Description:

Министерство образования и науки Российской Федерации Московский государственный геологоразведочный университет имени Сержио Орджоникидзе Центр дистанционного образования Ленченко Н.Н. ДИНАМИКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД (Теоретический курс) Рекомендовано УМО по образованию в области прикладной геологии для студентов вузов, специальности 080300 "Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания", направление 650100 "Прикладная геология". Москва, 2004 УДК 551.491.5 ББК 26.326 Г4 Динамика подземных вод (теоретический курс). Учебное пособие для студентов вузов Ленченко Н.Н., кандидат геолого-минералогических наук, специалист в области динамики подземных вод и методов гидрогеологических исследований при поисках и разведке подземных вод, опубликовал 50 научных и 10 учебно-методических работ. Рассмотрены феноменологические основы процессов фильтрации, миграции и влагопереноса, гидрогеологические особенности потоков подземных вод, принципы и критерии схематизации гидрогеологических условий, выводы и методы решения дифференциальных уравнений фильтрации и миграции подземных вод. На современном уровне изложены гидродинамические основы режима и баланса подземных вод, прогноза изменения уровня грунтовых вод в зоне влияния различных гидротехнических сооружений, теоретические основы и практические решения для водопритока к скважинам, обоснования опытно-фильтрационных работ, исследовании миграции и влагопереноса. Пособие составлено в соответствии с существующей вузовской программой для студентов гидрогеологической специальности. СМоему учителю Ирине Шастиной Настоящее учебное пособие дает систематическое изложение основ динамики подземных вод (ДПВ) и соответствует учебной программе специальности 080300 "Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания". В пособии последовательно рассматриваются гидрогеологические, физические и математические основы движения подземных вод, главным образом, для зоны активного водообмена. Принципы систематизации гидрогеологических условий и основы аналитических и численных исследований геофильтрации, влагопереноса и массопереноса в гидрогеологических системах. Значительное внимание уделено проблемам изучения гидродинамики естественных потоков подземных вод, прогнозированию их режима в районе водозаборов, гидротехнических сооружений, на мелиорируемых территориях, обработке опытно-фильтрационных исследований и наблюдений. Это имеет важное практическое значение. Главная задача курса ДПВ заключается в том, чтобы студент усвоил основные теоретические положения, составляющие объективную основу количественного изучения закономерностей движения подземных вод, получил необходимые знания о методах и способах количественного анализа различных форм движения воды в толщах земной коры, приобрел навыки в выполнении оценок при решении наиболее часто встречающихся практических задач. Для усвоения теоретического материала предлагаются контрольные вопросы в конце каждой лекции. Существующие учебники по ДПВ И.К. Гавича, В.А. Мироненко и В.М. Шестакова и настоящее учебное пособие следует рассматривать как дополняющие друг друга, так как объем учебника позволяет более детально излагать изучаемый материал. Настоящее пособие подготовлено в результате чтения автором лекций и ведения лабораторных занятий по ДПВ для студентов специальности "Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания" на кафедре гидрогеологии МГГРУ (МГРИ) в течение 25 лет. Автор выражает свою признательность профессорам кафедры гидрогеологии Данилову В.В., Крысенко А.М., руководителям ЗАО "Геолинк Консалтинг" профессорам А.А. Рошалю и И.С. Пашковскому, главному научному сотруднику ИВПА Н РФ профессору В.С. Ковалевскому, научному руководителю ЗАО "ГИДЭК" профессору В.Н. Язвину за обсуждение многих разделов пособия и полезные замечания. ЧАСТЬ 1 Гидродинамические основы геофильтрации Лекция № 1. Основные понятия и определения. Потоки подземных вод Динамика подземных вод (ДПВ) — теоретический раздел гидрогеологии, в котором исследуются закономерности движения подземных вод (ПВ) и разрабатывается математическая теория этого движения с целью количественной оценки условий формирования режима, баланса, ресурсов и запасов ПВ, изменяющихся под влиянием естественных и искусственных факторов. Как самостоятельный раздел гидрогеологии ДПВ был выделен в 30-х годах Г.