8888

2

УДК 624.131.6

Хромова Т.С. Карты гидроизогипс и глубин залегания уровней грунтовых вод [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / Т. С. Хромова, Д. И. Зотов, Е. Н. Зотова; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород : ННГАСУ, 2016. – с. 77. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

В учебно-методическом пособии представлена методика построения карт гидроизогипс и глубин залегания уровней грунтовых вод по результатам выполненных инженерно-геологических изысканий в соответствии с требованиями нормативно-технической документации в области строительства и изысканий.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к практическим занятиям по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений.

© Хромова Т.С., 2016 © Зотов Д.И., 2016 © Зотова Е.Н., 2016

© ННГАСУ, 2016

3

4

Введение

Программа курса «Инженерная геология» для студентов строительных специальностей предусматривает изучение раздела «Инженерная гидрогеология», в состав которого входит построение и анализ специальных гидрогеологических карт. Карты рельефа зеркала грунтовых вод (карты гидроизогипс) являются важнейших источником гидрогеологической информации при анализе инженерно – геологических условий территории,

предназначенной для промышленного и гражданского строительства.

1. Общие сведения о гидрогеологической съемке территорий

При оценке инженерно-геологических условий территорий,

предназначенных для проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции промышленных и гражданских объектов, первостепенное значение имеет изучение их гидрогеологических условий.

Геологическая съемка представляет собой комплекс исследований,

целью которых является составление гидрогеологических карт территории.

Существует три типа гидрогеологических съемок:

- мелкомасштабная (1:1 000 000 – 1:500 000), результатом которой является расчленение разреза на водоносные горизонты и комплексы,

горизонты, водоупоры, дается общая оценка качества подземных вод, оценка общих условий питания и разгрузки подземных вод;

- среднемасштабная (1:200 000 – 1:100 000) ставит задачей изучение режима подземных вод, физико-геологических явлений, инженерно-

геологических условий территории, часто производится ориентировочный подсчет эксплуатационных запасов подземных вод;

- крупномасштабная (1:50 000 – 1:10 000) производится для целей водоснабжения, на площадях развития отдельных типов минеральных вод,

для целей мелиорации территории, в связи с крупным гидротехническим строительством, на участках строительства крупных шахт, рудников и т.д.

5

По своему назначению и содержанию гидрогеологические карты,

составляемые в процессе инженерно-геологической съемки, делятся на:

-общие – для полной характеристики гидрогеологических условий территории;

-специальные – для решения какой-либо узкой, поставленной предварительно перед исследованием задачи (водоснабжение строительного объекта, осушение котлована и т.п.).

Наибольший интерес и практическое значение для инженерных целей имеют карты гидроизогипс и карты гидроизопьез.

Карта гидроизогипс – карты, отображающие положение безнапорной поверхности (зеркала) грунтовых вод. По карте гидроизогипс можно определить направление течения подземного потока, гидравлический градиент (уклон) на различных участках и другие задачи.

Гидроизогипсы – линии на гидрогеологической карте, соединяющиеся точки с одинаковыми абсолютными или относительными отметками уровней грунтовых вод.

Карта гидроизопьез – карты, отображающие положение условной пьезометрической линии напорных вод.

Гидроизопьезы – линии на гидрогеологической карте, соединяющиеся точки с одинаковыми абсолютными отметками пьезометрических уровней напорных вод.

2. Методика построения карт гидроизогипс

Для построения карты гидроизогипс замеряют уровень грунтовых вод в ряде точек на площади распространения водоносного горизонта (в

скважинах, шурфах, колодцах), причем замеры производят в возможно более короткий отрезок времени, т.к. поверхность грунтовых вод может испытывать суточные, сезонные и годовые колебания. Карту гидроизогипс целесообразно составлять по результатам одновременных или близких по времени (один – два дня) замеров.

6

Наибольшее практическое значение имеют карты гидроизогипс,

составленные на даты максимального и минимального положений уровней грунтовых вод.

Построение гидроизогипс производят точно так же, как и построение горизонталей на топографических картах. Для каждой наблюдательной точки рассчитывается абсолютная отметка уровня грунтовых вод:

H B = H з - h , где

HB – абсолютная отметка поверхности воды, м;

HЗ – абсолютная отметка поверхности земли, м; h – глубина залегания зеркала грунтовых вод, м.

Полученные отметки наносятся на топографическую основу и по ним методом интерполяции определяют точки прохождения гидроизогипс между двумя выработками. Точки с одинаковыми абс. отметками соединяют плавными линиями.

