Что такое гидродинамическая сетка
Гидродинамическая сетка потока подземных вод. При наличии в пределах рассматриваемого потока определенного количества точек с известными значениями пьезометрического напора эти точки (или промежуточные, определяемые путем интерполяции) могут быть соединены плавными кривыми линиями — линии 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 подземных вод. Участок сетки, ограниченный двумя соседними линиями тока, называется лентой тока.Режим потока определяется изменением элементов потока (сетки) во времени. По характеру гидродинамического режима потоки подразделяются на стационарные, квазистационарные и нестационарные.
7. Под режимом подземных вод понимают закономерный процесс изменения гидродинамических характеристик (напоры, скорости, расходы), физических свойств (температура) и состава (химический, газовый, бактериологический) подземных вод, формирующийся во времени под действием различных естественных или искусственных факторов. Режим подземных вод, формирующийся главным образом под действием естественных режимообразующих факторов, называется ненарушенным, или естественным, режимом. В случае решающего воздействия искусственных режимообразующих факторов (в результате различных видов хозяйственной деятельности человека) режим подземных вод называется пару-шенным, или антропогенным. При совместном воздействии указанных факторов может быть выделен слабонарушенный режим подземных вод (естественно-антропогенный, или антропогенно-естественный, в зависимости от того, какая именно группа факторов имеет решающее значение). По характеру изучаемых (наблюдаемых) показателей различают три основных типа режима подземных вод: I) гидродинамический режим, характеризуемый изменениями напоров (уровней), скоростей и расходов потоков подземных вод; 2) геотермический, характеризуемый изменением температуры подземных вод; 3) гидрогеохимический, отражающий изменения минерализации, химического и газового состава подземных вод.
8. Питание грунтовых вод, являющиеся основными элементами водного баланса любою водоносного горизонта, определяют поступление воды в горизонт, накопление запасов под- земных вод и соответственно отток и расходование (сработку) запасов подземных вод данного водоносного горизонта Питание грунтовых вод в общем случае осуществляется при инфильтрации атмосферных осадков, конденсации, поглощении поверхностных вод, притоке из нижележащих горизонтов и искусственном
питании грунтовых вод. В связи с тем, что грунтовый водоносный горизонт не изолирован от поверхности земли,
питание грунтовых вод принципиально возможно в пределах всей площади распространения горизонта (область питания совпадает
с областью распространения горизонта). Под инфильтрацией понимается процесс просачивания свободной гравитационной воды от поверхности земли до уровня грунтового водоносного горизонта. В случае процесс питания грунтовых водза счет поглощения атмосферных осадков вместо термина "инфильтрация"(просачивание) чаще характеризуется понятием "инфлюация" (втекание). Формирование конденсационного питания грунтовых вод связано с процессом образования свободной гравитационной (вероятно,
капиллярно- и рыхлосвязанной) воды за счет молекул водяного пара, содержащегося в воздухе, заполняющем свободное пространство
в минеральном скелете пород зоны аэрации. Основной объем конденсационного питания грунтовых вод формируется
в летний (теплый) период года Поглощение поверхностных вод формируется на участках, где уровень воды в поверхностных водоемах (болота, озера, водохранилища) и водотоках (реки, ручьи, каналы и др.) располагается гипсометрически выше уровня подземных вод первого водоносного горизонта. В условиях двухслойного строения разреза зона насыщения под руслом (дном водоема) формируется только в породах слабопроницаемого слоя. Ниже его подошвы в породах с относительно большей проницаемостью до уровня грунтовых вод существует зона неполного насыщения со свободным просачиванием воды, фильтрующейся через слабопроницаемый слой. В соответствии с этим подобная схема поглощения поверхностных вод условно называется схемой свободной фильтрации (поглощения). При наличии гидравлической связи поверхностных и грунтовых вод и постоянном положении поверхностных вод выше уровня грунтового водоносного горизонта под руслом реки или дном водоема существует зона постоянного насыщения
Питание грунтовых вод за счет восходящей фильтрации из нижележащих горизонтов возможно на участках, где пьезометрическая
поверхность напорных вод устанавливается выше уровня грунтового водоносного горизонта Искусственное питание грунтовых вод. В связи с интенсивным развитием хозяйственной деятельности происходит постепенное сокращение территорий с сохранением естественных условий (естественного режима) питания грунтовых вод. Распашка целинных земель, вырубка леса, ельскохозяйственная мелиорация, гидротехническое строительство и другие виды хозяйственной деятельности человека приводят к тем или иным изменениям условий естественного питания грунтовых вод на обширных территориях. На изменение условий питания грунтовых вод особенно сильно влияют те виды хозяйственной деятельности, с которыми связаны резкие изменения водного режима и интенсивности увлажнения поверхности земли (орошение, обводнение пастбищ, создание прудов и водохранилищ и др.).
