Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Изменение влагозапасов может возникать за счет поступления воды из атмосферы или с поверхности в зону аэрации с интенсивностью w&. При положительном значении это будет интенсивность инфильтрации осадков или полив-
ных вод в почву в условиях орошения, возможно, и поступление вод за счет конденсации водяных паров на поверхности и порах почвы; при отрицательном — интенсивность суммарного испарения влаги из зоны аэрации в атмосферу. Включается сюда и транспирация растениями.
Величину w&At мы называем выражением влагообмена зоны аэрации с атмосферой. Она аналогична величине питапия грунтовых вод, но только относится к поверхности почвы.
Кроме этой величины изменение влагозапасов 6 обусловливается разностью между притоком Qx и оттоком грунтовых вод, притекающих и оттекающих из расчетного элемента в горизонтальном направлении, т. е. величиной Qx—Q2lFAt,T]\Q F — площадь элемента потока в горизонтальной плоскости. В случае наличия вертикального водообмена грунтовых вод с подстилающим напорным водоносным горизонтом кроме указанного должно учитываться перетекание грунтовых вод в подстилающий горизонт ±8 (здесь & — интенсивность перетекания). Причем при положительном значении величины е (перетекание воды вниз) перед нею в правой части (V.42) ставится знак минус; при отрицательном значении величины е (подток воды снизу) — перед нею ставится знак плюс.
Учитывая сказанное, для баланса влаги в почвенно-грунтовой призме без учета перетекания вод можно написать уравнение
Сг- Сх -Ь п АН = (м;а+ At, (V.42)
где обозначения прежние.
В условиях неоднородного строения зоны аэрации или сложном устройстве дневной поверхности, разнообразии растительного покрова подсчет влагозапасов (Сг, С2) и изменения уровня грунтовых вод АН производят в трех и более пунктах, расположенных по потоку вод в пределах балансового элемента..
Если интенсивность питания грунтовых вод сверху в пункте наблюдения а влажнЪстью определена экспериментально (например, с помощью лизиметров),.
то величину ('^х—Qi)!F находят также расчетным путем, но более простым способом, т. е. в виде
Ql~Q2 AtIIДЯП - (W At)3K, (V.43)
где (wAt)3K — величина питания грунтовых вод сверху, найденная экспериментально, мм; АНп — изменение уровня грунтовых вод в средней скважине п; [л — водоотдача или недостаток насыщения пород в зоне колебания подпертой капиллярной каймы и уровня грунтовых вод, определяемые по данным о распределении влажности в зоне аэрации до и после изменения уровня (см. третью гл аву).
Интенсивность инфильтрационного питания грунтовых вод сверху w для расчетного балансового элемента может быть принята равной усредненной па большой площади величине, полученной согласно расчетам по данным о колебании уровня (методом конечных разностей или аналитическим методом). При этом расчетный створ наблюдательных скважин должен пересекать пункт наблюдения за влажностью. В этом случае для определения [((?х—Q2)/F\At также применяют (V.43), а величину w At принимают равной расчетной.
Неизвестная величина влагообмена зоны аэрации с атмосферой или с поверхностью waAt находится из (V.42) по разности между известными левой и правой частями равенства.
Для экспериментального определения величины wa At требуется независимое измерение следующих величин: 1) осадков X; 2) суммарного испарения Z;
3) стока поверхностных вод Упов; 4) изменения запаса воды на поверхности Dx. При наличии орошения должны учитываться подача поливной воды на поля У1>ор, сброс поливной воды У2)0Р, потеря воды из каналов на фильтрацию Yf и т. п. Так, например, для неорошаемых земель
waAt = X — Z — Fn0B — Dx. (V.44)
При экспериментальном определении всех элементов водного баланса почвенно-грунтовой призмы, выраженного с помощью (V.42), (V.43) и (V.44), в правой части первого уравнения должна быть дополнительно введена невязка в водном балансе Д. Эта невязка не должна превышать 20% величины АН.
Если использовать (V.43) для определения величины [((^х—Q2)/F]At и вместо (w ДО эк взять расчетную величину питания грунтовых вод, имеющую место в данном пункте w At, то из (V.42) можно получить выражение
wa At — AC + vo6 АН w At, (V.45)
где AC = Сг—Cx, vo6 = n—jj, — объемная влажность однородных грунтов над подпертой капиллярной каймой, имевшая место до подъема уровня в пределах АН, или оставшаяся после спада уровня над той же каймой, которая понизилась также на АН.
Из (V.45) следует, что изменение уровня грунтовых вод за время At равно
АН — —(wa At — wAt — AC)* (V.46)
v06
Это уравнение позволяет перейти к прогнозу колебания уровня грунтовых вод по данным о предстоящем влагообмене зоны аэрации с атмосферой waAt’, о питании грунтовых вод сверху w At, о возможном изменении влаго-запасов зоны аэрации АС за время Д? и остаточной объемной влажности над капиллярной каймой ув. Обычно последняя величина равна НВ (наименьшая