По карте гидроизогипс определяют направление движения грунтовых вод, уклон потока, расход потока для любого участка, глубину залегания уровней грунтовых вод. Направление потока всегда будет перпендикулярно к гидроизогипсам, т.к. грунтовые воды могут передвигаться только от более высоких отметок к более низким. По линии гидроизогипс движения грунтовых вод не происходит. Линии, указывающие на направление движения грунтовых вод, называются линиями тока. Линии тока нормальны гидроизогипсам.

Рисунок 2.1 – Положение линии тока относительно гидроизогипс

7

По взаимному расположению гидроизогипс и линий тока потоки грунтовых вод разделяют на плоские, радиальные (сходящиеся и расходящиеся) и криволинейные.

Вплоском потоке гидроизогипсы в плане имеют вид параллельных прямых и линии тока при пересечении с ними образуют сеть прямоугольников. Плоский поток может иметь место в междуречьях; между рекой и дреной, текущими параллельно; в случае дренирования грунтовых вод горизонтальными выработками (канавами, штольнями).

Врадиальном потоке гидроизогипсы представляют собой систему кривых линий, а линии тока имеют вид радиусов. Наиболее наглядным примером радиального потока может быть приток воды в колодец или скважину во время интенсивного водоотбора. Радиальный поток может быть

расходящимся (например, возле излучины реки) и сходящимся (к

водозабору). При расходящемся потоке ширина его по направлению движения увеличивается, а при сходящемся, наоборот, уменьшается.

Грунтовый поток, направленный к местам разгрузки, образует

криволинейную поверхность.

Рисунок 2.2 – Форма потоков грунтовых вод

а– плоский; б – радиально расходящийся; в – радиально сходящиеся;

г– криволинейный

Уклон потока грунтовых вод определяется отношением разности

отметок в двух точках к расстоянию между ними:

8

Y H1 H 2 , где

L

Y – уклон потока;

Н1 и Н2 – абсолютные отметки уровня воды в соседних точках, м;

L – расстояние между точками, м.

Расход грунтового потока для любого его участка определяется по формуле Дарси:

Q=Y×K×h×B, где

Q – расход грунтового потока (количество воды, фильтрующееся через поперечное сечение грунтового потока в единицу времени), м3/сут;

Y – уклон потока;

К – коэффициент фильтрации пород, м/сут; h – мощность потока, м;

В– ширина потока, м.

Оналичии гидравлической связи грунтовых и поверхностных вод можно судить по характеру сопряжения гидроизогипс с водоемами (рисунок

2.2).

а б в

Рисунок 2.2 – Характер взаимосвязи грунтовых вод с поверхностными водотоками а – плоский поток (нет гидравлической связи между поверхностными и грунтовыми водами);

б– расходящийся поток (питание грунтовых вод за счет поверхностных вод);

в– сходящийся поток (питание поверхностных источников за счет подземных вод)

9

3. Пример построения карты гидроизогипс

По абсолютным отметкам уровня воды в скважинах составить карту гидроизогипс в масштабе 1:5000. Скважины образуют сеть квадратов со стороной каждого квадрата 200 м. Отчет скважин идет по горизонтальным рядам слева направо. В каждом ряду 5 скважин. Сечение гидроизогипс через

1 м.

На карте гидроизогипс необходимо:

а) Определить направление движения грунтовых вод; установить характер связи с поверхностными водами (предварительно, река протекает с С-З на Ю-В);

б) Определить уклон грунтового потока на участке скважин 1-11.

в) Рассчитать расход грунтового потока на участке скважин 1 - 11 при следующих исходных данных: коэффициент фильтрации (kф) составляет 2,5

м/сут; мощность грунтового потока (h) - 5,6 м.

Выполняем задание в следующей последовательности.

1. Строим схему расположения скважин в масштабе 1:5000. Для этого,

на лист миллиметровой бумаги формата А3 наносим 25 гидрогеологических скважин (1 - 25). Расстояние между скважинами 200 м. В каждом горизонтальном ряду 5 скважин, горизонтальных рядов 5. Скважины образуют квадрат 16 ×16 см. У каждой скважины пишем дробь: в числителе

ееномер и в знаменателе – абсолютную отметку зеркала грунтовых вод, м.

2.Интерполируя абсолютные отметки уровня грунтовых вод и соединяя одинаковые отметки, строим гидроизогипсы (сечение через 1 м).

3.Определяем направление движения грунтового потока путем построения наиболее характерных линий тока. Каждую линию тока начинают строить на гидроизогипсе с самой высокой абсолютной отметки

(рисунок 3.1).