Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
В ранее вышедших (Лебедев, Добровольская, 1961; Лебедев, 1963, 1967 и др.) мы указывали на более широкие возможности лизиметрического метода, если в него включить не только изучение испарения и инфильтрации осадков, но и определение восполнения подземного стока. При этом были приведены разработанные нами схемы конструкции лизиметрических установок с постоянным и переменным уровнями воды, моделирующих и непосредственно отражающих процесс формирования баланса грунтовых вод в природных условиях.
В период 1963—1964 гг. указанные схемы были реализованы на практике. В частности, по одной из схем конструктором Д. И. Знаменским (ВСЕГИНГЕО) были изготовлены рабочие чертежи лизиметрической установки. В 1964 г. такая лизиметрическая установка, включавшая в себя лизиметры с постоянным и переменным уровнями воды, была сооружена Щемиловской гидрогеологической партией на гидрогеологическом полигоне ВСЕГИНГЕО (рис. 65). Результаты наблюдения, проведенного указанной партией за период 1965—• 1967 гг. и изложенные ниже, обработаны и проаналишрованы автором.
Лизиметрическая установка системы автора
Для более полного рассмотрения схемы этой установки обратимся вначале к описанию основных процессов формирования баланса грунтовых вод во времени.
На основании (II.3) и (11.16) баланс грунтовых вод выражается уравнением
;а А Я — A t-\-wx Дт—и АО—eAf, (VI.13)
где обозначения прежние.
В отсутствие перетекания грунтовых вод по вертикали (при е =*= 0), но в условиях изменения во времени разности между притоком и оттоком вод по
Рис. 65. Лизиметрическая установка системы А. В. Лебедева.
I — лизиметр с постоянным уровнем воды; II — лизиметр с переменным уровнем воды; III — подземный павильон. 1 — уравнительный бачок; 2 — бак — компенсатор испарения; з — бак инфильтрационных вод; 4 — пьезометр; 5—7 — самописцы уровня «Валдай» для измерительных сосудов лизиметра I; 8 — плавающее водорегулирующее устройство; 9 — бак подачи воды в объеме, отвечающем превышению притока
над оттоком грунтовых вод ^ ^ > oj; 10— бак приема воды в объеме, отвечающем превышению
оттока над притоком грунтовых вод ^ < 0 j; 11 — пьезометр грунтовых вод в водоносном горизонте;
12 — пьезометр лизиметра II; 13—16 — самописцы уровня «Валдай» для измерительных сосудов лизиметра II; 17 — буровая скважина на грунтовые воды
горизонтали вместо (VI.13) будет действительно аналогичное уравнение баланса
цДЯ = -^^Д^--^^-АЯ+и;1Дт-мАд; (VI.14)
где At;, АХ — отрезки времени, в которые разность между притоком и оттоком вод соответственно положительная или отрицательная; Aft, Av — другие отрезки времени, в течение которых происходит соответственно инфильтрация осадков или испарение с уровня грунтовых вод.
При этом положительная разность ^ F Д? выражает собой аккумуляцию в потоке притекающей воды за время А? или расходование этой воды, на испарение. Отрицательная разность притока и оттока воды в гор1*зонтальнбм
Q 9 - д я
направлении, т. е. величина ¦ АХ, соответствует местному пополнению
подземного стока. Так как в (VI. 14) рассматривается период, равный At, то указанные отрезки времени связаны между собой в виде соотношения
Дт + Дй = Д? + ДЯ = Дг. (VI. 15)
Величины инфильтрации осадков (ы^Дт)! и расходования грунтовых вод в зону аэрации и на суммарное испарение (иАФ)! непосредственно определяются по наблюдениям над лизиметром I с постоянным уровнем воды (см. рис. 65). Величины разности между притоком и оттоком грунтовых вод в горизонтальном
направлении 'At находятся также непосредственно по наблюдениям,
но уже лизиметра II с переменным уровнем воды, точно отвечающим режиму грунтовых вод на окружающей территории.
Так как в самом лизиметре ведутся наблюдения и за колебанием уровня воды (А#л), т0 п0 данным наблюдений лизиметра II и по водоотдаче пород (хг, загруженных в лизиметр, из (VI.13) при 8 = 0 легко вычислить величину питания грунтовых вод сверху, равную (wAt)v = (u7xAt)2 — (иД#)2, которая отвечает переменному во времени уровню. А зная величину инфильтрации осадков (itfjAx)! по лизиметру / и величину питания (wAt)%, находим величипу испарения с переменного уровня грунтовых вод по соотношению
(и Aff).2 — (wxAx)2— iw At)2 = (wxAx)1— Г(ц. ДЯЛ)2— A^l. (VI. 16)
При этом величины инфильтрации осадков, достигающих грунтовые воды с постоянным (в лизиметре /) уровнем и с переменным (в лизиметре II) уровнем, практически одинаковы, т. е. [югДт)х = (и>хДт)2. Это положение основывается на том, что глубина до воды или до подпертой капиллярной каймы в обоих лизиметрах больше глубины влияния суточного хода температур воздуха (т. е. более 1 м), а изменчивость уровня воды во времени {АН) сказывается на величине инфильтрации значительно меньше, чем на величине испарения. К тому же для предстоящего наблюдения за инфильтрацией осадков wxАт уровень воды в лизиметре I за время At всегда можно выбрать постоянным по глубине, примерно отвечающей среднему положению естественных грунтовых вод за тот или иной промежуток времени Дт.
