МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ухтинский государственный технический университет (угту)

Кафедра ГНГ

Методические указания

к лабораторным работам для студентов 3 курса

специальностей 130201 – Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых; 130202 – Геофизические методы исследования скважин

по дисциплине «Гидрогеология и инженерная геология»

Ухта 2011

УДК 553. 98 (075. 8)

О-35

Овчарова, Т. А.

Гидрогеология и инженерная геология [Текст] : методические указания / Т. А. Овчарова. – Ухта: УГТУ, 2011. – с.

Методические указания, предназначенные для студентов I11 курса специальностей

130201 – Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых; 130202 – Геофизические методы исследования скважин по дисциплине «Гидрогеология и инженерная геология» содержат основные темы лабораторных занятий по дисциплине «Гидрогеология и инженерная геология»: уравнение водного баланса, обработка и систематизация химических анализов природных вод с целью оценки их качества и агрессивности, составление и чтение гидрогеологического разреза.

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры геологии нефти и газа от 05.10.2011г., протокол № 2.

Рецензент: Кулешов В. Е., к.т.н., доцент кафедры геологии нефти и газа Ухтинского государственного технического университета.

Редактор: Терентьев С. Э., инженер ИВЦ Ухтинского государственного технического университета.

В методических указаниях учтены предложения и замечания рецензента и редактора.

План 2011 г., позиция

Подписано в печать 2011 г. Компьютерный набор.

Объем 34 с. Тираж 50 экз. Заказ №

© Ухтинский государственный технический университет, 2011

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, д. 13.

Оглавление

1. Водный баланс……………………………………………………………….4

2.Обработка и систематизация химических анализов природных………….7

3. Составление и чтение гидрогеологических разрезов…………………… 12

Библиографический список 32

1. Водный баланс

Соотношение за какой-либо промежуток времени (год, декаду, месяц) прихода, расхода и аккумуляции (изменения запаса) воды в целом для всей поверхности Земли или для её регионов называется водным балансом. Понятие «водный баланс» используется для количественной оценки процесса круговорота воды в природе и вместе с тем лежит основой для получения представления о водных ресурсах Земли.

В водном балансе Земли основными элементами являются атмосферные осадки, испарение и сток.

В общей форме уравнение водного баланса для замкнутого речного бассейна за произвольно взятый период времени выведено М.А. Великановым:

, (1.1)

где х - осадки на площади водосбора, мм,

у – речной (поверхностный вместе с подземным) сток, мм,

z – испарение за вычетом конденсации, мм,

u – положительное или отрицательное значение всех сумм изменений запасов влаги (например, подъем или падение уровня грунтовых вод), мм,

- водообмен данного бассейна с соседними, мм.

Среднемноголетнее уравнение:

X₀ = Y₀ + Z₀, (1.2)

Где X₀ = ∑x/n – среднемноголетнее значение осадков, мм,

Y₀ = ∑y/n – среднемноголетнее значение стока, мм,

Z₀ = ∑z/n – среднемноголетнее значение испарения, мм.

Основные расчетные характеристики

поверхностного и подземного стока.

Бассейном реки (или системы) называется поверхность Земли, включая толщу горных пород, с которой данная река ( или речная система) получает водное питание.

Бассейн реки состоит из поверхностного и подземного водосборов.

Поверхностным водосбором F называется площадь земной поверхности, с которой поверхностные воды стекают в данную речную систему. Подземным водосбором F_подз. называется площадь толщи горных пород, с которой подземные воды стекают в данную речную систему.

Поверхностный и подземный водозаборы в общем случае не совпадают. Границы подземного водозаборов выделяются по карте гидроизогипс с учетом гидрологических условий. Для равнинных рек площади водозаборов поверхностных и подземных вод с некоторыми допущениями принимаются равными.

а) Поверхностный сток

1. Расход воды Q – это количество воды, протекающее через поперечное сечение потока в единицу времени при средней скорости 𝜈_ср(м³/сут, м³/с, л/с и т.д.)

(1.3),

где 𝜈_ср – средняя скорость течения,

𝜔 – площадь живого сечения.

