Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Меньшим зарастаниям подвержены полиэтиленовые и асбоцементные трубы, что делает их предпочтительными по сравнению с металлическими.
Антикоррозийные фильтры могут изготовляться из перфорированных полиэтиленовых труб, обтянутых пластмассовой сеткой, стекловолокном или пластиной паралона, обработанного щелочью. Можно на перфорированную полиэтиленовую трубу надевать блоки из пористой керамики.
Обычно фильтр устанавливается на такую глубину, чтобы он не осушался даже при наиболее низком положении уровня подземных вод. Длина рабочей части не должна превышать 2 м, отстойник 1,5—2 м. Однако при необходимости фиксировать напор воды в данной точке пласта, что важно при изучении вертикального водообмена в толще пород, длина рабочей части фильтра сокращается до 0,5 м.
Для наблюдения за уровнем воды неглубоко от поверхности, например при фильтрации из дамб, при изучении гидродинамических сеток движения между горизонтальными дренами и т. п., в рыхлых отложениях удобно применять штекфильтры (рис. 11). Изготовляются они из бурильных труб (штанг крупного диаметра). Рабочая перфорированная часть длиной 0,25—0,30 м обтянута сеткой. Наконечник шире фильтра и заострен. Глубина установки их менее 10 м.
В суглинках наблюдательные скважины должны иметь минимальный диаметр, так как чем он меньше, тем быстрее уровень воды в них реагирует на изменение давления в водоносном горизонте. Например, можно применять трубы диаметром 2". В других условиях более распространенным является диаметр труб 3".
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЖИМА ПОДЗЕМНЫХ ВОД И СОСТАВЛЕНИЕ ИХ БАЛАНСА ПО ДАННЫМ СТАЦИОНАРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ИХ РЕЖИМОМ
Большая заслуга исследователей водного баланса (Е. В. Оппоков, П. В. Отоцкий, М. А. Великанов, А. Н. Костяков, Г. Н. Каменский,
М. А. Шмидт, М. М. Крылов, А. А. Роде, А. Ф. Сляднев и др.) заключается в разработке методов определения отдельных его элементов.
При раздельном экспериментальном определении болыпийства элементов водного баланса наиболее плохо поддаются учету инфильтрационное питание грунтовых вод, их испарение, приток и отток подземных вод. Между тем наблюдаемый в натурных условиях режим грунтовых и межпластовых (часто напорных) вод непосредственно отражает все эти элементы.
Для определения элементов баланса грунтовых вод по данным их режима используются закономерности динамики подземных вод, в частности теория неустановившейся фильтрации.
Основы гидродинамического метода анализа режима грунтовых вод для определения их питания сверху впервые были разработаны Г. Н. Каменским (1943). Им предложены уравнения неустановившегося движения подземных вод в конечных разностях. В этих уравнениях, по существу выражающих баланс грунтовых вод в элементе потока, непосредственно связываются колебания уровня воды с элементами баланса.
На основе работ Г. Н. Каменского нам представилась возможность решить задачу по определению всех других элементов баланса грунтовых вод, как для их расчетных участков, так и для изученного водосбора в целом, исходя из знаний режима этих вод и гидрогеологических параметров (Лебедев, 1951, 1963 и др.).
Параллельно с нами данное направление исследований баланса грунтовых вод разрабатывалось П. А. Киселевым (1951, 1961 гг. и др.). В своих работах он применяет те же уравнения неустановившегося движения грунтовых вод в конечных разностях и использует их как при расчете величин испарения и стока грунтовых вод, так и для вычисления основных параметров неустановившегося движения (недостаток насыщения пород, коэффициент у ровнепрово дности).
Существенное отличие этой методики подсчета баланса грунтовых вод от нашей заключается в том, что подсчет элементов баланса он производит нарастающим итогом во времени, в связи с чем такое направление можно назвать интегральным. Оно удобно для анализа связей многолетнего режима вод с природными факторами.
Наше направление можно назвать дифференциальным, поскольку мы, во-первых, фиксируем внимание на отдельных отрезках годового цикла, а во-вторых, подсчитываем замкнутые балансы грунтовых вод и по генетически разнородным периодам даем годовой баланс грунтовых вод в целом.
Кроме того, мы используем для каждого промежутка времени At средние величины напоров вод за эти промежутки, что приводит наши уравнения в конечных разностях к неявному виду. Этот вид уравнений обеспечивает
устойчивость решений прямых задач и повышает точность решения обратных задач.
Вместе с тем мы широко используем независимый метод определения параметра ^ по данным о режиме влажности грунтов в зоне аэрации, а также дополняем гидродинамический анализ режима грунтовых вод расчетом водного баланса в этой зоне.
Применение уравнений неустановившегося движения грунтовых вод в конечных разностях к расчету, элементов баланса вод в литературе принято называть методом конечных разностей изучения баланса.
В 50-х годах нами и другими авторами (С. М. Семенова, И. К. Гавич и др.) был принят этот метод не только для естественных условий, но и для условий орошения и осушения.
