Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
\ ито J
величина изменения уровня грунтовых вод неограниченного потока определится по формуле, аналогичной (IV.16)
(IV. 22)
где обозначения прежние.
В естественных условиях часто встречаются случаи, когда питание грунтовых вод неограниченного потока сверху отсутствует (при t — 0, ше = 0), но уровень их находится выше или ниже пьезометрического уровня напорных, вод на величину 6Яе. В таких случаях перетекания грунтовых вод в подстилающий напорный водоносный горизонт может не быть, если в течение длительного времени уровни обоих водоносных горизонтов остаются постоянными.
Этот вывод основывается на особенностях формирования баланса подземных вод неограниченного потока. Для него характерно уравновешивание притока вод оттоком их в горизонтальном направлении. Повышение уровня воды в таком потоке вызывается инфильтрацией осадков сверху или перетеканием, вод из смежного по высоте горизонта, а понижение уровней — испарением или оттоком вод в нижний горизонт. Но под влиянием перетекания вод уровни нижнего горизонта должны изменяться во времени.
В отсутствие перетекания грунтовых вод в подстилающий водоносный горизонт зафиксированная разность напоров грунтовых и напорных вод по вертикали ЬН'& равна или меньше той разности напоров, которая обусловливает начальный (критический) градиент фильтрации /0.
АЛ = —— (1— е-1^), м,
UCj ' ’
Возникающие в последующем (при t^O) подъемы уровня грунтовых вод и с некоторым запаздыванием подъемы уровня напорных вод обусловливаются соответственно усилением инфильтрации осадков и перетеканием первых вод в напорный поток. Таким образом
бя!
(IV. 23)
т о
где т0 — мощность раздельного слоя пород; остальные обозначения прежние.
G учетом этого выражения и формулы (IV. 18) можно более точно найти величину перетекания грунтовых вод в напорный поток при наличии начального градиента в виде
sj s$|xc(Aa— 6#е), м/сут. (IV.24)
где обозначения прежние.
В случаях невозможности наблюдать критическую разность напоров грунтовых и напорных вод 6Щ накануне перетекания, можно начальный градиент вертикальной фильтрации /0 найти путем решения системы четырех уравнений. Для этой цели на кривой плавного изменения уровня грунтовых вод необходимо выбрать два отрезка времени 0—tt, 0—ti, в течение которых интенсивность питания грунтовых вод сверху постоянна (w = const). Кроме того, следует воспользоваться законом Дарси для выражения объема перетекшей воды в виде
= м, (IV.25)
где ?, ?0 — усредненные во времени разности напоров грунтовых и напорных вод, соответственно отвечающие периоду времени t (в соответствии с данными наблюдений) и начальному градиенту, при котором начинается вертикальная фильтрация по закону Дарси; т0 — мощность раздельного слоя пород; t — время.
Взяв для каждого отрезка времени ^ и г2 выражения для величины FB по (IV.20), отношения этих величин с учетом (IV.25) и величину первоначальной {при t — 0) интенсивности перетекания ес, по Дарси, будем иметь систему уравнений в виде
F., = sA+^i(l- 1 °h h) V,, = 8Д+ wh (l -
FB, Ci-—?o t1
U~U ‘ h
e ° {ПО
(IV.26)
Здесь Si, ?2 — усредненные за время tx и t2 величины падения напора при переходе от вод грунтовых к напорным, равные (Нг—ifH), где Нг, Нн — усредненные во времени напоры грунтовых и напорных вод; ее — интенсивность первоначального (при t = 0) перетекания грунтовых вод в напорный поток;
— первоначальная разность уровня грунтовых вод и пьезометрического уровня напорных вод (наблюденная в начальный момент времени t = 0);
т0 — мощность раздельного слоя пород. Остальные обозначения прежние. При этом цифра 1 в индексе отвечает промежутку времени tx, а цифра 2 —-промежутку времени ?а.
В данной системе, состоящей из четырех уравнений, неизвестными являются величины 8е, УВ1, УВ2 и ?0.
Несомненно, что перед решением такой системы уравнений вначале должны быть определены по данным режимных наблюдений параметр с, интенсивность дополнительного питания грунтовых вод сверху w и коэффициент фильтрации пород раздельного слоя к0. Методика расчета этих параметров изложена ниже.
В заключение отметим, что для схемы двухслойного строения водоносных толщ пород, при которой уровень грунтовых вод в верхнем слабопроницаемом1
Рис. 16. Схема полуограниченного потока грунтовых вод, взаимосвязанных с напорным#
водами.
1 — пьезометрический уровень напорных вод; 2 — уровень грунтовых вод в начальный момент времени t в 0; з — уровень грунтовых вод в момент времени t > 0. I — поток грунтовых вод; II — поток напорных вод
слое оказывается выше или ниже пьезометрического уровня напорных вод, заключенных в хорошо проницаемом нижнем слое, остаются действительными рассмотренные выше уравнение (IV. 13) и формулы (IV.16), (IV. 17), (IV.22). Вертикальный водообмен по этой схеме происходит между верхним и нижним слоями пород. Необходимо помнить, что вместо мощности раздельного слоя пород т0 в этой схеме учитывается усредненная за время t мощность верхнего водоносного слоя hcр, считая ее от горизонтальной подошвы верхнего слоя.
