ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ДРЕНАЖ

Специфика опытно-производственных систем вертикального дренажа заключается в том, что среди большой группы действую­щих скважин для ограниченного их числа создаются условия, близ­кие к эксплуатационным. В частности, для наиболее характерных групп из 9, 12 или 16 скважин, расположенных по сетке, изоли­рованы от внешнего притока и близки к схеме площадного систе матического дренажа соответственно только 1, 2, 4 скважины.

Разберем основные приемы решения такого рода задач на при­мере наиболее общей схемы вертикального дренажа в двухпласто­вой системе с неоднородным покровным слоем, которая харак­терна для многих мелиоративных объектов Средней Азии (Голод­ная степь и др.).

Для оценки инфильтрационного питания обобщенного по всей зоне влияния скважины целесообразно использовать водно-балан­совое выражение

Qc г=і

W=—:------------------------------------ (6.39)

W^ At тр 4 >

Где A/icp — среднее изменение уровня грунтовых вод за расчетное время; ті и рг — мощность и упругая водоотдача пластов: покров­ного (или двухпокровного), разделяющего и основного водонос­ного; ДЯ' —средняя разница напоров в первом и во втором

Ср

Пластах.

Неравномерность инфильтрационного питания в плане может быть приближенно оценена по данным наблюдений в скважинах - дублерах (на свободную поверхность грунтовых вод и в первый водоносный пласт).

Считая здесь поток вертикальным, получаем следующее выра­жение для скорости vh изменения уровня свободной поверхности

T*A=—----- ^-Д Н, (6.40)

Где АН — Н° — Я — разница напоров в верхнем и нижнем пьезо­метрах; тп — мощность покровных отложений между серединами фильтров пьезометров.

При анализе данных наблюдений в скважинах-дублерах стро­ится график vh = f(AH). Прямолинейный участок этого графика, уклон которого к оси АН обозначим через <р, продолжается до оси Vh, где отсекается отрезок v°h. Тогда получаем

■«--Г - ,6'41>

Следует отметить, что в рассматриваемом случае также исклю­чительно важным представляются наблюдения за режимом влаж­ности в зоне аэрации, которые могут быть использованы для рас­чета средних (по площади) значений коэффициента гравитацион­ной емкости пласта.

Для ориентировочной оценки средней величины инфильтрацион­ного питания за промежуток времени полив—межполивной период можно использовать сведения о балансе грунтовых вод

A//f

HAh = w„tn — Z (w„+Tp. At')---- —k„tu„, (6.42)

Mn

Где wH+TpA/—объем воды, израсходованный на испарение и транспирацию; tun — продолжительность межполивного периода.

При этом интенсивность инфильтрационного питания можно подсчитать по формуле

W (6.43)

*п + 'мп

Наряду с этим для оценки параметров уровнепроводности и гравитационной емкости могут быть использованы данные ре­жимных наблюдений в скважинах-дублерах и изучения динамики влаги в зоне аэрации, как это уже рассматривалось выше.

Оценка эффективности исследуемой опытно-производственной системы дренажа строится обычно на комплексном изучении фор­мирующегося мелиоративного режима (урожайность сельскохозяй­ственных культур, агромелиоративные мероприятия, водно-солевой режим и другие показатели), С гидродинамической точки зрения наряду с параметрами водоносного комплекса должны быть рас­смотрены параметры эксплуатационных скважин (Qc, Sc, Іс), а также фактическое положение напоров на границе зоны влия­ния скважины (г — RK). Для сопоставления этих параметров с про­ектными могут использоваться расчетные зависимости, сводка ко­торых дана в § 3 гл. 3. Для рассмотренной расчетной схемы сни­жение напора на границе может быть приближенно установлено по зависимости

S=f(tfK). (6.45)

Рассмотрим в качестве примера результаты гидродинамических исследований на опытно-производственной системе вертикального дренажа в совхозе № 19 Голодной степи. Система из 16 скважин (сетка с шагом 500 м) расположена на Голодностепской пролюви- ально-аллювиальной равнине в зоне сочленения периферии пред­горного шлейфа Туркестанского хребта с аллювиальной долиной р. Сырдарьи. В силу таких особенностей осадконакопления для рассматриваемого района характерно чередование в разрезе водо­носных пластов песков и слабопроницаемых горизонтов. В частно­сти, опытно-производствениая система в совхозе № 19 располо­жена в характерных для этой зоны условиях двухпластовой гео­фильтрационной системы с установкой фильтров эксплуатационных скважин в верхнем пласте. На рис. 71 показана схема размещения фильтров эксплуатационных и наблюдательных скважин в раз­резе. Всего в пределах системы было установлено 34 куста сква­жин, а в зонах влияния скважин 6, 9, 10, 62 — 8 кустов. План рас­положения скважин показан на рис. 72. Ниже приводятся основ­ные результаты анализа данных наблюдений примерно за год, включая вегетационные периоды 1970 и 1971 гг. и межвегетацион­ный период 1970—1971 гг.

