Контрольная работа по "Геологии"

В соответствии с  изложенным в природных условиях следует учитывать возможность фильтрации подземных вод через относительно водоупорные глинистые отложения.

Структура фильтрационного потока

Для описания структуры  потока используется гидродинамическая  сетка, которая состоит из линий  напора и линий тока.

Общей структурной  формой является пространственный (3-х  мерный) поток ,гидродинамическая сетка которой деформируется по З-м пространственным координатам.

Анализ пространственных потоков сложен и такой анализ встречается редко. Основными формами  потока, широко используемыми в гидрогеологических расчетах - плоские (двумерные) потоки в вертикальном сечении (профильные) и в плане (плановые), для которых  характерна деформация гидродинамической  сетки в какой-либо одной плоскости.

В профильных потоках  деформации линий тока происходят в  вертикальной плоскости, а в плане  поток имеет плоско-параллельный характер, т.е. в атом случае линии тока в плане параллельны друг другу. Пример - фильтрация в основании плотин.

В плановых потоках  деформаций линий токов - в плане, а в вертикальном сечении поток  носит плоско-параллельный характер. Такие условия характерны для потоков большой протяженности, длина которой значительно превышает их мощность.

Наиболее простой  структурной формой является линейный (одномерный) поток, движение которого происходит в одном направлении.

В плановом потоке удобно вместо V фильтрации использовать понятие удельного расхода потока q , который представляет собой исход  планового потока шириной I м; т.е. площадь  поперечного сечения для удельного  расхода численно равна мощности пласта. При однородном строении пласта по вертикали для записи удельного  расхода мощности используется ф. Дэрси, полагая Q=q, ω=m, т.е.

q= кт *У = TУ

T [м2 /сек]-проводимость  потока - удельной расход потока  при единичном градиенте Для планового потока, состоящего из различной проницаемости

q=q1+q2+…=(K1 m1+K 2m2+…)Y т.е. T= K1 m1+K 2m2+…

Тогда средний (средневзвешенный)

Кср=T/m = (K1 m1+K 2m2+…)/m

Таким образом элементы Фильтрации потока :

пьезометрический  напор H=p/γ +z;напорный градиент dh/dl ;линии равных напоров;линии токов;скорость фильтрации.

Понятие об установившейся и неустановившейся фильтрации подземных  вод.

Фильтрация подземных  вод в пористой или трещиноватой среде горных пород может иметь  установившийся или неустановившийся характер Строго говоря, движение подземных  вод в горных породах всегда является в той или иной мере неустановившимся , т.е. переменным во времени. Неустановившееся движение проявляется в изменениях уровня подземных вод, что обусловливает изменения напорных градиентов, скоростей фильтрации и расхода подземного потока. Изменения эти могут быть вызваны влиянием естественных или искусственных факторов, определяющих условия питания, движения и разгрузки подземных вод. К числу таких факторов можно отнести неравномерное выпадение и инфильтрацию атмосферных осадков, колебания горизонтов поверхностных водоемов, паводки на реках, сооружение и функционирование водохранилищ и каналов, процессы орошения и осушения земельных территорий, откачки подземных вод из скважин и горных выработок, захоронениесточных вод и др. В районах, где условия питания и разгрузки подземных вод изменяются во времени незначительно, движение подземных вод можно рассматривать как установившееся, т.е. практически не изменяющееся во времени. При установившейся фильтрации уровни и скорость движения подземных вод в одних и тех же точках не изменяются во времени, являясь лишь функцией координат пространства. H,Y,V=const.

Установившееся  и неустановившееся движение подземных  вод наблюдается как в безнапорных, так и в напорных водоносных горизонтах. Особенно резко выраженный неустановившийся характер носит движение подземных  вод в первый период работы водозаборных сооружений

При этом следствием неустановившегося движения в безнапорных  водоносных горизонтах является осушение части водоносного горизонта (в  пределах создаваемой депрессии), происходящее при понижении уровня в процессе откачки вода. Осушение пласта в  зоне влияния откачки происходит постепенно, вызывая изменение уровня, скорости движения и расхода подземного потока.

При изучении условий  движения подземных вод неглубоких безнапорных водоносных горизонтов упругие свойства воды и горных пород  обычно не учитываются, а соответствующий  этому режим фильтрации называется жестким.- n,γ=const.

В напорных водоносных горизонтах неустановившееся движение определяется упругими свойствами воды и горных пород. При вскрытии напорных вод скважинами и снижении напоров  при откачках происходит разуплотнение  воды с одновременным упругим  расширением пород, под влиянием чего вода как бы выдавливается из пласта в скважины (водозаборные сооружения). Так возникает своеобразный режим  подземных вод, соответствующий  неустановившемуся характеру их фильтрации.

Помимо упругих  свойств воды и горных пород на неустановившееся движение в напорных водоносных горизонтах могут оказывать  влияние и иные факторы;, в том числе приток води из других горл-зонтов или осушение водоносного пласта в области его выхода на поверхность. При наличии постоянно действующих поверхностных источников питания, с которыми гидравлически связаны напорные водоносные горизонты, и интенсивного поступления в них воды из соседних слоев движение подземных вод стабилизируется и со временем приобретает характер установившегося. Y,V =const.

Гидродинамические расчеты по прогнозу и оценке условии  неустановившейся Фильтрации подземных  вод выполняются с учетом фактора  времени. При этом исковые значения параметров потока подземных вод  определяется как функции координат  пространства времени.

Определение направленности и скорости движения подземных вод.

Направление движения подземных вод легко устанавливается  при наличии карт гидроизогипс (либо гидроизопьез) по изучаемым водоносным горизонтам. По таким картам направление движения подземных вод определяется линиями токов, проведенным перпендикулярно, к линиям равного напора гидроизогипсам или гидроизопьезам по уклону потока.

По отсутствии карт, отражающих положение свободной  или пьезометрической поверхности  подземных вод, для определения  направления их движения необходимо иметь не менее трех выработок, чтобы  установить отметки уровня подземных  вод. Выработки желательно располагать по углам равностороннего треугольника с длиной стороны от 50 до 200 метров(чем меньше уклон потока, тем больше расстояние между скважинами). По известным или установленным отметкам уровня подземных вод путем интерполяции составляется план изолинии свободной или изотермической поверхности определяется направление движения потока по линиям токов.