Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
В частности, при выборе начального момента времени t — 0, когда отсутствовал заметный влагоперенос по вертикали (эпюра влажности почти параллельна оси ординат), влагоперенос за единицу времени на глубине z = I (на уровне грунтовых вод) определяется по (V.21), (V.23) и за время t — по (V.24).
Схемы миграции влаги, составленные на основе изучения водных балансов, рассмотрены ниже.
БАЛАНС ВЛАГИ В ЗОНЕ АЭРАЦИИ
Воднобалансовый метод используется для составления водных балансов отдельных слоев зоны аэрации (например, корнеобитаемого слоя почв), всей зоны (от поверхности до зеркала грунтовых вод) и для всей почвенно-грунтовой призмы (от поверхности до первого водоупора). Этот баланс основывается на экспериментальном определении запасов влаги в сроки наблюдений за влажностью почвогрунтов от дневной поверхности до зеркала грунтовых вод, а также на изучении режима и составлении баланса грунтовых вод непосредственно в пунктах наблюдения за влажностью.
Как увидим далее, схема миграции влаги, составленная воднобалансовым методом, позволяет исследовать процессы передвижения влаги по вертикали и во времени, определить величины питания грунтовых вод сверху и пополнения подземного стока. Данные такой схемы совместно с анализом гидрометеорологических факторов используются для установления причинных связей изучаемого влагопереиоса с этими факторами, что важно для прогноза влажности и управления водным режимом почвогрунтов.
Расчет баланса влаги
Рассматриваемый воднобалансовый метод применяется на опытных балансовых участках и площадках, на которых наблюдается режим подземных вод и систематически определяются другие элементы водного баланса па поверхности (осадки, суммарное испарение, поверхностный сток, температура почвогрунтов, воздуха и т. п.).
На опытном участке с неглубоким (менее 5—6 м) залеганием п при одномерном движении грунтовых вод в створе по потоку должно быть не менее трех наблюдательных скважин (рис. 56). По данным наблюдений в этих скважинах рассчитываются приток Qx и отток грунтовых вод Q-z, соответственно притекающих и оттекающих из балансового элемента потока, как это было указано в четвертой главе.
5
Тг, т
Рис. 56. Схема размещения пункта N для Рис. 57. Схема обозначений запасов влаги
наблюдения за влажностью грунтов в зоне в почвенно-грунтовой призме на моменты
аэрации и составления баланса влаги времени Тх и Тг.
в почвенно-грунтовой призме (заштрихо- а — при подъеме уровня воды; б — при спаде уровня
ван элемент потока) воды. 1 начальное положение уровня воды в мо-
мент времени Tt; г — конечное положение уровня в момент времени Т2; 3 — схематическое изображение изменения уровня грунтовых вод от момента '1\ до момента Т2
Пункт наблюдения за влажностью грунтов N располагается в центральной части расчетного балансового элемента потока, например недалеко от средней скважины п.
Выделенный в грунтовом потоке н в зоне аэрации элемент mm'п п с боков ограничивается средними линиями mm', пп , снизу — водоупором и сверху — дневной поверхностью.
Запасы влаги в среднем сечении (пункте N) распространяем на весь элемент. Несомненно, что для большей достоверности расчетов наблюдения за влажностью лучше производить по нескольким вертикалям в пределах этого элемента. Тогда усредненные по площади показатели влажности отдельных слоев зоны аэрации позволят более объективно оценить влагозапасы всего элемента.
Запас влаги в зоне аэрации, взятой от дневной поверхности до уровня воды, в момент времени Т х (рис. 57) примем равным Сх, на момент времени Т2—С» (в мм слоя воды). Запас воды в зоне полного насыщения (ниже зеркала) на момент Тх равен nh (где h — мощность водоносного горизонта при горизонтальном водоупоре, п — полная влагоемкость грунта в объемном выражении,
равная пористости за вычетом объема защемленного воздуха). На момент времени Т2 этот запас воды в случае подъема к этому моменту уровпя воды на величину АН составит п (h + АН).
На основании этого можно написать выражение для изменения запаса воды в почвенно-грунтовой призме за время АТ — Тг—Т\ в виде
Ь = Съ—Сг + пАН% (V.40)
где все слагаемые выражены в мм слоя воды.
В случае понижения уровня перед величиной АН ставят знак минус. Запасы влаги Сх и Сг определяются по формуле
С = Ъ Ahrp<lW06th мм, (V.41)
где Ahrp'i — мощность расчетного интервала слоя грунта по глубине, взятая в границах, проведенных между точками отбора проб грунта на определение влажности; VPo6j, —соответствующая объемная влажность грунта в точке, находящейся посредине интервала; она равна весовой влажности, умноженной на объемную массу скелета грунта.
