загрузка...

10.2.1. Режим и баланс уровня грунтовых вод


В соответствии с уравнением (10.1) водный баланс любого элемента (участка) грунтового водоносного горизонта может быть представлен в следующем виде:
(10.2)
где W - инфильтрационное питание грунтовых вод; K - конденсация; Q - поглощение поверхностных вод; Qн - приток из нижележащих водоносных горизонтов; W - искусственное питание; +QJP - приток грунтовых вод из смежного элемента потока; Рп - разгрузка грунтовых вод на поверхность; Z - разгрузка суммарным испарением; Qн - перетекание в нижележащий водоносный горизонт; Рн - искусственная разгрузка; -Q - отток грунтовых вод в смежный элемент потока (все элементы уравнения могут быть выражены в единицах расхода (м3/сут, м3/год и т.д.) или слоя воды, рассчитанного на площадь участка (мм/год, мм/сут и т.д.)); ц - гравитационная емкость водовмещающих пород (недостаток насыщения при подъеме или водоотдача при понижении уровня грунтовых вод) ; .- из
менение уровня грунтовых вод в рассматриваемом элементе потока за расчетный период At, мм, м; F - площадь участка, м2, км2.
Оценка всех составляющих общего балансового уравнения (10.2) является сложной, поэтому балансовые оценки обычно проводятся для участков или периодов года, в пределах которых отдельные элементы водного баланса грунтового горизонта равны нулю (например, Q = 0; Z = 0 и т.д.), или по упрощенным зависимостям вида

(10.3)
alt="" />где- суммарное питание грунтовых
вод с поверхности;i - разгрузка грунтовых вод на
поверхность;- приток (+) из нижележащих горизонтов или отток (-) в нижележащие горизонты;- разность при

тока и оттока по грунтовому водоносному горизонту- эксплуатация грунтовых вод (рис. 20).

а - в разрезе; б - в плане; 1 - проницаемые (водоносные) породы; 2 - слабопроницаемые породы (подошва горизонта); 3 - границы балансового элемента в плане (линии токов); 4 - уровень грунтовых вод на начало расчетного периода; 5 - возможное положение уровня на конец расчетного периода и соответствующая величина ±АН; 6 - направление движения грунтовых вод; 7 - водозаборный колодец (скважина); 8 - балансовый элемент (в плане)

В общем случае границы балансового участка (в плане) могут иметь более сложную конфигурацию, чем это показано на рис. 20, и не являться непроницаемыми. Это в определенной мере усложняет балансовые расчеты, но не меняет их условий. Каждая граница (участок границы) балансового элемента водоносного горизонта должна быть охарактеризована значением расхода (±Q) или условием Q = 0.
Член балансового уравнения (10.3) ±^AHF = AV характеризует изменение (баланс) объема свободных гравитационных вод (AV), содержащихся в рассматриваемом элементе грунтового водоносного горизонта, за расчетный период времени (At).
Таким образом, соотношение приходных (+) и расходных (-) составляющих водного баланса за расчетный период времени (At) определяет увеличение (+AV) или уменьшение (-AV) объема гравитационных вод, содержащихся в рассматриваемом элементе пласта, что приводит к подъему уровня грунтовых вод (+АН) и насыщению определенного объема пород зоны аэрации или к снижению уровня грунтовых вод (-АН) и осушению части объема пород грунтового водоносного горизонта.
Изменения элементов водного баланса грунтового водоносного горизонта во времени (в течение года, в многолетнем периоде и т.д.) определяют особенности гидрогеодинамического режима грунтовых вод, который проявляется в изменении уровней грунтовых вод (глубин залегания), скоростей и расходов грунтовых потоков, дебитов источников. В общем случае с периодами формирования интенсивного питания грунтовых вод связаны периоды подъема уровня, пополнение запасов грунтовых вод, увеличение дебитов источников и т.д. В периоды отсутствия питания или относительного уменьшения его величин происходят сработка запасов грунтовых вод за счет формирования различных видов разгрузки, снижение уровней, уменьшение дебитов источников. Однако в каждом конкретном случае эти общие закономерности проявляются по- разному. В зависимости от глубин залегания грунтовых вод, типа водовмещающих пород и других факторов колебания уровней не совпадают по времени и амплитуде. При отсутствии (малых величинах) местного питания подъем уровня может быть связан с увеличением притока со смежных участков. Интенсивное питание грунтовых вод, компенсирующееся увеличением оттока в смежные блоки или в нижележащий водоносный горизонт, не приводит к заметному повышению уровней грунтовых вод и т.д.
Особенности формирования режима грунтовых вод и его связь с основными режимообразующими факторами можно представить исходя из принципов районирования территории по типу режима грунтовых вод (Г.Н.
Каменский, А.А. Коноп- лянцев, B.C. Ковалевский и др.).
Наиболее крупной единицей районирования является провинция, выделяемая по типу климатических условий территории, определяющих количество атмосферных осадков и их внутригодовое распределение, среднегодовые температуры воздуха, их изменение от сезона к сезону и др.
В пределах территории России в целом выделено три типа провинций (Ковалевский, 1983) (рис. 21): кратковременного летнего питания грунтовых вод и их промерзания в зимний период (область распространения многолетнемерзлых пород) (рис. 21, а); сезонного весенне-летнего питания на территориях с зимним промерзанием зоны аэрации, для которой характерны весенний (период снеготаяния) и осенний максимумы и летне-