9. Как разгружаются грунтовые воды.
Разгрузка грунтовых вод осуществляется в виде родников, фильтрацией в русла рек или дно водоемов при наличии гидравлической связи грунтовых и поверхностных вод, путем испарения, перетеканием в нижележащие водоносные горизонты, искусственным путем. Родниками (источниками) называются естественные выходы
подземных вод (в том числе грунтовых) на поверхность земли. По характеру и условиям выхода собственно грунтовых вод на
поверхность земли источники подразделяются на контактовые, эрозионные, экранированные, субфлювиальные и субаквальные Схема с формированием разгрузки при низких положениях уровня поверхностных вод и поглощения при подъемах уровня воды в
реке, озере и других водоемах рассмотрена выше (см. рис. 7.2). Испарение является одним из основных видов разгрузки на участках с неглубоким залеганием уровня фунтовых вод. Собственно разгрузка грунтовых вод в этом случае может осуществляться
тремя путями: испарением с поверхности почвы, когда капиллярная кайма, формирующаяся над уровнем грунтовых вод, достигает
почвенного слоя (испарение с капиллярной каймы); испарение в породы зоны аэрации при глубоком залегании уровня грунтовых
вод (внутригрунтовое испарение); поглощение воды корневой системой растений в случае, если она достигает уровня грунтовых
вод или поверхности капиллярной каймы (транспирация). Влияние перечисленных выше факторов приводит к тому, что
даже в единых климатических и ландшафтных условиях величина разгрузки грунтовых вод испарением изменяется в широких пределах Разгрузка грунтовых вод за счет перетекания в нижележащие горизонты возможна на участках, где уровень грунтового водоносного
горизонта залегает гипсометрически выше пьезометрической
поверхности более глубоких подземных вод. Искусственная разгрузка фунтовых вод формируется на участках,
где уровень водоносного горизонта вскрывается горными выработками
или любыми техногенными понижениями, создаваемыми
на поверхности земли (шахты, карьеры, котлованы, дорожные
выемки и др.). Специфическими участками разгрузки являются
дренажные сооружения (канавы, каналы и др.), создаваемые специально
для снижения уровня грунтовых вод, и водозаборные сооружения
(колодцы, скважины, галереи), с помощью которых
осуществляется эксплуатация (водоотбор) грунтовых вод.
21. Расход подземных вод -приток подземных вод к границам рассматриваемого элемента или отток через границы
20. анионы: СГ, S04~, НСО^, С02~, катионы: Na+, Mg2+, Са2+, К+, а также кремнекислота H4Si04, которая присутствует в подземных водах преимущественно в молекулярной форме. Перечисленные ионы, являющиеся типичными для большинства природных, в том числе подземных, вод и, как правило, преобладающие в их составе, называют макрокомпонентами. Эти ионы составляют основу унифицированного стандартного комплекса анализов подземных вод
19. Минерализация подземных вод изменяется в широких пределах — от первых единиц и десятков мг/дм3 в фунтовых водах кристаллических пород в гумидной зоне до сотен г/дм3 в рассолах.
