загрузка...

Потоки подземных вод


При анализе закономерностей движения подземных вод подземная часть гидросферы планеты рассматривается как сложная система (совокупность) в различной степени взаимосвязанных потоков подземных вод (см. § 2). Представление о потоках подземных вод рассмотрено Г.Н. Каменским, Н.И. Ход- жибаевым и особенно подробно В.М. Шестаковым (1979). Под потоком подземных вод понимается ограниченный естественными границами элемент подземной гидросферы с единым направлением (едиными направлениями) движения подземных вод.
Все естественные границы потоков подземных вод подразделяются на границы двух типов: так называемые непроницаемые границы, изолирующие смежные потоки подземных вод, и условные естественные границы, через которые возможно взаимодействие (наличие расхода) двух смежных потоков подземных вод. Естественными непроницаемыми границами потоков являются водоразделы, под которыми аналогично поверхностным водоразделам понимаются линии с наиболее высоким положением поверхности подземных вод, разделяющие потоки с различными направлениями движения, дрены, и границы (контакты) водоносных и слабопроницаемых пород.
Границы водоносных и слабопроницаемых пород являются основным типом границ потока в разрезе и, реже, границами потоков в плане (по площади распространения). В большинстве случаев границы подобного типа не являются абсолютно непроницаемыми, и через них осуществляется затрудненное взаимодействие двух смежных потоков подземных вод (см. § 6.2).
В качестве естественных границ второго типа (с условием взаимодействия двух смежных потоков подземных вод) обычно рассматриваются границы геологических структур, геологических формаций, субформаций и литогенетических комплексов горных пород, границы геоморфологических элементов современной поверхности и др.
Гидродинамическая сетка потока подземных вод. При наличии в пределах рассматриваемого потока определенного количества точек с известными значениями пьезометрического напора (рис. 23) эти точки (или промежуточные, определяемые путем интерполяции) могут быть соединены плавными кривыми линиями - линиями равного напора (Н = const).
Линии, проведенные нормально к линиям равного напора, обобщенно характеризующие направление движения подземных вод на данном участке потока (от области с большими напорами к области с меньшими напорами), называются линиями токов.
Система взаимно ортогональных линий тока и линий равного напора образует гидродинамическую сетку потока под-

земных вод. Участок сетки, ограниченный двумя соседними линиями тока, называется лентой тока.
Ячейка, образованная при пересечении двух линий токов с двумя линиями равного напора, называется элементом гидродинамической сетки.
При построении гидродинамической сетки необходимо соблюдение следующих основных правил (Гавич, 1983): линии токов проводятся нормально к линиям равных напоров так, чтобы образующиеся ячейки (элементы сетки) являлись в общем случае криволинейными квадратами или прямоугольниками; линии равного напора проводятся через одинаковые
интервалы напора, которые выбираются произвольно согласно зависимости- напо
ры на границах рассматриваемой области потока), а - число принятых интервалов.
Гидродинамическая сетка является основой для проведения расчетов скоростей и расходов фильтрационного потока.
В пределах каждого элемента сетки (ленты тока)


(11.1)

(11.2)
где bj - ширина элемента или ленты тока, м; т. - мощность потока в пределах рассматриваемого элемента сетки или ленты тока, м.
Характер деформации гидродинамической сетки в пространстве определяет так называемую структуру фильтрационного потока. Естественные потоки подземных вод в большинстве случаев являются потоками трехмерными (пространственными), в которых гидродинамическая сетка деформируется по трем координатам. Более простыми по структуре являются двухмерные (плоские) потоки, для которых принимается, что деформация гидродинамической сетки происходит в основном по двум пространственным координатам. При этом поток, рассматриваемый в разрезе, называется профильным (плосковертикальным), а поток, рассматриваемый в плане, - плановым (плоскоплановым). В том случае, если линии токов (следовательно, и линии равных напоров) располагаются параллельно друг другу, поток называется параллельным (плоскопараллельным). При расположении линий равного напора в виде концентрических окружностей поток называется радиальным (радиально сходящимся, радиально расходящимся).
Большинство естественных плоских потоков являются потоками сложной конфигурации, и только на отдельных участках, особенно часто вблизи искусственных сооружений (каналы, скважины и др.), они могут быть сведены к параллельным или радиальным потокам.
В плановых потоках (плоских в плане) учитывается в основном деформация линий тока в плане, а в вертикальном сечении (в разрезе) поток принимается плоскопараллельным. Это допустимо главным образом для потоков большой протяженности, длина которых значительно превышает их мощность (условно l gt; 3т), что позволяет не учитывать изменения напоров по вертикали.
В плосковертикальных (профильных) потоках учитывается только деформация линий тока в вертикальной плоскости (в разрезе), а в плане поток принимается плоскопараллельным. При этом ширина профильного потока (В) обычно принимается равной 1 м.

Режим потока определяется изменением элементов потока (сетки) во времени. По характеру гидродинамического режима потоки подразделяются на стационарные, квазистационарные и нестационарные. Стационарными (установившимися) называются потоки подземных вод, элементы которых не меняются во времени или эти изменения являются несущественными. Квазистационарные - потоки, в которых во всех точках потока изменение напоров подземных вод за рассматриваемый период (At) происходит с одним знаком и на одну и ту же величину, в связи с чем конфигурация гидродинамической сетки остается без изменений. В большинстве случаев режим естественных потоков подземных вод является нестационарным (неустановившимся), поскольку элементы потока (конфигурация гидродинамической сетки) в той или иной мере изменяются во времени. Однако во многих случаях за конечный (расчетный) период времени режим естественных потоков подземных вод может рассматриваться в качестве стационарного или квазистационарного. 
<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме Потоки подземных вод:

  1. § 4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  2. § 5. ИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  3. § 8. ОСАДКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  4. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  5. 1.3. Расчет таблицы денежного потока. Анализ денежного потока компании
  6. Открытие подземного пресного моря
  7. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД (ст. 250 УК РФ).
  8. 87. ОХРАНА ВОД И ЗЕМЕЛЬ ВОДНОГО ФОНДА. ВОДООХРАННЫЕ ЗОНЫ
  9. Посреди вод
  10. 4.3.2. Потоки платежей
  11. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕНЕЖНЫХ ПОТОКОВ.
  12. Древляне и брачные культы вод
  13. 12.8. Анализ денежных потоков
  14. Промышленная классификация вод и систем водоснабжения
  15. ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ЧЕТВЕРТАЯ ЗА ГРАНЬЮ СИНИХ ВОД
  16. Приведенная стоимость потока дохода
  17. § 3. Экологические преступления в сфере уголовно-правовой охраны вод
  18. § 5. СИЛЕВЫЕ ПОТОКИ II ПРОЛЮВИЙ
  19. 2.6. Анализ нулевого денежного потока
  20. Оценка по методу дисконтированных денежных потоков