- •Предисловие
- •Введение
- •Глава I развитие гидрогеологии и инженерной геологии
- •Глава II вода в атмосфере и на поверхности земли
- •Влажность воздуха
- •Температура воздуха
- •Атмосферные осадки
- •Испарение
- •Инфильтрация
- •Глава III вода в земной коре состояние воды в земной коре, понятие о подземных водах
- •Теории происхождения и формирования подземных вод
- •Глава IV физико-механические и водные свойства пород температурные зоны в земной коре
- •Механический (гранулометрический) состав горных пород
- •Виды воды в горных породах
- •Водные свойства горных пород
- •Механические свойства горных пород
- •Глава V
- •Классификация подземных вод
- •Верховодка
- •Грунтовые воды
- •Артезианские воды
- •Трещинные и карстовые воды
- •Подземные воды в районах многолетней мерзлоты
- •Минеральные воды
- •Режим подземных вод
- •Влияние леса и болот на режим подземных вод
- •Глава VI
- •Физические свойства подземных вод
- •Химический состав подземных вод
- •Химический анализ воды; отбор проб для анализа
- •Формы выражения химического анализа воды
- •Химическая характеристика и классификации подземных вод
- •Глава VII
- •Основные законы движения подземных вод
- •Расходы потока подземных вод и построение кривой депрессии
- •Приток воды к водозаборным сооружениям
- •Движение подземных вод в трещиноватых породах
- •Определение водопритока в карьеры
- •Глава VII!
- •Гидрогеологические наблюдения при разведочных работах
- •Определение водопроницаемости горных пород
- •Определение скорости движения подземных вод
- •Глава IX обводненность месторождений
- •Классификация месторождений полезных ископаемых по гидрогеологическим условиям и степени обводненности
- •9 Богомолов г. В. 257
- •Глава XI
- •Глава XII
- •Водоснабжение
- •Оценка запасов подземных вод и их охрана
- •Искусственное восполнение запасов подземных вод
- •Орошение
- •Осушение
- •Глава XIII
- •Глава VIII. Гидрогеологические исследования 227
- •Глава IX. Обводненность месторождений полезных ископаемых и борьба
- •Глава XI. Главнейшие физико-геологические явления, связанные с деятель ностью поверхностных и подземных вод 267
- •Глава XII. Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования
- •Глава XIII. Применение геофизических методов при гидрогеологических и
Движение подземных вод в трещиноватых породах
Движение воды в трещиноватых породах существенно отличается от фильтрации в зернистых породах, если трещины широкие и не заполнены глинистым материалом. В этом случае возникают большие скорости движения подземных вод, которые могут достигать сотен и тысяч метров в сутки, в тысячи раз превышая скорости движения подземных вод в песчаных породах.
А. А. Краснопольский в движении воды в трещиноватых породах усматривает «аналогию с движением воды в сложной системе закрытого водопровода». Он считает, что для практических расчетов движения подземных вод в трещиноватых породах можно применять тот же закон, что и для движения воды в трубах и каналах, т. е. закон турбулентного движения, по которому скорость прямо пропорциональна корню квадратному из уклона, и предлагает использовать следующую видоизмененную формулу Шези:
(VII-54)
где Vi — средняя скорость движения воды в трещинах; /Сш — коэффициент скорости передвижения воды в трещинах.
Умножив обе части формулы (VII.54) на коэффициент живого сечения п, близкий к коэффициенту пористости, и на площадь сечения потока F, получим величину расхода:
По_аналогии е фильтрацией в зернистых породах величину КтП-У 1 можно рассматривать как некоторую приведенную скорость, соответствующую скорости фильтрации; ее получают делением расхода Q на общую площадь сечения потока F:
Приравняв Кшп к Kh, получим формулу, приведенную в VI главе:
где Kh можно назвать коэффициентом водопроводимости. Как v, так и Kh являются величинами, приведенными к общей площади сечения трещиноватого массива, а не к площади пористого пространства в нем, поэтому v и Kh представляют собой, как и в случае зернистых пород, условные величины.
221
Следует заметить, что «приведенность» v и Кь., по данным Г. Н. Каменского, проявляется очень резко: отношение действительной скорости движения воды в трещинах к скорости фильтра-
ции v, равное — , при небольшой общей пористости или скважно-п
сти породы достигает значительной величины, гораздо большей, чем в песчаных грунтах.
А. А. Краснопольский применил свою формулу для составления уравнения притока воды к грунтовым и артезианским колодцам.
Для любого цилиндрического сечения потока, направленного к грунтовому колодцу, можно на основании тех же соображений, что и при выводе уравнений Дюпюи, написать:
где обозначения те же, что и в уравнении Дюпюи. Преобразовав формулу, получим:
При небольших понижениях уровня по сравнению с общей мощностью горизонта (Я) формула приобретает иное выражение:
Для артезианского колодца дифференциальное уравнение потока имеет вид
Преобразовав формулу, получим:
Принимая z/2=#; yi = h; x2 = R; Xi = r, получим:
(VII-59)
222
Поглощающие колодцы и канавы в зернистых и трещиноватых породах. Поглощающие выработки устраиваются при проведении опытов по наливу или нагнетанию воды для определения фильтрационных свойств пород в связи со строительством гидротехнических сооружений. В некоторых районах эти выработки используются для оценки водопоглощения при устройстве на сухих породах полей фильтрации сточных вод, при спуске в водоносные горизонты незагрязненной промышленной и хозяйственной воды для увеличения запасов подземных вод.
При наливе воды в грунтовый колодец вокруг него, как и при откачке, образуется -воронка депрессии,' выпуклостью обращенная не вверх, а вниз.
Рис. 104. Поглощающий грунтовый совершенный колодец
В данном случае величина h соответствует столбу воды в колодце в момент налива, а Я — естественному уровню воды в водоносном горизонте. Радиус влияния поглощающего колодца определяется расстоянием, на которое распространяется изменение естественного уровня воды. По аналогии с формулой для притока воды к колодцу можно получить следующее выражение для вычисления поглощения воды колодцем:
где обозначения те же, что и выше.
Поглощающие колодцы могут быть совершенными (рис. 104), когда они доведены до водоупора, и несовершенными, когда водоносный горизонт вскрыт ими лишь частично (рис. 105). Как и обычные колодцы, поглощающие колодцы могут иметь не только проницаемое дно, но и проницаемые стенки.
Водопоглощение может осуществляться также в напорном водоносном горизонте. В этом случае формула величины водопоглощения выводится примерно так же, как и формула притока воды к артезианскому колодцу, с той лишь разницей, что при удалении
223
от поглощающего колодца величина уровня воды постепенно уменьшается. Конечная формула расхода на водопоглощение для напорного колодца имеет следующий вид:
(VII-61)
где h — уровень воды в колодце при наливе или нагнетании; Я — уровень воды в наблюдательной выработке, заложенной на расстоянии R от опытного колодца; т — мощность артезианского горизонта.
Рис. 105. Поглощающий грунтовый несовершенный колодец
Для водопоглощения может быть использована канава. При этом единичный расход воды из канавы (т. е.' водопоглощение на 1 м длины канавы) q может быть вычислен по формуле
где h — уровень воды при наливе в канаву; Я— первоначальный уровень воды в канаве; остальные обозначения те же, что и выше,