1.3. Картирование гидродинамических ловушек

Под гидродинамической ловушкой понимают такой участок, где создаются гидродинамические условия, благоприятные для поступления, накопления и аккумуляции вещества, в том числе и загрязняющих компонентов, в потоке подземных вод. Такие условия создаются в следующих случаях:

• при резком уменьшении градиента потока на порядок и более;

• при смене направления движения на противоположное (скорость фильтрации равна нулю);

• при разветвлении потока на три и более составляющих;

• при смене латерального потока на вертикальный (или наоборот).

Местоположение таких участков устанавливается на основе анализа карты гидроизогипс, при котором обращается внимание на форму гидроизогипс и расстояние между смежными изолиниями, анализируется направление движения потока. С этой целью в соответствии с правилами построения гидродинамических сеток проводят раздельные линии напора и линии тока, выделяя зоны с одинаковой структурой потока. Затем в пределах каждой зоны выделяют участки с различными градиентом, числовое значение которого показывают на карте, и направлением потока.

В зависимости от типа взаимодействия с зоной аэрации все ловушки подразделяются на фильтрационные (мощность зоны аэрации не менее 5 м) и инфильтрационными (мощность зоны аэрации более 5 м).

В зависимости от места положения ловушек в поле гидродинамических структур потока они подразделяются на следующие типы:

• ложбина внутреннего латерального стока;

• подземный водораздел;

• седловина потока;

• полюс;

• мертвая зона.

Ложбина стока связана с радиально-сходящейся структурой потока и располагается во внутренней его части, где занимает плоское дно. Этот участок с минимальным уклоном является зоной аккумуляции вещества.

Подземный водораздел формируется под воздействием вертикального инфильтрационного потока, который идет через зону аэрации. Этот тип ловушки подразделяется на два подтипа – водораздельные плато и хребты. Их местонахождение зависит от геометрической формы и расположения объектов, формирующих вертикальные поток.

Водораздельное плато представляет собой плоский достаточно изометричный подземный водораздел, который формируется под массивами орошения, между крупными магистральными водотоками с инфильтрационной или капиллярно-инфильтрационной гидравлической связью с грунтовыми водами. Водораздельные плато встречаются как в перьевых, так и в радиальных структурах при различной глубине залегания уровня грунтовых вод. Они могут быть связаны как с природными (инфильтрация атмосферных осадков, инфильтрация сезонного поверхностного стока через дно оврагов и поверхностных водотоков при глубоком положении УГВ) так и с техногенными факторами (потери воды на городских и промышленных объектах).

Водораздельные хребты приурочены к линейно-вытянутым каналам или рекам, питающим грунтовые воды при значительной глубине их залегания от дна водотока.

Седловина потока образуется в местах слияния верховий нескольких элементарных радиальносходящихся и радиальнорасходящихся потоков и имеет относительно плоскую поверхность.

Полюс – это особая гидродинамическая точка потока. Здесь латеральная скорость потока равна нулю и существует только вертикальное движение вглубь потока.

Мертвая зона – это тоже особая гидродинамическая область, где наблюдается смена направления движения воды на противоположное. В результате формируется застойная область, где практически движение отсутствует. Такие зоны локализуются под питающими или дренирующими водотоками с высокой степенью гидродинамического несовершенства вреза их в подземный поток значительной мощности.