Н. Каменским. Он сформулировал основные задачи, методы их решения, дал определение науки, издал учебник в 1935 году. До 60-х годов XX века ДПВ преимущественно изучала процессы фильтрации, т.е. движение жидкости в полностью насыщенной породе. В последние годы также изучаются инфильтрация — движение ПВ при неполном насыщении, и миграция — перенос вещества и энергии вместе с фильтрующей водой. ДПВ в своем развитии находится на стыке многих наук и активно развивается. ДПВ: 1. Естественные науки (физико-математические науки) — теоретическая база. 2. Геология (структурная геология, теория фильтрации, гидромеханика, геоморфология, литология). 3. Гидрология, метеорология — физика и математика уравнений математической физики, операционное исчисление, функции комплексного переменного. 4. Теория тепломассопереноса для расчетов процессов миграции. В отличие от ДПВ в гидромеханике и теории фильтрации упор делается на математический аппарат. Формулы не есть цель ДПВ, а только средство, при помощи которого решаются гидрогеологические задачи. Главное в ДПВ — установление закономерностей влияния геологических и гидрогеологических факторов на процесс движения ПВ, составление прогноза в конкретных гидрогеологических условиях для решения практических задач. Ключевые слова: уровень, инженерно-геологический изыскание, неоднородность, подземный, режим, поток вода, водопроводимость, поверхность, элемент, упорядоченный неоднородность, влагоперенос, приращение уровень, математический моделирование, режим фильтрация, подземный вод, площадь, грунтовый вода, исходный информация, зона аэрация, значение, грунтовой вод, участок, лента ток, инфильтрационный питание, обычный, прочий равный, конвективный-диффузионный перенос, понижение, счёт, расчёт, тип задача, откачка, равный, постоянный, расчетный, направление, наличие, радиус, положение уровень, оценка, изменение, нижележащий горизонт, снижение уровень, связанный, движение вода, зона, график, определение, знак производная, зависимость, борт долина, следующий, процесс, стационарный фильтрация, градиент, учебный пособие, решение, пв, движение, инфильтрационный, предел, фильтрационный сопротивление, нестационарный, задача эпигноз, использование, расчётный схема, однородный, расход идущий, род, река, полубесконечный поток, подъем уровень, начальный, предпосылка мятиева-гиринский, координата, сопротивление, порода, питание, вынос соль, глубинный питание, функция, прогнозный период, безнапорный вод, сут, кривая, среда, скорость, длина, линия, грунтов поток, подземный вода, разделяющий слои, подошва пласт, радиальный фильтрация, положение, комбинированный прослеживание, фильтр, время, водоносный пласт, дополнительный, преобладание осадок, сечение, двухпластовый система, выражение, понижение уровень, пласт, скорость фильтрация, вопрос, тип режим, мочь, дпв, вид, горизонт, закон, результат, уравнение, коэффициент анизотропия, удельный дебит, учёт, ось, коэффициент, стационарный, грунтовой, напор, взаимодействие вода, случайный составляющий, гу, фактор, дренаж, скважина, капиллярный кайма, линия ток, физико-химический взаимодействие, каменский, предпосылка дюпюи, безнапорный поток, расчет, изменение уровень, основа, область, расчетный схема, соленый вод, мощность, контур, случай, фильтрационный, перенос, качество графоаналитический, защищаемый территория, схема, вод, расстояние, лекция, депрессионный воронко, задача, образ, фильтрация вода, стационарный режим, подземный воды, перетекание, влажность, поток, уровнепроводности пласт, шестаков, неограниченный, точка, поверхностный водоток, линия напор, напорный, объём, часть, поверхность земля, уровень вода, конечный разность, баланс, система, гидрогеологический, метод, конус вынос, линейный, двойной трещиноватость, артезианский бассейн, свойство, повышение уровень, напорный вод, соотношение, режим уровень, рассеянный питание, стадий фильтрация, грунтовая воды, инфильтрация, произвольный сечение, естественный, строение, аверьянов, размер, зеркальный отображение, подпор, масса вода, гидродинамический, величина, формула, грунтовый, влияние, фильтрация, территория, тип, конвективный путь, водоносный, вертикальный, речной долина, элементарный объем, вблизи, междуречный массив, коэффициент фильтрация, схематизация, водоносный горизонт, вода, расход, слой, обратный задача, миграционный параметр, ненасыщенный зона, слоистый толща, вопрос лекция, поршневой вытеснение, период, расчётный, структура, параметр, слоистый пласт, граничный