Оценка баланса подземных вод

МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ БАЛАНСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Выделение типов режима подземных вод помогает устано­вить основные закономерности режима уровней, дебита и качественного состава (температура и химизм) этих вод в условиях воздействия определенных природных и техногенных факторов. При этом считается, что режим грунтовых вод отображает определенный порядок изменения количества и качества этих вод в конкретной природной и водохозяйственной обстановке, что является внешним проявлением процесса формирования подземных вод.

Баланс грунтовых вод—количественное выражение всех процессов накопления и расходования генетически различных, но взаимосвязанных водных масс, приводящих к формирова­нию определенного типа грунтовых вод и взаимоотношению этих масс между собой.

Модель, по И. К. Гавич, представляет собой схему иссле­дуемого объекта и позволяет изучить его свойства, структуру, внутренние и внешние связи и предсказать их изменение под влиянием заданных воздействий.

Если в качестве исследуемых объектов принять элементар­ные ключевые (расчетные) участки — элементы потока в том или ином гидрогеологическом районе, то моделями второго порядка можно считать типичные расчетные гидрогеологические схемы (рис. 29; табл. 5).

При исследовании формирования регионального баланса подземных вод в крупном регионе в качестве моделей первого порядка целесообразно принять типовые гидрогеологические схемы условий формирования баланса подземных вод, состав­ленные по основным направлениям движения региональных потоков подземных вод (рис. 30; табл. 6). В качестве конкрет­ных объектов исследований будут балансы подземных вод в бассейнах средних рек в тесной увязке с общим водным балансом бассейнов средних и малых рек.

Характеристика выделяемых моделей второго порядка (см. табл. 5), по существу, была представлена выше (см. гл. 2), а моделей первого порядка (см. табл. 6) сводится к следующему.

1. Платформенный тип условий характеризуется горизон­тальностью напластований горных пород и, как правило, отсутствием тектонических нарушений. Подземные воды при­урочены к спокойно залегающим пластам водопроницаемых пород, чаще всего имеют четко выдержанные водоупоры, питаются за счет инфильтрации атмосферных осадков, фильтра­ции из рек, конденсации водяных паров на месте своего

МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ БАЛАНСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ БАЛАНСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ БАЛАНСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ БАЛАНСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ БАЛАНСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ БАЛАНСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Рис. 29. Типовые расчетные схемы для ключевых участков — элементов потока (см. табл. 5):

/ - водопроницаемая порода; 2- водоупорное ложе; і —слабонроиицаемая порода рачделяющего слоя; 4 - расчегный элемент потока; 5-6- уровни грунтовых вод 0 - на конец расчешото промежутка времени. 6 в начальный момент); ньезомеїрическая поверхность напорных вод; 8 • скважина для режимных наблюдений; У - напор воды над кровлей водоносного ішасіа; 10 интенсивность питания грунтовых вод сверху

Поділи расчетной схемы

Типизация расчетных схем (моделей) для гидродинамического анализа режима подземных вод на ключевых участках (элементах потока)

Факторы режима и элементы водного баланса

Полуограниченный поток без перетекания грунтовых вод по вертикали (см. рис. 29, а) То же. с перетеканием грунто вых вод по вертикали (см. рис. 29,6)

Ограниченный (короткий) по­ток без перетекания по верти­кали:

Междуречный поток (см. рис. 29, в)

I. Прибрежный

Пласт-полоса - симметричный поток или моток с непрони­цаемой границей (см. рис. 29 ,г) Неограниченный поток без перетекания грунтовых вод по вертикали (см. рис. 29, д) То же, с перетеканием по вер­тикали (см. рис. 29, е) Полуограниченный на локаль­ном участке без перетекания по вертикали (см. рис. 29, ж) То же, с перетеканием по вер­тикали (см. рис. 29, з) Ограниченный водоразделом и данным сечением без перете­кания по вертикали (симмет­ричный поток) (см. рис. 29, и) Поток, контактирующий с зо­ной транзитного подземного стока, без перетекания вод по вертикали (см. рис. 29, к) Поток в зоне выклинивания подземных вод на поверхность с перетеканием грунтовых вод по вертикали (см. рис. 29, л)

