Методы изучения баланса грунтовых - Лебедев А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Полу ограниченный поток (рис. 16), встречаемый вблизи рек, каналов, водохранилищ или других водоемов, рассматривается нами также с учетом инфильтрации воды сверху w и перетекания воды вниз с интенсивностью е. В качестве краевых условий будут:
t = 0, ДУг = 0, t >* 0, х — 0, Д/г. = Ы
— линейное изменение уровня воды на границе потока с постоянной скоростью Ъ;
t > о, 2 = 00, = О
— условие неограниченности потока в одну сторону.
Так как для этого потока роль горизонтального водообмена имеет большое значение, то в балансе вод учитывается разность между горизонтальными притоком и их оттоком
Q1 — Q2 л * д(1
F дх»
что приводит к исходному дифференциальному уравнению в виде
д Ah д^ Ah ¦ w * у /ттг ог?\
= а-т-g—Ь— — с Ah, (IV.27)
dt дх2 fi
kh
где а = —^ — коэффициент уровнепроводности верхнего водоносного пласта,
содержащего грунтовую воду (здесь к — усредненный коэффициент фильтрации; hcp — усредненная мощность; fx — водоотдача, или недостаток насыщения пород). Остальные обозначения прежние.
Решением этого уравнения для указанных краевых условий будет формула
Ah (х, t) = (\.—e~ct) erf е * ^ а eric (А, — У"ct) + е*^ а erfc (А, +1f ct)
(IV.28)
где Ah (х, t) — изменение уровня грунтовых вод в сечении х за время t; X =
= —%=', erfc X = 1—erf X (здесь erf X — функция вероятности, значения 2 V at
которой приведены в прил. 2);
Формула (IV.28) совпадает с решением М. С. Хантуша (1967 г.) при соблюдении условия
~ ^ 0,1, (IV.29)
где В = 1/ ^-.9 (здесь т — мощность напорного потока; к — коэффициент
г ко
фильтрации его водоносных пород; к0, т0 — соответственно коэффициент фильтрации и мощность раздельного слоя пород).
Неравенству (IV.29) отвечают большинство реальных условий фильтрации через раздельные слои пород, поэтому формулу (IV.28) можно широко применять для анализа режима грунтовых вод, связанных с режимом напорных вод путем перетекания.
При выводе формулы (IV.28) допускалось постоянство во времени напора вод нижнего напорного водоносного горизонта.
В случае непостоянства напора вод в нижнем напорном водоносном горизонте можно воспользоваться прямолинейной корреляционной связью между напором и уровнем грунтовых вод, как это предложено для неограниченного потока. Такие связи легко установить при наличии кустов ярусных скважин (пьезометров), расположенных в расчетном створе. Так, воспользовавшись формулой (IV.21) и величинами Aw' = Aw + ацс, сх = (1— ?) с, мы придем к формуле (IV.28), в которой при переменном напоре вод вместо w следует принять Aw', вместо с — величину сх.
Эту же формулу можно применять и для схемы двухслойного строения водоносной толщи, в которой вертикальный водообмен происходит между верхним слабопроницаемым и нижним более проницаемым слоями пород.
При этом вместо мощности раздельного слоя следует применять усредненную за время t мощность грунтового потока, считая ее от горизонтальной подошвы верхнего слоя.
Определение гидрогеологических параметров по колебанию уровня
подземных вод
По данным о колебании уровня грунтовых и напорных вод, а также о водо-проводимости потока и геологическому разрезу аналитический метод позволяет рассчитать следующие гидрогеологические параметры:
kh
1) коэффициент уровнепроводности грунтового потока а = —и коэффи-
М1
циент пьезопроводности водоносного пласта а* = ——if м2/сут;
И*
kh
2) коэффициент водоотдачи или недостатка насыщения пород = ——
Y Y „ j. кт
и коэффициент упругой водоотдачи jj* =——;
3) коэффициент вертикального водообмена между грунтовым и напорным
к
потоками с — ——, 1/сут;
4) коэффициент фильтрации раздельного слоя пород к0 = \хт0с, м/сут;
5) показатели гидродинамического несовершенства водных границ потока. Все эти параметры используются при гидродинамическом анализе режима
подземных вод. Знание их позволяет без проведения дорогостоящих работ (например, массовых опытных откачек) вычислить по данным режимных наблюдений главнейшие элементы баланса подземных вод и составить прогноз режима этих вод на будущее.
Определение перечисленных параметров является первой важнейшей задачей гидродинамического анализа режима подземных вод. По существу она является обратной фильтрационной задачей, когда по известному колебанию уровня подземных вод и формулам неустановившейся фильтрации находят искомые параметры потоков этих вод.
