Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Неогр аниченный поток (рис. 15) в условиях перетекания грунтовых вод в напорный водоносный горизонт характеризуется теми же условиями на поверхности, которые были указаны выше перед выводом формулы (IV.4). Перетекание грунтовых вод в напорные водоносные пласты отмечается в областях питания, а обратное (восходящее движение напорных вод) — в областях их разгрузки.
Основное дифференциальное уравнение для одномерного неустановивше-гося движения грунтовых вод в неограниченном потоке с учетом питания сверху w и перетекания вниз s (размерность скорости фильтрации) при постоянстве
напора напорных вод выражается в виде
3 Д Ш А/ /ТТ7ЛОЧ
— = т-сДА, (IV.13)
где Ah = h—he — изменение уровня грунтовых вод в сечении х за время t, м (здесь h, he — мощности грунтового потока в том же сечении соответственно в моменты t и t — 0 —
начальный момент); с — - 1/сут —
|Л/Ио
приведенный коэффициент вертикального водообмена между грунтовыми и напорными потоками (здесь к0, т0 — соответственно коэффициент фильтрации, м/сут, и мощность пород, м, раздельного слоя; — водоотдача или недостаток насыщения пород над зеркалом грунтовых вод); ш = w'—we, м/сут — изменение интенсивности питания грунтовых вод, возникающее в связи с изменением уровня грунтовых вод (здесь w' — интенсивность питания грунтовых вод, м/сут,. постоянная во времени, возникшая после t = 0, т. е. при t •> 0; we — первоначальная интенсивность питания грунтовых вод сверху, м/сут, т. е. бывшая при t < 0).
Несомненно, что при и?е = 0 величина w выражает особой интенсивность питания грунтовых вод сверху при t > 0. Величина
cAh = j = -^[{h-he) =-h-[(h — #е)— \{hs— #е)], м/сут,
представляет собой изменение величины приращения уровня грунтовых вод за единицу времени, возникшее в результате изменения интенсивности перетекания (при i>^> 0) по сравнению с первоначальной интенсивностью
(he—He). Здесь he, #е — соответственно первоначальные (при t = 0) напоры
то
грунтовых и напорных вод над кровлей раздельного слоя пород.
Уравнение (IV.13) действительно и при перетекании напорных вод вверх— в грунтовый поток, также при постоянстве напора этих вод. Из (IV.13) следует, что для t = 0, когда Ah = 0 (окончание установившегося движения)
w — wf—Ц7е = |хс Ah = 0, м/сут, (IV.14)
т. е. изменение интенсивности питания грунтовых вод сверху равно изменению интенсивности перетекания вод грунтовых в напорный поток. Кроме того
Ws f
mm 1
гЩ?'
1
if t 1 (e 1 _ 1 1 ll t i
Рис. 15. Схема неограниченного потока грунтовых вод, связанных с подстилающими напорными водами путем перетекания черев раздельный слой пород
при t = 0 w' = we. Первоначальное питание (при t = 0) равно первоначальному перетеканию, wt = se.
При отсутствии питания грунтовых вод сверху в начальный момент времени (ц7е = 0 при t = 0) имеем he = Не, т. е. равенство первоначальных напоров грунтовых и напорных вод.
При we^= 0 и ? = 0 действительно we — const = цс(he—Яе), (IY.15)
т. е. интенсивность первоначального питания грунтовых вод в конце установившегося движения (при t = 0) равна интенсивности первоначального перетекания вод через раздельный слой пород. В последнем случае напоры грунтовых и напорных вод не равны между собой, т. е. he ф Не.
Перетекание воды через раздельный слой пород в первом случае (при we — 0) или его изменение во втором случае (при гие Ф 0) возникает мгновенно, что отвечает мгновенному возникновению или мгновенному изменению питания грунтовых вод сверху с интенсивностью w — w' — we. В дальнейшем перетекание продолжается во времени непрерывно. При этом напор воды Не вследствие большой водопроницаемости вмещающих пород во времени не изменяется.
Для краевых условий
t = 0, A/i = 0;
f > 0, ж=±оо, —= 0 решением уравнения (IV.13) будет формула
М=~( 1-е-с0, м, (IV.16)
где обозначения прежние.
График колебания уровня грунтовых вод во времени Ah = / (t) согласно (IV.16) при w >» 0 представлен восходящей выпуклой кривой; эта форма не зависит от того, перетекает ли грунтовая вода вниз (в напорный водоносный горизонт) или из последнего вода перетекает вверх (в грунтовый поток). При w <С 0 аналогичный график представлен нисходящей вогнутой кривой, также независимо от направления перетекания вод.
Анализ формулы (IV.16), выполненный нами ранее (1971), указывает на следующие закономерности:
1) при непрерывной инфильтрации осадков любой интенсивности w и мощности раздельного слоя пород 10 м при = 0,20 (для водоносных мелко- и среднезернистых песков) существенное влияние перетекания грунтовых вод сказывается лишь при коэффициенте фильтрации пород раздельного слоя к0 ^ ^ 0,005 м/сут;