Гидрологические, климатиче­ские и гидрогеологические: X,

/р. Qi, Q2, WjAT, ИА9 То же и г At

То же, и режим второй реки без перетекания вниз или вверх То же, и отсутствие притока грунтовых вод на второй гра­нице (л'=0)

Климатические и гидрогеоло­гические: X, Z, WjAt, мЛЭ

То же, и eAt

То же, а также Q0, Q2, г: "в То же, и є А г

Климатические и гидрогеоло­гические: Л', Z, £>,. (?2, »': Ат. иА9, £ = 0

То же, и (л:) = const ПРИ

То же, при Qj и Q2, не равных между собой, и при єА/<0

Примечание. X осадки: 7. испарение; /р речной сток; Qt и вг~ приток и огток грунтовых вод; w, At - ипфилырация осадков; иДЗ - испарение грушевых вод; z&t —перетекание вод но вертикали.

Распространения или в удаленных локальных областях, где водопроницаемые породы залегают вблизи дневной поверхности. Подземные воды разгружаются в озера или иные понижения в рельефе, а также путем испарения в атмосферу. В аридных условиях реки могут питать подземные воды путем инфильтрации своих вод в водопроницаемые отложения.

Кроме горизонтального стока широко распространено вер­тикальное перетекание грунтовых вод на водораздельных частях речных бассейнов в подстилающие межпластовые часто напор -

МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ БАЛАНСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Рис. 30. Схемы гидрогеологических условий формирования баланса подземных вод (см. табл. 6):

/ мноюлетния мерзлоta; 2 водоносная порода (галик); 3 суглинок; 4 - супесь; J •■ морена; б--иесок; 7 ■ галечник: Н - водоунор; 9 извесшяк; 10 - глины песчаные, трещиноваїьіе; II крисі аллические породы; 12 аргиллиты, сланцы; 13 крис ыллический фу пламен і; 14 уровень груш овых вод; 15 - линия тока воды: 16 напор воды (пьезометрическая высота); /7 - пьезометрическая поверхность; Ні ~ караовые нургоіьі; IV - исіочник; 20 ігесчшіо-гдинистая голша пород: 21 песчаник. 22 подошва подзоны дренирующего влияния средних рек, Г талик; А, В, С, D. Е. 1- участки

Типовые схемы (модели) условий формирования регионального баланса подземных вод в речных бассейнах

Тим расчешой схемы

Подіии расчетом схемы

Обдасін распространения

I. Платформен­ный (равнин­ный)

Области многолет немерзлых пород (см. рис. 30, а) Зоны избыточного увлажне­ния — районы аллювиальных и зандровых равнин (см. рис. 30,6)

Таежная (лесная) зона с отно­сительно однородной толщей пород (см. рис. 30, в) То же, с неоднородным строе­нием пород (см. рис. 30, г) То же, со сложным строением толщ водоносных пород (см. рис. 30, д)

То же, с карстующимися по­родами (см. рис. 30, е) Степная зона с покровом лёссовидных суглинков (см. рис. 30, ж)

Та же зона и полупустыня с линзами пресных вод (см. рис. 30, з)

Подгорные шлейфы и пред­горные равнины (см. рис. 30, и) Межгорные долины и котло­вины (см. рис, 30, к) Полосообразные геологиче­ские структуры (см. рис. 30, л) Складчатые геологические структуры (см. рис. 30. м)

Бассейн р. Воркуты

Бассейны р. Припяти и ее при­токов

Бассейны рек Клязьмы, Моск­вы и ее притоков

Бассейны рек Клязьмы, Поло- мсти, Молчади, Всдричи и др. Бассейны рек Москвы, Лейвай - ыги, Бергамака, Аремзянки и Др.