18. Зона аэрации — представляет собой верхнюю не полностью насыщенную (ненасыщенную) водой часть разреза горных пород, мощность которой изменяется от первых сантиметров (метров) на равнинных пониженных участках территории до 200—250 м и более на интенсивно расчлененных междуречных пространствах горных районов. Верхней границей зоны аэрации является поверхность земли, нижней — поверхность (уровень) подземных вод первого водоносного горизонта.
17. Напор (Н) измеряется в метрах
16. Гравитационная емкость, определяемая при осушении горной породы, называется водоотдачей и может быть рассчитана как разность между полной и наименьшей влагоемкостью. Таким образом, величина водоотдачи зависит от свойств самой горной породы (общая пустотность, размеры пустот, структура "свободного" пространства, минеральный состав и др.), определяющих суммарное количество различных видов связанной воды и объем воды при полном насыщении .
15. выделены две принципиально различные группы подземных вод: 1) воды в свободном состоянии, способные к самостоятельным формам движения, различным, в зависимости от конкретного вида воды; 2) воды в связанном состоянии, не способные к самостоятельным формам движения, без перехода в свободное состояние (в другие виды воды).
Вода в свободном состоянии существует в виде: 1) пара (парообразная); 2) гравитационной воды (просачивающейся капельножидкой, подземных потоков); 3) в надкритическом состоянии.
Воды в связанном состоянии включают пять видов: 1) вода, химически связанная с кристаллической структурой минералов; 2) вода, физико-химически и физически связанная с поверхностью минеральных частиц (скелета) горных пород; 3) вода переходного состояния от связанной к свободной, в том числе капиллярно-связанная; 4) иммобилизованная (вакуольная) вода; 5) вода в твердом состоянии.
14. Артезианские
13. минеральные промышленные, являющиеся сырьем для получения промышленно ценных компонентов (гидроминеральное сырье); термальные, или теплоэнергетические, используемые в качестве источника получения тепловой энергии.
12. В зоне интенсивного водообмена преобладают азот и кислород, глубже кислород исчезает, а в водах помимо азота появляются сероводород и углекислота. В самых глубоких частях разреза артезианских бассейнов преобладают метан и тяжелые углеводороды.
11. Схема формирования потоков межпластовых вод с перетеканием (межпластовым взаимодействием) впервые рассмотрена А.Н. Мятиевым, который показал, что для слоистых толщ, представленных чередованием водоносных и слабопроницаемых пород (пластовые системы), в верхней части гидрогеологического разреза характерны следующие общие закономерности распределения напоров подземных вод: 1) в пределах возвышенных участков территории с высоким положением уровня фунтовых вод (центральные части междуречных пространств и др.) величины напоров подземных вод уменьшаются с увеличением глубины залегания водоносного горизонта; 2) на пониженных участках территории, где уровень грунтовых вод занимает относительно низкое положение в связи с наличием близко расположенных участков разгрузки, величины напоров увеличиваются с увеличением глубины залегания водоносных горизонтов; 3) в пределах каждого водоносного горизонта (грунтовые воды, I и II межпластовые горизонты и глубже) величина напора уменьшается в направлении от центральной части междуречных пространств к дренам.
/ — водоносные (проницаемые породы, 2 — породы слабопроницаемые, 3 — уровень грунтовых вод, 4 — пьезометрический уровень межпластовых вод, 5 — источники. 6 — направление движения межпластовых вод, 7 — направление межпластовых потоков подземных вод (перетекание), 8 — скважина, стрелка — величина пьезометрического напора межпластовых подземных вод, 9 — направление движения элизионных вод. отжимающихся из слабопроницаемых пород
10. Межпластовыми водоносными горизонтами называются водоносные горизонты, залегающие между двумя слабопроницаемыми пластами. межпластовые горизонты всегда имеют относительно слабопроницаемую (водоупорную) кровлю и подошву.
В верхней части геологического разреза, выше уреза поверхностных вод основных дрен территории, проницаемый пласт, залегающий между двумя "водоупорами", может быть насыщен водой не на всю мощность. Такие водоносные горизонты называются межпластовыми безнапорными (со свободной поверхностью).