науки о Земле 

 

№1 2017 Вестник КазНИТУ  



52 

Классические геодезические методы наблюдений за деформациями. 

Геометрическое  нивелирование.  Для  определения  осадок  сооружений  наиболее  широко  ис-

пользуют  способ геометрического нивелирования, обладающий высокой точностью и быстротой из-

мерений. Превышения между точками на расстоянии 5-10 м можно определять с точностью до 0,05-

0,1мм, а на расстоянии сотен метров - с точностью до 0,5 мм. При определении осадок промышлен-

ных и гражданских зданий используют нивелирование I и II классов, СКП превышений на станции в 

этих случаях равны 0,4 и 0,9 мм соответственно. Отметки деформационных точек (марок) на весь пе-

риод наблюдений определяют относительно исходного опорного репера или группы реперов. 

Полученные результаты уравнивают, оценивают фактическую точность отметок, по разностям 

отметок в циклах строят графики осадок. В процессе наблюдений за осадками в каждом цикле изме-

рений выполняется контроль стабильности реперов высотной основы. Для этого все они включаются 

в замкнутый полигон. Такие построения составляют деформационную сеть первого порядка. Измере-

ния в ней производятся с максимальной точностью. Для определения высот деформационных марок 

их включают в нивелирные ходы, опирающиеся на реперы деформационной сети первого порядка. 

Методы определения горизонтальных смещений и кренов.       Горизонтальные смещения то-

чек  сооружения  определяют  как  разность  их  координат,  полученных  в  разных  циклах  измерений  в 

единой  системе  координат.  Имеется  два  вида  решения  задачи  определения  величины  смещений:  по 

двум координатам или по одной координате.      В первом  случае  для  определения координат точек 

используют линейно-угловые построения, во втором - створные методы. 

Линейно-угловые построения создают в виде специальных сетей триангуляции и трилатерации, 

ходов  полигонометрии,  комбинированных  сетей,  угловых  и  линейных  засечек,  сетей  из  вытянутых 

треугольников с измеренными сторонами и высотами. Углы измеряют с высокой точностью (0,5-2,0") 

при коротких сторонах, большом количестве связей. 

При  определении  кренов  отдельных  конструктивных  элементов,  например,  колонн  фундамен-

тов опор мостов, достаточно часто прибегают к методам, где используются угловые измерения с по-

мощью  высокоточных  и  точных оптических теодолитов. К таким методам относятся способ координат 

(или прямой угловой засечки), способ горизонтальных углов, способ малых углов [2]. 

Электронные  тахеометры  и  цифровые  нивелиры.  Современные  электронные  тахеометры  

одновременно могут измерять горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и превышения. Фак-

тически  электронный  тахеометр  представляет  собой  объединение  теодолита,  светодальномера  с  по-

лупроводниковым  излучателем  и  микропроцессора  или  микрокомпьютера  в  единую  неразъёмную 

или  модульную  конструкцию.    Электронные  тахеометры  позволяют  создавать  системы  полностью 

автоматизированного  картографирования,  звеньями  которого  являются:  Электронный  тахеометр  - 

стационарный  компьютер  -  графопостроитель.  Предусмотрена  также  возможность  использования 

“тахеометрических” данных совместно с данными, получаемыми от спутниковых приёмников. 

Современные  электронные  тахеометры  условно  можно  разделить  на  три  группы:  простейшие, 

универсальные и роботизированные. К первой группе относятся тахеометры с минимальной автома-

тизацией и ограниченными встроенными программными средствами. Такие тахеометры  обеспечива-

ют точность измерений углов ± 5 ÷ 10″, линий ± 3 ÷ 5мм ⁄ км. 

Ко  второй  группе  относятся  тахеометры  с  расширенными  возможностями.  Они  оснащены  боль-

шим количеством встроенных программ и имеют объёмную внутреннюю память – на 10000 и более 

точек.  Точность  измерения  углов,  обеспечиваемая  этими  приборами,  как  правило,  ±1÷10″,  линий 

±2÷3мм ⁄ км. 

К третьей группе относятся роботизированные тахеометры с сервомоторами, обладающие все-

ми  возможностями  приборов  предыдущей  группы.  Именно  наличие  сервомоторов,  встроенных  ра-

диокоммуникационных  устройств,  а  также  систем  автоматического  поиска  и  слежения  за  отражате-

лем позволяет отнести эти приборы к категории приборов – роботов. 

В настоящее время наибольшая степень автоматизации геометрического нивелирования дости-

гается при использовании цифровых нивелиров. В отличие  от традиционных оптических нивелиров, 

при работе с цифровым нивелиром отсчет производится автоматически и вносится в память прибора. 

С помощью цифрового нивелира можно автоматически осуществлять отсчеты по нивелирной рейке, 

определять расстояния до  точки и вычислять превышения между нивелируемыми точками. 

Мониторинг объектов с применением лазерного сканирования [3] – это метод, позволяющий 

создать  цифровую  модель  окружающего  пространства,  представив  его  набором  точек  с  простран-

ственными  координатами.  Основное  отличие  от  электронных  тахеометров  –  гораздо  большая  ско-

рость  измерений,  наличие  сервопривода,  автоматически  поворачивающего  измерительную  часть 





 Жер туралы ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017  



53 

прибора как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях и самое главное – скорость (от 5000 

измерений в секунду) и плотность (до десятков точек на 1 см

2

 поверхности). Полученная после изме-



рений  модель  объекта  представляет  собой  гигантский  набор  точек  (от  сотен  тысяч  до  нескольких 

миллионов), имеющих координаты с точностью в несколько миллиметров. 

Суть технологии лазерного сканирования [4] заключается в определении пространственных ко-

ординат  точек  поверхности  объекта.  Это  реализуется  посредством  измерения  расстояния  до  всех 

определяемых точек с помощью лазерного безотражательного дальномера. 

Прибор,  реализующий  на  практике  приведенную  технологию  измерений,  называется  лазерным 



сканеромРезультатом работы сканера является множество точек с вычисленными трехмерными коорди-

натами. Такие наборы точек принято называть облаками точек или сканами. Обычно количество точек в 

одном облаке может варьировать от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов. Все  управление 

работой прибора осуществляется с помощью портативного компьютера со специальным ПО

Полученные значения координат точек из сканера передаются в компьютер и накапливаются в 

специальной базе данных. 

Последовательность производства работ по лазерному сканированию показана на рис.1. 

 



1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   92


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал