1.4. Картирование участков потока с различной величиной напорного градиента

Градиент потока является главной энергетической характеристикой влаго-и массопереноса, а характер его изменения по картируемой площади отражается картой изопьез. Для грунтовых вод пьезометрическая поверхность является общей границей, на которой происходит взаимосвязь двух потоков воды, вертикального и латерального, поэтому градиент латерального потока в обобщенном виде характеризует гидродинамическую обстановку, в которой осуществляется массоперенос вещества из ЗА в грунтовый поток и дальнейшее его движение по потоку.

При однородном строении пласта карта латеральных градиентов потока одновременно характеризует изменение скорости фильтрации _vф и действительных скоростей u, с которыми осуществляется конвективный перенос загрязняющего вещества, т.к.:

v_ф = k·J u= v_ф/n_a

Отражение характера изменения этого показателя на карте производится выделением зон, в пределах которых вычисленный по карте гидроизогипс с учетом масштаба карты гидравлический градиент имеет значения, различающиеся в 1,5 и более раз.

1.5. Выделение локальных потоков

По карте гидроизогипс анализируют форму регионального потока, определяют местоположение его основных внешних областей питания и разгрузки. На этом фоне выделяют потоки, которые формируются под влиянием воздействием локальных источников питания природного и техногенного происхождения. Они могут иметь иную направленность, другие градиенты по сравнению с региональным потоком и часто приводят к изменению структуры потока и определяют положение ловушек. Локальные потоки могут видоизменяться во времени, что может свидетельствовать о нестабильности гидродинамической ситуации. На карте локальные потоки выделяются гидродинамической сеткой, в которой линии тока показываются другим знаком, чтобы отличить их от направления регионального потока.

1.6. Установление типов гидродинамических взаимодействий грунтового потока с зоной аэрации

Под гидродинамическим взаимодействием грунтового потока с вертикальными потоками, поступающими из зоны аэрации на его поверхность, понимается совокупный процесс вертикального водообмена с атмосферной влагой, почвой, растительностью и поверхностными водотоками. Этот процесс протекает в определенной инфильтрационной обстановке, формирующейся под воздействием совокупности факторов:

• состав и проницаемость пород зоны аэрации;

• мощность зоны аэрации (глубина залегания УГВ);

• водно-физические свойства и естественная влажность пород зоны аэрации;

• поле скоростей горизонтального потока, определяющее интенсивность отвода вертикальных потоков, поступающих из зоны аэрации;

Выделение типов гидродинамических взаимодействий предопределяет те гидродинамические и гидрогеохимические процессы и обстановки, в которых протекает процесс массопереноса вещества с поверхности земли через зону аэрации, его поступление к поверхности грунтовых вод и транспортировку латеральным потоком. Возможный механизм и обстановка массопереноса зависят также от того, каким образом – непосредственно или опосредованно – связаны латеральный и вертикальный потоки.

Картирование типов гидродинамических взаимодействий вертикального и горизонтального потоков ведется в следующей последовательности:

1. на карту гидроизогипс выносятся границы зон глубин залегания УГВ, соответствующие градациям: менее 5 м; от 5 до 10 м; более 10 м;

2. в соответствии с этими градациями устанавливается следующая классификация типов взаимодействий:

• гидравлический тип - при мощности зоны аэрации менее 5 м- характеризуется сезонной направленностью, чуткой реакцией на интенсивность поступления влаги с поверхности, преимущественно гидравлической (при влажности, близкой полной влагоемкости) или капиллярно-гидравлической (при влажности более максимальной молекулярной влагоемкости) формой влагопереноса и наиболее вероятным конвективным массопереносом; этот тип связи возникает, если русло поверхностного водотока прорезает или вскрывает верхнюю часть потока подземных вод или дно водотока находится на глубине менее 5 м от уровня грунтовых вод; все воздействия – естественные и техногенные – быстро передаются от поверхностного водотока к подземным водам, поэтому при схематизации гидрогеологических условий проходящие в этой зоне поверхностные водотоки могут рассматриваться как ГУ первого рода;

• капиллярно-инфильтрационный тип – при мощности зоны аэрации (ЗА) от 5 до 10 м - характеризуется капиллярно-пленочным и капиллярно-гравитационным влагопереносом, конвективным и дисперсионным массопереносом; в зависимости от динамики процессов влагопереноса в этих зонах могут со временем появиться участки с высокой степенью экологического риска;

• инфильтрационный тип – при мощности ЗА более 10 м – характеризуется слабой зависимостью движения влаги от количества воды, поступающей в данное время на поверхность земли, поэтому с экологических позиций этот тип связи является наименее опасным.

3. указанные в п. 2 типы взаимодействий наносятся на карту специальным знаком;

4. аналогичные участки гидродинамической связи с грунтовыми водами специальным выделяются по длине поверхностных водотоков путем сопоставления средних отметок уровня воды в водотоке, глубины воды в нем и глубины залегания УГВ вблизи водотока