Методические указания для выполнения лабораторных работ и практических заданий по предмету «Общая гидрогеология и инженерная геология»

Тема 7. Движения подземных вод

В данной теме рассматривается один из важнейших вопросов гидрогеологии – основные законы движения подземных вод. Без знания законов динамики подземных вод невозможна количественная оценка гидрогеологических процессов. Коэффициент фильтрации и методы его определения. Понятие о коэффициентах проницаемости и пьезопроводности. Откачки, нагнетания, наливы, цели, методика проведения, обработка результатов. Оборудование гидрогеологических скважин.

Фильтры. Насосы. Скорость фильтрации и действительная скорость движения подземных вод. Методы их определения. Движения подземных вод к водозаборным сооружениям. Формулы установившегося движения для расчётов притоков к вертикальным и горизонтальным выработкам. Взаимодействие водозаборов.

Методические указания

Надо усвоить понятия «однородный и неоднородный пласт», сущность ламинарного, турбулентного и смешанного законов фильтрации и описывающие их формулы. Понятие об уклоне потока, коэффициенте фильтрации (её отличие от действительной скорости).

При изучении вопроса о коэффициенте фильтрации необходимо уяснить методы его определения в лаборатории, полевыми откачками и приближенными вычислениями по данным о механического состава песков. В практике гидрогеологических исследований, когда необходимо решать задачи о будущих притоках подземных вод к горным выработкам, об осушении участков или строительстве водозаборов, всегда следует останавливаться на наиболее достоверном методе определения коэффициента фильтрации – опытных откачках из одиночных кустов. При этом надо учитывать, что и этот метод при переходе к среднему расчетному «К» по участку или изучаемому горизонту даёт знание коэффициенту фильтрации с точностью не более ( ₊ ^- ) 50-100%. При изучении этой темы необходимо ясно представлять разницу между установившимся и неустановившимся движениями подземных вод. Большинство расчетных формул динамики подземных вод основано на допущении, что условия питания и дренирования подземных вод постоянны и неизменны (установившееся движение). В действительности эти условия могут изменяться в зависимости от природных или искусственных причин. При изменении будет изменяться во времени: такое движение называется неустановившимся. В расчеты для неустановившегося движения входят также коэффициент пьезопроводности (для напорных вод) и уровне проворности (для безнапорных вод) пласта. При проработке раздела о притоке к дренам надо обратить внимание на разделение их на вертикальные (поток к ним имеет радиальную форму) и горизонтальные. По своему характеру они делятся на совершенные, пройденные на всю мощность водоносного пласта, и несовершенные (водоносный пласт не полностью вскрыт). Когда выработки расположены на расстоянии, меньшем двойного радиуса влияния, между ними происходит взаимодействие. В этом случае отмечается понижение в любой точке влияния обеих выработок. На этом принципе основано водопонижение системой взаимодействующих скважин.
Изучая тему, нужно научиться пользоваться основными формулами динамики подземных вод в целях применения их для обработки данных гидрогеологических наблюдений при разведке месторождений полезных ископаемых и количественного прогноза степени их обводненности.

Вопросы для самопроверки

1. 
   Что такое однородный и разнородный пласт?
   
2. 
   Что такое коэффициент фильтрации? (Назовите его примерные численные знания для галечников, среднезернистых песков, глинистых пород).
   
3. 
   Как определяется коэффициент фильтрации в поле и в лабораторных условиях?
   
4. 
   Что такое удельный дебит скважин?
   
5. 
   Что такое пробные, опытные и эксплуатационные откачки?
   
6. 
   Как выбираются величины понижений при откачке?
   
7. 
   Какова методика проведения опытных откачек, нагнетаний и наливов?
   
8. 
   Какие приборы для замера дебита и уровня воды применяются при опытных работах?
   
9. 
   Напишите формулу притока к совершенному колодцу безнапорных грунтовых вод, напорных вод.
   
10. 
    Напишите формулу притока к горизонтальной водосборной галерее грунтовых вод.
    
11. 
    Что такое радиус влияния и как он определяется?
    
12. 
    Что такое установившееся и неустановившееся движение подземных вод?
    
13. 
    В каких условиях применим закон Дарси?
    
14. 
    Напишите (на память) основные уравнения ламинарного, турбулентного и смешанного движения подземных вод.
    

Источники.

В этой теме рассматриваются условия выхода на дневную поверхность источников (родников) подземных вод.
Методические указания.

При изучении темы необходимо уяснить условия выхода подземных вод, они могут быть нисходящими или восходящими. Источники представляют интерес для геолога как поисковый признак на воду и как к расшифровке гидрогеологии и тектоники района, а при некоторых условиях – как поисковый критерий на определенные полезные ископаемые.

Вопросы для самопроверки.

1. 
   Как отличить восходящие от нисходящих?
   
2. 
   В каких условиях появляются источники?
   
3. 
   В каких условиях источники могут дать дополнительные материалы для расшифровки тектоники района?
   
4. 
   Охарактеризуйте черты режима основных типов источников.