2. Объем стока W – количество воды ( в м³ ), стекающее с водозабора за год (сутки, декаду, месяц) ; W₀ – среднемноголетний объем. Таким образом, за год:

W=QT (1.4),

где Т – число секунд в году, равное 86400⋅365 = 31,54⋅10⁶

3. Модуль стока М – количество воды в литрах или кубических метрах «q₀», стекающее с 1 км² площади водозабора F в одну секунду, М₀ – среднемноголетнее значение,

M=W⋅10³/31,5⋅10⁶F = W/31,5⋅10³F л/с км² (1.5),

М=Q⋅10³/F; q=Q/F (1.6,1.7)

4. Слой тока «у» получают при равномерном распределении всего объема стока за год по площади водозабора ( в мм). «Y₀» - среднемноголетнее значение.

y=W⋅10³/F⋅10³ =W/F⋅10³ мм/год (1.8)

y=W⋅10³/F⋅10³ =MF⋅31,5⋅10³=31,5M (1.9)

5. Средний многолетний коэффициент стока К₀ определяется как отношение высоты слоя у₀ за какой-либо период (год, весну, зиму, лето) к количеству осадков «Х₀» за тот же период.

К₀=Y₀/X₀ (1.10)

Коэффициент стока колеблется от 0 до 1, причем на его значение большое влияние оказывает величина испарения, характер водопроницаемости по поверхности водозабора, почвенный покров и геоморфологические факторы.

6. Модульный коэффициент K_ί получают из соотношений:

K_ί=Q _ί/Q₀; M_ί/M₀; W_ί/W₀; Y_ί/Y₀ (1.11)

где Q_ί, M_ί, W_ί, Y_ί-элементы стока за какой-либо период

Q₀, M₀, W₀, Y₀ –тоже за многолетний период.

б)Подземный сток.

1. Подземное питание на 1 км протяженности реки можно вычислить по формуле

P=(Q₂-Q₁)/L = Q_n/L (1.12)

где Q₁ – расход в верхнем створе, м³/с,

Q₂ -расход в нижнем створе, м³/с,

L – расстояние между створами, км.

Измерение Q₁ и Q₂ проводят в летнюю или зимнюю межень.

2. Объем подземного стока W_n, т.е. общий подземный сток в регионе бассейна:

W_n=31,5·10⁶Q м³/год (1.13)

3. Модуль подземного стока M_n – сток в л/с с 1 км²; в м³/с, км² обозначается q_n.

M_n=(Q₂-Q₁)103/F_n (1.14)

q_n=(Q₂-Q₁)/F_n (1.15)

4. Слой подземного стока у (мм):

y_n=31.5M_n (1.16)

5. Коэффициент подземного питания реки K_nn:

K_nn=M_n/M·100% (1.17)

где М – модуль поверхностного стока.

6. Коэффициент подземного стока

К_n=y_n/x·100% (1.18)

где «х» - количество осадков в бассейне за год, мм.

Задача 1.

Вычислить основные характеристики поверхностного и подземного стока р. Цильма у с. Усть-Цильма при следующих данных. Площадь бассейна F- 221600 км². Средний многолетний расход Q₀-694 м³/с. Осадки за год Х – 510 мм. Среднегодовой расход за 2000 год – 435 м³/год. На левобережном притоке а нижнем гидростворе Q₂- 29.5 м³/с. В верхнем гидростворе на расстоянии L – 15 км, Q₁- 22,3 м³/с. Площадь подземного питания по карте гидроизогипс F_n-9000 км².

Задача 2.

Вычислить основные характеристики поверхностного и подземного стока, используя данные таблицы 1. Площадь подземного стока для равнинных рек приблизительно равна площади поверхностного стока. Составить уравнение водного баланса

Таблица 1.

Исходные данные к задаче 2

№ вариантов	Река и пункт наблюдения	Водосборная площадь реки, км2, F	Среднегодовой расход Q, м3/с	Осадки X, мм	Испарение Z, мм
1	Печора (Нарьян –Мар)	327000	3970	600	300
2	Вычегда (Сыктывкар)	100000	1100	750	400
3	Сев. Двина (Архангельск)	360000	3500	600	300
4	Зап. Двина (Витебск)	27300	227	700	500
5	Ока (Н. Новгор)	479000	2900	700	500
6	Волга (Ярославль)	154000	1100	850	450
7	Волга (Волгоград)	1353000	8150	400	300
8	Урал (Гурьев)	220000	360	250	200
9	Дон (Калач)	221000	670	500	400
10	Днепр (Киев)	327700	1370	700	500
11	Кубань (Краснодар)	47800	400	800	600
12	Днепр (Херсон)	503000	1700	700	500