Силурийское плато Бассейн р. Бутени

Черные земли в При каспии, за - теречная часть Терско-Кумеко - го междуречья Сохский конус выноса

Бассейны рек Рика и Ксани

Бассейн р. Усы

Бассейн рек Псезуапсе и Рика

Ные водоносные горизонты. В долинах рек часто имеет место восходящее перетекание напорных вод в грунтовые потоки, которые выклиниваются на поверхность или испаряются.

Географическая зональность суши, по А. А. Григорьеву, М. И. Будыко и др., позволяет выделить подтипы первого типа природных условий. В частности, выделяются: области много- летнемерзлых пород, зоны избыточного увлажнения с различ­ной сложностью строения водоносных комплексов пород, их водоносности и строения, а также степная зона и полу­пустыни.

Подтип условий областей многолетнемерзлых пород се­верных районов европейской части СССР и Сибири (см. рис. 30, а) выделяется по преобладающему в нем широкому распространению подземных вод в твердой фазе. Распределение этих вод в литосфере, распространение их по площади, режим и

Баланс помимо геоструктуры регионов определяются геотерми­ческими условиями территории и климатом. В климатическом отношении эти области относятся к избыточно увлажненным с индексом сухости (т. e. R/(LX), где R — радиационный баланс, L—скрытая теплота испарения, X—осадки за год) менее 0,45. На рис. 30, а выделены участки: слияния сезонного протаивания и замерзания с кровлей многолетнемерзлых пород; неели - вающейся мерзлоты (участок Е)\ талики под рекой (участок В), под озером (участок F); водораздельные талики (участок D) и т. п. Каждому типовому участку свойственны специфические условия существования и балансы подземных вод.

Грунтовые воды приурочены к надмерзлотным, внутри - мерзлотным и подмерзлотным слоям такого грунта. Первые из них крайне не постоянны в своем режиме. Последние часто являются надежным источником водоснабжения.

Восполнение запасов надмерзлотных грунтовых вод про­исходит преимущественно летом. Различные элементы рельефа (водоразделы, склоны, долины) по-разному проявляют себя в формировании баланса подземных вод и их стока.

Автор детально проанализировал режим и баланс грунтовых вод в бассейне р. Лек-Воркуты. Этот бассейн с площадью водо­сбора 95 км2 расположен в Печорском угольном бассейне за Полярным кругом. Он относится к переходной зоне между районами сплошного и массивно-островного распространения многолетнемерзлых пород. Территория бассейна располагается в Косью-Роговском артезианском бассейне третьего порядка, который представляет собой часть Печоро-Предуральекого артезианского бассейна.

Наличие хорошо проницаемых пород в зонах таликов содействует инфильтрационному питанию глубоких межпла­стовых вод путем перетекания грунтовых вод в межпластовые (пермские) водоносные горизонты. Это явление обычно отме­чается на водоразделах и пологих склонах. Расход воды здесь достигает 2 — 7,5 л/с с 1 км2. Источниками инфильтрации воды из зоны аэрации служат талые воды и осадки в виде дождя. Величина инфильтрации составляет 30 — 50% от годовой суммы осадков. Испарение с уровня грунтовых вод, находящихся на глубине 1,5 — 5,5 м, колеблется от 10 до 36% годового количества осадков. Подземный сток формируется в ранневееен - ний и осенне-зимний периоды путем перетекания грунтовых вод в подстилающие межпластовые горизонты, которые дрени­руются речной сетью.

Восходящее перетекание подземных вод из коренных (перм­ских) отложений в грунтовые потоки происходит обычно в холодное время года и наблюдается в нижних частях склонов и в их основаниях. Этот элемент баланса достигает 16 — 49 мм/год, или 0,5—1,5 л/с с 1 км2. Положительное питание 144 грунтовых вод приурочено к локальным участкам сквозных и несквозных таликов; фильтрация талых вод летом возможна и через мерзлые породы (по трещинам).

