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

Построение карты глубин залегания
грунтовых вод

При проектировании инженерных сооружений, орошении или осушении земель часто бывает необходимо знать площадную характеристику глубины залегания подземных вод. В этом случае составляют карту глубин залегания подземных вод. Глубина залегания подземных вод определяется для каждой точки по разности между отметкой горизонтали поверхности земли и отметкой гидроизогипс в данной точке. Карта глубины залегания грунтовых вод составляется также методом интерполяции по выбранным участкам глубин. Кроме того, для построения карты глубин залегания грунтовых вод определяется разность между отметкой горизонта поверхности земли и гидроизогипсой в точках их пересечения, а также используются данные замеров глубин грунтовых вод скважин и других наблюдательных точек.

Построение гидрогеологических разрезов

При изучении гидрогеологических условий района, в первую очередь, составляются гидрогеологические разрезы. На каждом гидрогеологическом разрезе должны отражаться геологическое строение, литологический состав водоносных и водоупорных толщ, их фациальные изменения, тектонические нарушения. Если на исследуемых участках были проведены опытные работы, то на соответствующие опробуемые интервалы по скважинам, шурфам, обнажениям наносятся сведения о коэффициентах фильтрации, как в зоне аэрации, так и в зоне насыщения. По наблюдениям за водопроявлениями в скважинах, шурфах, колодцах, родниках, на разрезах выделяются водоносные горизонты – уровень грунтовых вод, величины напоров, пьезометрическая поверхность, мощность напорных водоносных горизонтов, участки разгрузок, дебиты и минерализация подземных вод. По наблюдениям на гидрогеологических постах на разрезы наносятся урезы и глубины рек, озер, болот, каналов и других поверхностных водоёмов.

После построения гидрогеологических разрезов необходимо оценить гидрогеологические условия участка.

Анализ карты гидроизогипс, глубин залегания и гидрогеологических разрезов.

Уровень грунтового потока зависит от геологических особенностей пласта (условия его залегания, изменения мощности водонасыщенной зоны, литологических характеристик), от условий питания дренирования, расположения области питания и от характера связи с поверхностными гидрографическими элементами (водоёмами) (1).

Пользуясь картой гидроизогипс, глубиной залегания и гидрогеологическими разрезами, специалист должен уметь расшифровать характер этой зависимости.

1. 
   Необходимо установить направление движения потока.
   

2. По характеру изменения гидроизогипс могут быть выделены водоразделы подземных вод, участки сосредоточения питания (участок замкнутых гидроизогипс с высокими отметками), и участки выхода подземных вод на поверхность земли (зоны с нулевой глубиной до воды).
3. Связь грунтовых вод с поверхностными определяется по характеру гидроизогипс на участке, их сопряжения с водоёмами; если грунтовый поток направлен к реке, то он дренируется ею, если поток грунтовых вод направлен от реки – река питает грунтовые воды. Устанавливается такой тип дренирования, который характерен данному участку. Открытый тип дренирования (выход родников) или закрытый тип (когда поверхность земли не пересекает зеркало грунтовых вод, которые разгружаются либо в толщу русловых аллювиальных отложений, либо переливаются в другой водоносный горизонт, либо расходуются на испарение, что характерно для замкнутых понижений рельефа с близким залеганием грунтовых вод.
4. При анализе карты гидроизогипс необходимо определить величины уклона потока. Уклон определяется для любого заданного участка карты делением сечений гидроизогипс на расстояние между двумя изогипсами, в масштабе карты. Иначе говоря, уклон потока, или напорный градиент, определяют по разности абсолютных или относительных отметок уровней в двух сечениях потока, отнесенных к расстоянию между этими сечениями
Н₁ – Н₂
J = ———––
L _1-2

Расход потока между этими же сечениями можно определить по уравнению:

h ₁ + h ₂

Q = K ––––––––– J
2
где J – напорный градиент или уклон поверхности подземных вод;
h ₁ , h ₂ - мощности потока в двух сечениях, м;
H₁ , H₂ - абсолютные или относительные отметки, м;
К - коэффициент фильтрации м / сут,
L _1-2 - расстояние между сечениями.

5. По карте глубин залегания грунтовых вод выделяют площадную характеристику глубин залегания подземных вод, т. е. какие глубины залегания характерны для исследуемого участка. При детальных исследованиях, когда предполагается проведение инженерных работ, часто составляют карту гидроизогипс, совмещенную с картой глубин залегания грунтовых вод и картой изолиний кровли подстилающего водоупора.