Рассмотрим результаты определения уровнепроводности по­кровных отложений kn/\x, которая установлена в основном по пе­риодам спада грунтовых вод, когда наилучшим образом прояв­ляется квазистационарный режим. Представляет также интерес оценка неравномерности планового распределения этого пара­метра.

Рис. 72. План расположения эксплуатационных скважин на опытном участке (пунктиром показаны границы балансового участка)

В вегетационный период 1970 г. величина £п/р установлена по данным 12 определений в различных точках системы. Из 12 опре­делений 8 дают значение в диапазоне 1,7—2 м/сут, остальные 5 определений — 2,2; 2,3; 2,6; 4 м/сут. Среднее значение 2 м/сут, что при 0 = 0,26 позволяет установить расчетное значение ^ »2 + 0,14 м/сут с надежностью 0,8.

В межвегетационный период 1970—1971 гг. значения &п/р уста­новлены в 39 точках, из них 18 значений в диапазоне 1,5—2, 7 зна­чений в диапазоне 2—2,5, 10 значений в диапазоне 1—1,5 и 4 зна­чения в диапазоне 0,8—0,9 м/сут. В этом случае &п/р= 1,75 ± ±0,1 м/сут. Какой-либо отчетливой закономерности плановой не­однородности значений kn/р. не отмечается.

В вегетационный период 1971 г. величина ka/р, определялась в 32 точках наблюдений, из них по 12 значений находится в диа­пазонах 1 — 1,5 и 1,5—2, 6 значений в диапазоне 2—2,5 и 2 слу­чайных значения 0,8 и 3,3 м/сут. Из приведенных выше данных можно заключить, что одиночное определение может привести к ошибочному значению, отличающемуся ог среднего, как правило, не более чем в 1,5 раза. 5—10 определений этого параметра данной литологической разности достаточно для оценки величины с удовлетворительной точностью. Значение коэффициента воДоот - дачи покровных отложений изучалось в 6 точках центральной ча­сти системы по данным наблюдений за режимом влажности на на­чало 8' и конец снижения уровня грунтовых вод 8". Влажность
грунтов определялась весовым способом в результате бурения зон - дировочных скважин с последующей проходкой шурфов для оценки объемной массы скелета грунтов. Коэффициент водоотдачи определялся по формуле

(6.46)

Результаты расчетов представлены в табл. 44.

Сопоставляя установленное значение р = 0,06 с данными опре­деления получим &п=£=0,1 м/сут, что хорошо согласуется с ре­зультатами опытных кустовых откачек.

Инфильтрационное питание за период наблюдений целесооб­разно оценить конкретно при поливах (wn) и в среднем за веге­тационный период (для расчетов дренажа при стационарной фильтрации).

Следует отметить, что перетекание в нижний пласт за короткий промежуток полива незначительно по сравнению с величиной wn - Поэтому при оценке wn его можно учесть ориентировочно графи­ческим способом, как это показано на рис. 73. При этом значение wn определится по формуле

Ah + Аг

ДТ—• (6-47)

Wr

Приведенные расчеты по периоду 2-го полива в июле—августе 1970 г. по 8 точкам дали различные значения wn в диапазоне 0,03— 0,06 м/сут (среднее значение 0,04 м/сут). При этом величина рн определялась описанным выше способом (рн = 0,15).

Для оценки интенсивности инфильтрации w за вегетационный период можно воспользоваться зависимостью (6.39). Опуская по­дробности расчетов, приведем основные результаты на примере ве­гетационного периода 1970 г. (вторая половина 45 сут): QcyM = = 5426 м/сут; Wi_4 = 875 000 м2 (установлено по картам гидроизо-
гипс и гидроизопьез); Мср=1,8 м; М/ср=2,9 м; w = 4X X 10~3 м/сут.

Завершая рассмотрение данных наблюдений на опытно-произ­водственной системе вертикального дренажа, целесообразно про­вести контрольные расчеты, определяющие соответствие натурных данных принятой методике расчетов дренажа.