Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
КГ,--- --х,-~
н-
Здесь первая формула выражает граничное условие для Ф, вторая — начальное условие для той же функции.
В этих уравнениях Н1 = h (О, t) — напор воды в начальном сечении х — 0 в момент времени t; Hz =
= h (х, 0) — напор воды в сечении х в начальный момент времени t = 0;
кх — коэффициент фильтрации пород верхнего слоя; с = ^— (где к0 — коэффициент фильтрации пород нижнего слоя); h0 — мощность нижнего слоя, измеряемая так же, как и напоры воды от горизонтального водоупора.
Для двухслойной толщи водоносных пород вместо (IV.94) действительно
Рис. 34. Схема двухслойного строения водоносного пласта со слабоменяющейся водопроницаемостью с высотой в прибрежной зоне.
1 — почва; г — обломочные отложения с супесчаным заполнителем; 3 — пески глинистые; 4 — водо-упор; 5 — уровень грунтовых вод при f > 0; в — то же, в начальный момент времени t — 0
^0^0 Ч- kjhi Hi
(IV.97)
где hx — среднее значение мощности верхнего обводненного слоя, т. е. величины (h—h0) на пути х; h — общая мощность потока от зеркала воды до водоупора; — водоотдача или недостаток насыщения грунтов верхнего слоя.
Определив значение расхода воды QXl для сечения хх и среднего (s + 1) момента промежутка времени At, а также аналогичный расход QXl в сечении Х2, интенсивность питания грунтовых вод сверху вычисляют по формуле
АН Qx, — Qx
av.98)
где АН — изменение уровня грунтовых вод за время At в расчетном элементе потока между скв. 1—2, равное (см- Рис* 34); АНХ, А#2 — изме-
нения уровня грунтовых вод в скв. 1 и 2 за время At; хх, х2 — расстояния от начального сечения, уреза водоема, до скв. 1—2.
Остальные обозначения прежние.
Заметим, что вычисление расходов потока по (IV.92) вполне правомерно потому, что влияние питания грунтовых вод сверху отражается на форме кривой депрессии, ординаты которой учитываются (IV.95), (IV.96). Вообще же это влияние в прибрежной зоне очень мало.
Случай резкой смены водопроницаемости пород по направлению движения воды. В условиях сочленения современных и древних аллювиальных террас или последних с коренными берегами долины (см. рис. 5, е) среднюю наблюдательную скв. 2 удобно располагать на контакте водоносных толщ разной водопроницаемости. Это требование исходит из того положения, что выше и ниже этой скважины по потоку вод участки водоносной толщи можно принять за однородные. Расчетный элемент потока при этом будет ограничиваться средними линиями, проведенными в пределах низкой (скв. 1—2) и высокой (скв. 2—3) террас.
М. Р. Никитин (1964 г.) рассматривал такой случай неоднородности пород в связи с определением подпора грунтовых вод около водохранилищ. При этом инфильтраци-онное питание принималось пренебрежимо малым.
Рассматривая аналогичную схему неоднородности с учетом величины интенсивности питания грунтовых вод w сверху, для горизонтального пласта пород и одномерного движения вод можно написать расчетную формулу в виде
Рис. 35. Схема резкой смены водопроницаемости по потоку вод.
1 — почва; 2 — песок; 3 — галечник; 4 — водоупорные породы; 5 — уровень грунтовых вод в конечный (s + 2) момент времени, 6 — то же, в средний (s + 1), 7 —-то же, в начальный (s)
W ¦
МДЯх + З Д#2) 4 {h+l2) At
1^2
МАЯ3 + 3 Aff3)
4 l-i) At
hl~hl
1-2 (^1+ ^2)
hi
-hi
h (^1 + ^2)
(IV. 99)
где (x1, (i2 — величины водоотдачи или недостатка насыщения пород соответственно на участках скв. 1—2 и 2—3; ку, къ — коэффициенты фильтрации пород на тех же участках; ДНу, АН2, АН3 — величины изменения уровня грунтовых вод в скв. 1, 2, 3 за расчетный промежуток времени At; lx, U — расстояния между скв. 1—2 и 2—3; hlt h2, h3 — мощности грунтового потока на средний (s + 1) момент промежутка времени At, отсчитываемое от горизонтального водоупора (рис. 35).
При наклонном водоупоре для расчета расхода потока можно применить формулы Г. Н. Каменского, а если возможно ограничиться линейным уравнением [см. формулу (IV.73)], то вместо разностей квадратов мощностей потока подставляют удвоенное произведение из средней мощности потока на разность отметок уровней. Так, например, производят подстановку hi—hl=2hcp (#3—#2) и hi—hi = 2hcp (Hz-HJ.
В формуле (IV.99) учитывается различие в величинах водоотдачи пород fi, которые непосредственно связаны с коэффициентом фильтрации пород.
Для применения этой формулы требуются данные о коэффициентах фильтрации и водооотдачи пород в каждой половине неоднородной толщи и данные о колебании уровня воды по всем трем скважинам.
В случаях резкой смены водопроницаемости пород по потоку вод, но при наличии ряда вертикально расположенных пластов пород между двумя смежными наблюдательными скважинами усредненный коэффициент фильтрации (нормальный напластованию пород) вычисляется по формуле
