Динамика подземных вод. Основы теории и практический опыт

ПРЕДИСЛОВИЕ 6 ЧАСТЬ I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИНАМИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 7 1. Понятие «движение подземных вод» как предмет исследования в гидрогеологии 7 1.1. Основоположники учения о движении подземных вод 7 1.2. Цели, задачи, методы исследования 7 1.3. Понятие об области фильтрации и гидродинамической системе 9 1.4. Границы потоков подземных вод и граничные условия 15 1.5. Типы структур потока, цели и методы их исследования 16 1.6. Параметры области фильтрации 20 1.7. Гидрогеологическая схематизация 22 1.7.1. Понятие схематизации и расчетной схемы 22 1.7.2. Схематизация несовершенного вреза рек 24 1.7.3. Схематизация условий залегания водоупорного ложа 24 1.7.4. Схематизация строения области фильтрации 25 1.7.5. Схематизация типа водообмена 27 1.7.6. Схематизация граничных условий и режима фильтрации 28 2. Виды и законы движения подземных вод 29 2.1. Виды движения подземных вод 29 2.2. Геолого-гидрогеологические и физические основы фильтрации 29 2.2.1. Геологический круговорот воды и его роль в динамике подземных вод 29 2.2.2. Законы фильтрации 33 2.2.3. Фильтрация подземных вод в теории механики сплошных сред. Дифференциальные уравнения фильтрации 35 2.2.4. Свойства дифференциальных уравнений фильтрации 41 2.2.5. Методы решения дифференциальных уравнений фильтрации 41 2.2.6. Метод суперпозиции и зеркального отражения 42 2.2.7. Численные методы решения дифференциальных уравнений. Уравнение в конечных разностях 44 3. Гидродинамические исследования плоскопараллельных потоков 46 3.1. Плоскопараллельная стационарная фильтрация 46 3.2. Плоскопараллельная нестационарная фильтрация 53 3.3. Формирование потоков на массивах с дополнительной инфильтрацией 58 4. Радиальная и планово-радиальная фильтрация 63 4.1. Радиальная фильтрация 63 4.2. Планово-радиальная нестационарная и стационарная фильтрация 66 4.2.1. Планово-радиальная фильтрация в бытовом потоке 67 4.2.2. Планово-радиальная фильтрация в ограниченных потоках 68 4.2.3. Планово-радиальная фильтрация в зоне взаимодействующих скважин 68 4.3. Решения планово-радиальной фильтрации методом сложения течений 72 4.3.1. Планово-радиальный поток у открытой границы 72 4.3.2. Планово-радиальная фильтрация у закрытой границы 74 4.4. Сложные случаи фильтрации. Метод фильтрационных сопротивлений 75 4.4.1. Радиально-профильный поток к несовершенным скважинам 76 4.4.2. Планово-пространственная фильтрация в слоистых толщах 77 4.5. Планово-радиальная фильтрация в системах взаимодействующих скважин. Метод обобщенных систем 79 5. Гидродинамические основы определения параметров области фильтрации и граничных условий 85 5.1. Постановка задачи 85 5.2. Преобразования формулы Тейса для графоаналитических методов 87 5.3. Обработка откачки графоаналитическим методом на стадии возмущения 87 5.4. Обработка откачки графоаналитическим методом на стадии восстановления уровня 91 5.5. Определение параметров при нестационарной фильтрации 93 5.6. Интерпретация откачек при решении граничных задач 94 6. Гидродинамический расчет водозаборных и дренажных систем 96 6.1. Гидродинамический расчет водозаборов 96 6.1.1. Обоснование числа скважин в водозаборе и схемы их расположения 97 6.1.2. Уточнение расчетной схемы и обоснование расчетных зависимостей 98 6.1.3. Особенности формирования понижения при водоотборе из несовершенных скважин 100 6.1.4. Оценка обеспеченности заявленного водоотбора естественными ресурсами пласта 103 6.1.5. Расчет водозаборов при скачкообразном изменении дебита 105 6.2. Гидродинамический расчет дренажных систем 106 6.2.1. Типы дренажных сооружений 106 6.2.2. Основные расчетные схемы дренажных систем 108 7. Режим и баланс подземных вод 111 7.1. Понятие о режиме и балансе подземных вод. Уравнение Г. Н. Каменского 111 7.2. Исследование режима и баланса численными методами 113 7.3. Расчет параметров по уравнению в конечных разностях 115 7.4. Типы режима подземных вод 115 8. Гидродинамические основы массопереноса вещества в подземных водах 117 8.1. Основные схемы массопереноса 117 8.2. Диффузия в пористой среде 118 8.3. Гидравлическая конвекция 121 8.4. Гидродинамическая дисперсия 122 8.4.1. Микродисперсия инертного (не сорбируемого) мигранта 123 8.4.2. Конвективно-дисперсионный перенос мгновенно сорбируемого мигранта 125 8.5. Массоперенос в гетерогенной среде 127 8.6. Определение параметров массопереноса в фильтрационных колонках 130 8.7. Влияние гидродинамической структуры потока на миграцию растворенного вещества 133 9. Гидродинамические основы влагопереноса в зоне аэрации 135 9.1. Действующие силы и параметры влагопереноса 135 9.2. Закон Дарси-Клюта 138 9.3. Основные схемы движения влаги в зоне аэрации 139 10. Исследование гидродинамики потоков в зоне влияния каналов 141 ЧАСТЬ II. ОПЫТ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДИНАМИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ДЕЙСТВУЮЩИХ ОБЪЕКТАХ 145 11. Схематизация сложных гидрогеологических условий 145 11.1. Месторождение в Буйском районе Костромской области 145 11.2. Месторождение минеральных подземных вод в Республике Хакасия 150 11.3. Рудневский участок Нарского месторождения 153 11.4. Окский участок Протвинско-Серпуховского месторождения 158 12. Региональные техногенные изменения динамики потоков подземных вод и их проявления 162 12.1. Изменение структуры потоков и направленности вертикального водообмена 162 12.2. Техногенная активизация элизионных процессов 164 ЛИТЕРАТУРА 166 ПРИЛОЖЕНИЯ 169