Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Геоморфологическая и гидрогеологическая оценки территории необходимы для общего гидрогеологического районирования, которое затем будет детализировано по данным о структуре водного баланса и значениям величин его приходных и расходных элементов.
Например, при отнесении данной территории к области наклонных равнин подгорного шлейфа, сложенного хорошо водопроницаемыми пролювиальными отложениями, ведущее значение в балансе подземных вод будет принадлежать подземному стоку. Если изучаемый земельный массив размещается на периферии расположенной ниже пролювиальной слабонаклонной равнины с неглубоким залеганием грунтовых вод, характеризующейся замедлением подземного стока в связи со слабой проницаемостью покровных отложений, то главную роль в водном балансе этих толщ пород будет играть испарение. Последнее в ненарушенных условиях обычно компенсирует приток подземных вод. Этот приток в поверхностных отложениях направлен вертикально вверх из подстилающих более проницаемых пород, насыщенных напорной водой.
Земельные массивы, в которых предстоит изучение баланса вод, могут располагаться и в дренированных областях с хорошо развитой эрозионной сетью. В этих условиях испарение уступает место подземному оттоку, который формируется за счет инфильтрации осадков, поливных и поверхностных вод.
Участки равнинной нерасчлененной местности с макро- и микропонижениями отличаются отсутствием поверхностного стока и замедлением подземного стока. Часто в естественных условиях такие участки периодически увлажняются поверхностными водами. Здесь испарение является единственным расходным элементом водного баланса.
Большое значение в установлении структуры баланса грунтовых вод имеет определение гидравлической связи между отдельными водоносными горизонтами. Эта связь зависит от водопроницаемости разделяющих слоев и соотношения напоров воды по вертикали неоднородной толщи пород. Поэтому кроме водоносных пород грунтового потока должны быть тщательно оценены водопроницаемость, мощность подстилающих слабопроницаемых пород раздельных слоев, а также статические напоры воды в каждом водоносном горизонте. Среди разного сочетания неоднородных отложений могут быть выделены толщи двухслойного и многослойного строения.
Также важна характеристика водопроницаемости пород в плане. Последняя устанавливается по данным геолого-литологических карт и опытных работ по определению фильтрационных свойств водоносных пород.
Для отражения формы поверхности грунтовых вод составляются карты гидроизогипс, позволяющие выделить участки потока с одномерным и двухмерным в плане движением вод. При наличии перетекания грунтовых вод в подстилающие водоносные пласты (когда напоры вод в последних ниже напора грунтовых вод) или при наличии восходящего подпитывания грунтовых вод напорными (при обратном соотношении напоров вод) составляются карты пьезоизогипс напорного водоносного горизонта.
Данные по климату и гидрологии должны содержать среднесуточные, среднемесячные и средние многолетние величины основных метеорологических элементов: осадков, температуры воздуха, его влажности, дефицита влажности
испарения с почвы, испаряемости, атмосферного давления, а также гидрологические показатели: расходы рек, каналов, горизонтов вод в них
и т. п.
Реки, крупные каналы и водохранилища часто являются гидравлическими границами связанных с ними грунтовых и напорных потоков подземных вод, поэтому обязательны картирование их местоположения, характеристика граничных условий и определение сопротивления дна водотоков и водоемов.
От знания таких условий зависит принятие той или иной расчетной схемы для гидродинамического расчета питания вод и схемы математического моделирования фильтрации воды на изучаемой территории.
Граничным условием первого рода является закон изменения напора воды во времени на границе потока (урез воды в реке, канале и т. п.). Граничным условием второго рода служит закон изменения расхода потока воды во времени на границе. Поэтому на соответствующих реках, каналах и водохранилищах должны быть оборудованы пункты наблюдений за режимом воДотоков и водоемов. Вместе с тем предварительные данные об этих условиях представляют интерес для организации и правильного направления воднобалансовых исследований.
При сопоставлении напоров вод из разных водоносных горизонтов в случаях встречи минерализованных вод (с плотным остатком более 50 г/л) необходимо вычислять так называемые приведенные давления (А. И. Силин-Бекчурин, 1951 г.). От соотношений этих давлений по вертикали зависят направление и скорость фильтрации.
Характеристика условий оттока грунтовых вод и его изменения при орошении или осушении дается на основе последующего изучения баланса вод. Однако даже общая характеристика района исследований должна отражать хотя бы в первом приближении предварительное решение вопроса о возможности оттока вод. Такая оценка возможна по данным начального распределения напоров воды (полученном при съемке), а также фильтрационных свойствах горных пород, распространенных в районе.