Районирование территории бассейна реки производится по геоструктурному принципу с учетом геоморфологии, сплош­ности многолетнемерзлых пород и микрорельефа дневной поверхности. Для каждого района составляют баланс грунто­вых вод согласно уравнениям (87), (185) или (186) и общий водный баланс в виде слоев воды:

VAH^ + Dt+D^X-Z+K^I^-Qu-zAt, (215)

Где К і—конденсация водяных ларов на поверхности и в зоне аэрации; Qu — отток подземных вод из района.

Подтип условий зоны избыточного увлажнения в первую очередь рассматривается для районов аллювиальных и зандро - вых равнин с индексом сухости 0,45—1 (см. рис. 30, б).

Территорию исследований расчленяют на районы с различ­ными типами сочетаний подземных и грунтовых вод с напорными, По каждому району составляют общие балан­сы воды и балансы подземных вод по уравнениям (215) и (185).

Подтипы (см. табл. 6) условий таежной (лесной) зоны с различной сложностью строения водоносной толщи пород (однородной и разнородной) подразделяются на более мелкие схемы в зависимости от литологии пород, глубины до воды, условий дренированноети, характера растительнос­ти и т. п.

Подтип условий степной зоны может подразделяться на конкретные схемы по глубине вреза эрозионной сети, дрени­рующей грунтовые воды, а также по характеру взаимосвязи этих вод с напорными водами коренных пород.

Подтип условий той же зоны и полупустынь с линзами пресных подземных (грунтовых) вод может дифференциро­ваться по мезо - и микрорельефу с различной ролью микро­понижений (западины, котловины, лиманы и т. п.). Важна оценка баланса грунтовых вод в местах восполнения запасов этих вод и в местах усиленного расходования их на испарение, а также выявление роли вертикального водообмена между грун­товыми и глубокими напорными водами в формировании запасов пресных вод.

Подтипы условий подгорных шлейфов, предгорных рав­нин и межгорных долин и котловин (предгорный тип) нуж­даются в более дробном районировании по геоморфологии и во взаимосвязи вод грунтовых с поверхностными, а также с межпластовыми обычно напорными. Балансы грунтовых вод, напорных вод глубокого стока, а также поверхностных, включая поливные воды, подаваемые на орошение земель, должны изучаться совместно.

Кроме уравнений (87) и (185) для грунтовых вод, должны быть применены уравнения (157), (158) и (215) для общего водного баланса. Причем К=иА§; E—Z—Kx; A Upm = Dx; AU3=D2; Wn^w^Az, что вытекает из сравнения уравнений (157) и (158).

9. Подтипы горных условий зависят от геологических струк­тур складчатых областей. Они расчленяются на более простые схемы, в пределах которых приемлемы рассмотренные выше модели второго порядка (расчетные схемы для ключевых участков, см. табл. 5 и рис. 29).

В работе [5] рассмотрены методы гидродинамического анализа режима грунтовых вод совместно с методами общего водного баланса. В частности, выделены ключевые водосборы, по которым с помощью общеводно-балансовых методов (по экспериментальным наблюдениям) определяют суммарное испа­рение, которое затем экстраполируют на площадь бассейна горной реки.

Приведенные в табл. 5 и 6 схемы должны пополняться и детализироваться с учетом проводящихся исследований.

Оценка баланса подземных вод

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН ПИТАНИЯ ГРУНТОВЫХ ВОД СВЕРХУ И ИХ ПЕРЕТЕКАНИЯ

ТИПЫ НАБЛЮДАТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И БАЛАНСОВЫХ УЧАСТКОВ

В состав опорной наблюдательной сети входят: А) региональные створы наблюдательных скважин, закла­дываемые в типичных гидрогеологических и водохозяйственных условиях; Б) локальные створы наблюдательных скважин для деталь­ного изучения режима и баланса подземных …

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РАСЧЕТА ПИТАНИЯ ГРУНТОВЫХ ВОД ПО РЕЖИМНЫМ ДАННЫМ

Рассмотрим погрешности методов конечных разностей и аналитического, которые нами относятся к категории точных, поскольку они базируются на дифференциальном и интеграль­ном исчислении и учитывают все известные граничные и начальные условия. Оценка …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.