Рис. 21. Типичные графики колебания уровня (глубины залегания) (1) и температуры (2) грунтовых вод (по В.С. Ковалевскому): а - провинции кратковременного питания; б - провинции сезонного питания; в - провинции круглогодичного питания (I—XII месяцы)


осенний и предвесенний минимумы уровня грунтовых вод (большая часть территории России) (рис. 21, б). Летние дождевые осадки расходуются в основном на испарение. Минимальные уровни грунтовых вод наблюдаются в предвесеннее время. Необходимо отметить важную закономерность: чем больше толщина зоны аэрации и чем грунты менее водопроницаемы в этой зоне, тем на более поздние сроки сдвигаются максимальные уровни грунтовых вод;
• круглогодичного, преимущественно зимне-весеннего питания (при отсутствии или спорадическом промерзании зоны аэрации) с максимальными подъемами уровня в конце зимы - начале весны и минимумом в летне-осенний период (южные и западные районы России) (рис. 21, в).
В каждой провинции по степени увлажнения выделяются три зоны: обильного              умеренногои скуд-
j
ного              питания грунтовых вод:
(10.4)
где К - коэффициент увлажнения; Кп - коэффициент поверхностного стока, доли единицы; X- годовая сумма осадков, мм; Z0 - испаряемость, мм/год.
Соотношения годовой суммы осадков, испарения и поверхностного стока при прочих равных условиях определяют величину питания грунтовых вод и, следовательно, в общем случае амплитуды колебаний уровней, изменение дебитов источников и т.д.
В пределах территорий, единых по внутригодовому распределению и потенциальным величинам питания, различия гидродинамического режима грунтовых вод в решающей степени зависят от условий дренирования. Это учитывается выделением областей с различной глубиной и степенью эрозионной расчлененности рельефа: слабодренированные области с глубиной расчлененности до 50-60 м и густотой эрозионной сети менее 0,3 км/км2, дренированные - 150-200 м и 0,4-0,9 км/км2 и сильнодренированные - более 200 м и более 1 км/км2.
Глубина и степень эрозионной расчлененности рельефа определяют глубины залегания уровня грунтовых вод, расстояния от центральных частей междуречных пространств до дрен (длина путей фильтрации), уклоны грунтовых потоков и, следовательно, скорости их движения, что в решающей степе-

ни обусловливает особенности гидродинамического режима грунтовых вод. В значительной мере дренированность территории определяет также интенсивность процессов поверхностного стока, что обусловливает различие величин питания грунтовых вод.
На территории области гидрогеологические районы с едиными условиями формирования режима грунтовых вод выделяются на основе единства строения и состава водовмещающих пород (водоносный горизонт) и пород зоны аэрации. Строение гидрогеологического разреза и состав пород определяют в этом случае параметры водоносного горизонта и зоны аэрации, а следовательно, условия (расходы) питания и разгрузки грунтовых вод, взаимодействие с нижележащими горизонтами, скорости и расходы потока грунтовых вод. Наиболее резко состав горных пород проявляется в формировании режима трещинных и трещинно-карстовых вод.
В границах гидрогеологических районов участки с различными видами режима грунтовых вод выделяются с учетом особенностей строения рельефа территории: междуречный вид режима, склоновый, террасовый и приречный (приозерный, приморский). При этом учитывается главным образом характер гидродинамических границ потоков и условия формирования приходных и расходных статей баланса грунтового водоносного горизонта (рис. 22).

Рис. 22. Схема формирования междуречного режима грунтовых вод:
1 - проницаемые (водоносные) породы; 2 - слабопроницаемые породы; 3 - положение уровня грунтовых вод в периоды интенсивного питания (max) и отсутствия питания (min); 4 - направления движения грунтовых вод; 5 - примерные границы области с междуречным типом режима

<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме 10.2.1. Режим и баланс уровня грунтовых вод:

  1. 84. ПОНЯТИЕ И СОСТАВ ВОДНОГО ФОНДА. ПРАВОВОЙ РЕЖИМ ВОД И ЗЕМЕЛЬ ВОДНОГО ФОНДА
  2. § 3. ГРУНТОВЫЕ II АРТЕЗИАНСКИЕ ВОДЫ
  3. § 5. ИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  4. Глава 10 Ценности на индивидуальном уровне и демократия на системном уровне (проблема кросс-уровневого анализа)
  5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД (ст. 250 УК РФ).
  6. § 4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  7. 87. ОХРАНА ВОД И ЗЕМЕЛЬ ВОДНОГО ФОНДА. ВОДООХРАННЫЕ ЗОНЫ
  8. Посреди вод
  9. § 8. ОСАДКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  10. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  11. Древляне и брачные культы вод
  12. 13.4. БУХГАЛТЕРСКИЙ БАЛАНС
  13. 9.3. Платежный баланс
  14. Промышленная классификация вод и систем водоснабжения
  15. Банковский баланс
  16. 12.4. Платежный баланс страны
  17. ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ЧЕТВЕРТАЯ ЗА ГРАНЬЮ СИНИХ ВОД
  18. Платежный баланс