11.2. Рух пiдземних вод у водоносних пластах. Визначення швидкостi руху пiдземних вод

Для визначення напрямку руху пiдземних вод використовують карти гiдроiзогiпс, на яких iзолiнiями показаний "рельєф" дзеркала грунто­вих вод. Перпендикуляри до гiдроiзогiпс, направленi в бiк зниження вiдмiток, називаються лiнiями току, вони вказують напрямок руху грун­тових вод.

За взаємним розташуванням гiдроiзогiпс i лiнiй току потоки грун­тових вод подiляють на плоскi i радiальнi (мал. 31). В п л о с к о м у пото­цi гiдроiзогiпси в планi мають вигляд паралельних прямих i лiнiї

Мал.31. Схеми потоків грунтових вод: а – плоский, б - радіальний

то­ку при перетинаннi з ними утворюють сiтку прямокутникiв. Плоский по­тiк може мати мiсце в мiжрiччях; мiж рiчкою i дреною, якi течуть па­ралельно; у випадку дренування грунтових вод горизон-тальними вироб­ками (канавами, штольнями).

В р а д і а л ь н о м у потоцi гiдроiзогiпси являють собою систему кривих лiнiй, а лiнiї току мають вигляд радiусiв. Наочним прикла­дом радiального потоку може бути приплив води до колодязя або сверд­ловини пiд час iнтенсивного водовiдбору. Радiальний потiк може роз­ходитись (наприклад, бiля закруту рiчки), а також сходитись (до во­дозабору). У потоцi, що розходиться ширина його в напрямку руху збiльшується, а при потоцi, що сходиться, навпаки, зменшується.

Швидкість руху пiдземних вод можна визначити за допомогою кiлькох способiв. Один з них (сольовий) грунтується на внесеннi у воду кухонної солi. На деякiй вiддалi вiд дослiдної свердловини (шурфа або колодязя), проходять спостережну свердловину, яку закладають нижче в напрямку руху пiдземних вод. Перед початком дослiду визначають вмiст хлору в дослiднiй i спостережнiй виробках. Потiм в дослiдну виробку вводять розчин кухонної солi, в якому концентрацiя йонiв Хлору в 2000 разiв вища, нiж в пiдземних водах. Звичайно, що час введення солi (t₁) необ­хiдно вiдмiтити. Через кожнi 10 хвилин із спостережної свердловини вiд­бирають проби води i за допомогою азотно-кислого срiбла визначають вмiст Хлору. Данi аналiзiв наносять на графiк (мал. 32) i вiдмiчають час проходження пiку (t₂).

Мал.32. Графік зміни вмісту йонів хлору в грунтових водах при вивченні дійсної швидкості потоку підземних вод

Дiйсна швидкiсть

(29 )

де l - вiддаль мiж виробками в м.

Цей спосiб дуже зручний, але застосування його неможливе при природному вмiстi Хлору в водi понад 500 мг/л i при рiзких нерiв­ностях покрiвлi водотривкого шару. В першому випадку аналiзами важко визначити змiни вмiсту Хлору, в другому - важчий нiж вода розчин ку­хонної солi може затримуватись в пониженнях (нiшах) водотриву.

Можна також застосовувати о р г а н і ч н і б а р в н и к и, присутнiсть яких у водi виявляється вже при надзвичайно малих концентрацiях (до 10^-6 %). Для цього застосовують флоуросцеїн, який має при слаб­ких концентрацiях зеленувато-жовтий колiр, метилено-вий синiй барвник та iн. Для визначення вмiсту барвника у водi використовують флюоро­скоп - набiр скляних трубок з рiзною кон-центрацiєю барвника. Порiвнюючи колiр води у вiдiбраних пробах з кольором трубок-еталонiв, легко i швидко можна визначити вмiст барвника в пробi води. Будують графiк змiни в часi вмiсту барвника у водi i аналогiчно вищеописано­му способу визначають швидкiсть руху пiдземних вод.

Швидкiсть руху пiдземних вод можна визначати i е л е к т р о л і т и ч н и м способом. Для цього в дослiдну свердловину вводять електролiт (як правило хлористий амонiй) i слiдкують за змiною електропровiдностi мiж дослiдною i спостережною свердловинами. З цiєю метою використо­вують мiлiамперметр, за показаннями якого будують графiк змiни сили струму в часi.

Найновiшi досягнення фiзики i хiмiї дозволяють застосовувати "мi­ченi атоми" - iзотопнi iндикатори. Висока чутливiсть i простота ра­дiоактивних вимiрювань дозволяють фiксувати мiнiмальну кiлькiсть iзотопiв в пiдземних водах.