Задание 5

ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ КАРТЫ ГИДРОИЗОГИПС И ГИДРОИЗОБАТ

Используя таблицы 5.1, 5.2, построить карту гидроизогипс и гидроизобат в масштабе 1:500, определить уклон I и скорость V и действительную скорость Vd подземного потока между скважинами 1-5 и 5-12 при Кф = 10,5 м/сут, n = 0.41. Выделить участки с глубиной залегания УГВ менее 2 м. Приняв величину подъема УГВ из таблицы 5.3 на карте изолиний рельефа оконтурить возможные участки заболачивания и подтопления территории. Рассчитать проектную глубину совершенного колодца в центре квадрата между скважинами 6-7 и 1-12 при мощности водоносного горизонта 3 м, показать уровни грунтовых вод до и после подъема, объяснить возможную причину изменения УГВ.

Карта гидроизогипс строится для горизонтов грунтовых вод (ГГВ) и является графическим изображением их поверхности. Для ее построения замеряют глубины залегания УГВ по горным выработкам (колодцам, шурфам, скважинам) и естественным выходам (источникам). Измеренные глубины залегания УГВ пересчитывают на абсолютные отметки по формуле:

(5.1)

где Н - абсолютная отметка УГВ, м; Нус - абсолютная отметка устья скважины или поверхности земли, м; d - глубина залегания УГВ в скважине, м (для источника равна 0).

Так как горизонт грунтовых вод обычно не перекрыт водоупором, а водопроницаемый пласт заполнен не всю свою мощность, поэтому поверхность грунтовых вод (УГВ) является свободной, ненапорной. При вскрытии такого горизонта скважиной или колодцем их уровень устанавливается на той глубине, на которой они были встречены. Области питания и распространения грунтовых вод, как правило, совпадают. В зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания: в сухое время и засушливые годы он понижается, в дождливое время и влажные годы повышается. Уровень грунтовых вод зависит также от атмосферного давления. Из-за незначительных глубин залегания, грунтовые воды часто подвержены загрязнению.

Поверхность грунтовых вод носит название зеркала (скатерти) грунтовых вод. Относительно однородные по литологическим особенностям и водным свойствам пласты горных пород, содержащие грунтовые воды, называются водоносным горизонтом. Водонепроницаемая порода, подстилающая водоносный пласт называется – водоупором (ВУ). Мощность ГГВ (h) будет определяется расстоянием по вертикали от УГВ до кровли подстилающего водоупорного пласта.

Карта гидроизогипс строится на топографической основе, а при ее отсутствии горизонтали рельефа проводят по абсолютным отметкам устьев скважин. Горизонтали и гидроизогипсы проводят методом интерполяции.

Линии, соединяющие точки с одинаковой абсолютной отметкой поверхности УГВ - называются гидроизогипсами или линиями равных напоров. Система этих линий, построенная для любого участка территории, характеризует положение (абсолютные отметки) реально существующей поверхности грунтового водоносного горизонта, а также распределение напоров грунтовых вод в пределах рассматриваемого участка. Эта поверхность, как правило, в сглаженной форме «повторяет» поверхность земли, снижаясь от возвышенных (междуречных) участков территории к дренирующим понижениям в рельефе. Движение грунтовых вод происходит по нормали к смежным гидроизогипс, от больших отметок к меньшим, линия, проведенная таким образом называется линией тока. Совокупность линий тока и системы гидроизогипс образует гидродинамическую сетку потока. Гидродинамическая сетка является основой для проведения расчетов скоростей и расходов фильтрационного потока.

По карте грунтовых вод в гидроизогипсах и линиях тока можно определить следующие необходимые для практики данные:

1. Направление течения и уклон грунтового потока I, где H₁ и Н₂ абсолютные отметки смежных гидроизогипс, м; L - расстояние между гидроизогипсами по нормали с учетом масштаба карты:

(5.2)

2. Глубину залегания грунтовых вод (d, м) в любой точке или на любом участке. Глубина в любой точке рассчитывается по разности между отметкой горизонтали поверхности земли и отметкой гидроизогипсы в данной точке. Аналогично находят пределы глубин залегания грунтовых вод на том или ином участке. Нг – абсолютная отметка горизонтали рельефа, Н – абсолютная отметка УГВ (гидроизогипса):

(5.3)

3. Мощность водоносного пласта на карте гидроизогипс можно определить только тогда, когда на ней кроме горизонталей поверхности и гидроизогипс нанесены также горизонтали поверхности водоупорного ложа. Разность между отметкой гидроизогипсы и отметкой горизонтали водоупорного ложа и определяет мощность водоносного пласта

4. Характер залегания грунтовых вод и соотношение его с рельефом поверхности. Связь с поверхностными водами (реками, озерами, водохранилищами и др.) устанавливается по абсолютным отметкам гидроизогипс. Если подземный поток направлен в сторону водных объектов, то подземные воды питают поверхностные и наоборот.

5. Условия питания определяются по положению гидроизогипс. Участки с их высокими отметками указывают места питания грунтовых вод, а с нулевой глубиной - места их разгрузки (выхода на поверхность).

6. Скорость подземного потока определяется по формуле (5.4), К коэффициент фильтрации м/сут, I - уклон:

(5.4)

7. Действительная скорость подземного потока определяется по формуле (5.5), где n – пористость в долях единиц:

(5.5)

8. Расход грунтового потока Q по формуле (5.6), где F площадь поперечного сечения, в данной работе F рассчитывается для двух соседних скважин исходя из масштаба карты, при мощности водоносного горизонта m = 3м.

(5.6)

Уровень грунтовых вод подвержен колебаниям, поэтому и карта гидроизогипс отражает действительное положение зеркала грунтовых вод только на тот момент (день, неделя), в который проводились замеры, послужившие основанием для построения данной карты.

Карта гидроизобат (глубин залегания грунтовых вод) строится на той же основе, что и карта гидроизогипс. Изобаты - линии, соединяющие точки с равными глубинами залегания УТВ. Их проводят через точки пересечения горизонталей и гидроизогипс, имеющие одинаковые разности отметок или непосредственно по замерам глубин залегания УТВ. На карте выделяются штриховкой или цветом участки с глубиной залегания УГВ менее 2, 2-3, 3-4 м и т.д.

Таблица 5.3

Величина повышения уровня грунтовых вод на исследуемой территории

Вариант	Повышение УГВ, м	Вариант	Повышение УГВ, м
1	3	9	3
2	2	10	2,5
3	2	11	4
4	3,5	12	3
5	2,5	13	1,5
6	2	14	2
7	3	15	3
8	3