В. А. Мироненко динамика ползших поп московский

Гидродинамическая типизация условий движения подземных вод

Начальные шаги в типизации условий движения под­земных вод и, в частности, в типизации водоносных ком­плексов были сделаны нами уже в общей гидрогеологии, когда мы пользовались, например, такими представлени­ями, как водоносный горизонт и водоупор, зона насыще­ния и зона аэрации и т.д. Здесь мы постараемся несколько уточнить эти привычные понятия, предложив для их раз­граничения конкретные гидродинамические критерии, а также введем некоторые новые представления, связанные с гидродинамической типизацией. Все это важно и для того, чтобы мы могли далее однозначно трактовать широ­ко используемые термины.
В пределах нашего курса мы будем рассматривать главным образом зону насыщения, определив ее как зо­ну, в пределах которой повсеместно поровая жидкость образует непрерывную фазу; соответственно здесь имеет место непрерывная передача гидростатического давления во всех точках данной зоны. Обратим внимание на то, что породы зоны насыщения, осооенно в верхней ее части, могут содержать довольно большой объем воздуха (за­щемленного, растворенного и т.п.), однако последний не образует непрерывной фазы, хотя степень водонасыщег- ния может иногда составлять лишь 90-95%. Наоборот, в зоне аэрации (по крайней мере, на отдельных ее участ­ках) воздух, будучи связанным с атмосферой, образует самостоятельную фазу, и характер передачи гидростати­ческого давления во внутрипоровой жидкости определя­ется степенью водонасыщения пород.
Между зонами насыщения и аэрации располагается капиллярная кайма (см. раздел 1.2.2), где жидкость также образует непрерывную фазу, в которой, однако, гидро­статическое давление меньше атмосферного. В дальней­шем мы будем пренебрегать латеральным потоком в пре­делах капиллярной каймы, исходя из предположения о малой ее мощности в сравнении с мощностью нижележа­щего водоносного горизонта: в противном случае постро-
* Общая характеристика этих условий дана в разделе 1.6.
ение теории движения грунтовых вод потребовало бы заметного усложнения, без существенного — в подавля­ющем большинстве случаев — выигрыша в точности. Важно также заметить, что капиллярная кайма не фикси­руется нашими основными измерительными устройства­ми - открытыми наблюдательными скважинами (пьезо­метрами) .
ЗАДАЧА. Пояснить последнее утверждение (см. также раздел 1.2.2).
Конечно, существует определенный круг задач, в которых пре­небрежение ролью капиллярной каймы недопустимо. В таких случа­ях она учитывается чаще всего косвенно некоторыми эффективными (расчетными) параметрами. Так, например, поступают при изуче­нии динамики водоотдачи безнапорных пластов (см. раздел 5.3). Непосредственный же учет параметров капиллярной каймы осуще­ствляется в сравнительно редких случаях, в первую очередь, когда изучают процессы в зоне аэрации (см. раздел 6.8) при неглубоком (десятки сантиметров — первые метры) залегании уровня грунтовых вод.
Таким образом, верхней границей зоны насыщения в принятом приближении служит свободная поверхность уровней верхнего (грунтового) водоносного горизонта — депрессионная поверхность, на которой гидростатическое давление (отсчитываемое от атмосферного) равно нулю. Критериями типизации в данном случае послужили, сле­довательно, характер водонасыщения и гидростатическое давление.
В пределах зоны насыщения выделяются водонос­ные горизонты или комплексы, которые отличаются от контактирующих с ними водоупорных комплексов суще­ственно более высокой проницаемостью (таким образом, критерием типизации здесь служит соотношение прони­цаемостей) ; в пределах водоносных горизонтов выделя­ются водоносные пласты .
ПРИМЕР. На рис. 2.1 дважды показан один и тот же гидрогео­логический разрез, который в случае «а» вскрывается штреком, а в случае «б» — карьером. Интуитивно понятно, что при заданных коэффициентах фильтрации слой песчаных глин при оценке прито­ков в карьер может быть принят за водоупор, в то время как анало­гичная предпосылка при расчете притоков в штрек сделает саму постановку задачи бессмысленной.
Из примера понятно, что представления о водоносном пласте и водоупоре носят относительный характер и оп­ределяются не только природными условиями, но и по­становкой конкретной инженерной задачи. Поэтому для большей точности мы будем далее пользоваться двумя понятиями:
а) водоупор, водоупорный пласт (абсолютный водо­упор) — для обозначения комплекса пород, движением и запасами воды в пределах которого при решении данной задачи можно полностью пренебречь;
б) относительный водоупор, полупроницаемый пласт — для обозначения комплекса сравнительно слабопрони­цаемых пород, где можно пренебречь расходом воды в направлении, совпада- а
ющем с основным на- .... , ■ правлением фильтра- 7.4-^
ции в смежном водо- -x>v::

поп 1
московский 2
ДИНАМИКА ПОДЗЕМНЫХ 4
вод 4
О, = о_с-G„ =(Д„ — Д₀)(1 -n)-z=y,-z, 43
_/=^^а«.._с._й, ш 83
шшшш 145
^(4^)⁺f,(^r'5)^+£=°- 176
¹±шл ' 279
ДШш§ 443

, £ -7-Т7 U п ТГГГГГП ТЛТТТТ-ГТТГТГТТ
относительно слабо­проницаемые породы _$ или непосредственно из них в водоносный горизонт могут посту­пать значительные
объемы воды.
По режиму движе- ~г7гп ттг/гтг/ Г7/ / ггтт7~гт ния водоносные пла- ЕПЗ¹ EEk S7TA * гж~]* ЕЭ*
сты (потоки) делятся . , _л „
.▼о uannnuup и Йотио ^Рис- 2.1. Схема слоистой водоносной на напорные и оезна- _толщ_и> вскрытой штреком (а) и
порные. В первом слу- карьером (6):
Чае Верхней границей 1-пески (к-10 м/сут.); 2-песчаные глины