Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Высокий процент испарения осадков непосредственно с дневной поверхности обусловлен приуроченностью большей части осадков к теплому времени года. Из сравнения величин испарения влаги из зоны аэрации (195,6 мм) и из зоны грунтовых вод (212,4 мм) видно, что роль процесса восходящей миграции влаги от этих вод к поверхности, а затем в атмосферу весьма велика. За счет грунтовых вод формируется все испарение влаги из зоны аэрации, которое включает в себя транспирацию растениями и вымораживание зимой.
На основе такого анализа баланса влаги можно заключить, что грунтовые воды при неглубоком залегании (менее 2,5—3,0 м) усиленно снабжают влагой зону аэрации как в сухой теплый, так и в холодный периоды года. По отношению к суммарному испарению с поверхности расход грунтовых вод на испарение достигает 38%. По-видимому, еще большая роль принадлежит грунтовым водам в снабжении влагой корнеобитаемого слоя почв во время засухи.
Балансовая схема миграции влаги
Составление послойных водных балансов зоны аэрации позволяет определить направление и расходы передвигающейся по вертикали влаги за тот или иной промежуток времени At. На основе этого может быть установлена роль отдельных поясов и горизонтов зоны аэрации в водообмене между нею и атмосферой, а также между отдельными поясами зоны и грунтовым потоком. В частности, представляется возможность количественно оценить приток влаги из глубины (от грунтовых вод) к корнеобитаемому слою почв, что позволяет установить аккумулирующую роль зоны аэрации, выраженную в сохранении ею влагозапасов, необходимых для вегетации растений.
В. Я. Стапренс (1954 г.) указывает на необходимость различать три основных вида миграции капиллярной влаги: просачивание, рассасывание и трансляционная миграция. Последняя выражает собой горизонтальный влагоперенос, зависящий от градиента напора, коэффициента фильтрации и влажности
в зоне аэрации. Отмечается она в дюнных песчаных буграх морских побережий-
Следовательно, при горизонтальных поверхностях и равномерном влаго-переносе на поверхности в отсутствие градиентов напора капиллярно-подвешенных вод в горизонтальном направлении трансляционным движением вод можно пренебречь. По исследованиям Тосненской гидрофизической станции (В. И. Рутковский, 1938 г.) даже на слабоводопроницаемых грунтах боковой сток в зоне аэрации существенного значения не имеет. Поэтому в приводимых ниже схемах этим стоком вод мы пренебрегаем.
Для построения послойных балансовых схем необходимо знать: 1) расход влаги на верхней или нижней границе зоны аэрации; 2) изменение запасов влаги в выделенных слоях зоны или интервалах глубин за каждый расчетный промежуток времени At. Выделение расчетных интервалов глубин должно согласовываться с генетическим разрезом почвогрунтов, границами литологических разностей, а также с положением грунтовых вод и подпертой над ними капиллярной каймой (рис. 58).
Нижний балансовый слой в данный расчетный промежуток времени At ограничивается снизу самым низким за это время положением уровня грунтовых вод.
Последовательность составления послойных водных балансов, а следовательно, и схемы миграции влаги сводится к следующему.
1. Для верхнего слоя или интервала по глубине учитываются ранее вычисленная величина влагообмена зоны аэрации с атмосферой wa At (си. табл. 11, рис. 58) и изменение влагозапасов в этом интервале АС, равное разности между запасами влаги в нем на конец С2 и начало Сх расчетного промежутка времени At.
По разности этих величин (wa At — AC = qw^t) определяется расход влаги через подошву расчетного слоя. Все балансовые величины выражаются в миллиметрах слоя воды. Так, например, для промежутка времени 26/II— 7/IV 1952 г. ц?а At = 62,1 мм; АС = 0,3 мм, qw At = 62,1 — 0,3 = 61,8 мм.
Положительные величины влагообмена wa At или влагопереноса на границах слоев qw At указывают на нисходящие токи влаги (например, па инфильтрацию осадков), отрицательные величины — на восходящее передвижение влаги. Также учитывается знак перед величиной АС. Положительная величина АС указывает на прибыль в запасах влаги в расчетном слое, отрицательная — на убыль в запасах влаги.
В указанном примере расход влаги qw At = 61,8 мм отвечает подошве гумусового горизонта почвы на глубине 0,15 м за расчетное время.
2. Таким же путем определяются расходы влаги па ниже расположенных границах слоев. При этом результат каждого предыдущего расчета величины qw At для подошвы верхнего слоя принимается в качестве известного расхода, проходящего через кровлю ниже расположенного расчетного слоя.
3. При подходе к зеркалу грунтового потока выделяется последппй балансовый слой, имеющий мощность т ^ АН (где АН — изменение уровня грунтовых вод за то же расчетное время At). Как уже отмечалось, нижняя граница этого слоя находится на высоте минимального уровня грунтовой воды.
Вычисленный тем же способом влагоперенос через эту границу отвечает разности между притоком и оттоком грунтовых вод, взятой с обратным знаком, для данного балансового участка, т. е. величине [(Q 2— Qi)/F\At.
