Гидрогеологи́ческие к
Карты, отображающие условия залегания и распространения подземных вод. Содержат данные о качестве и производительности водоносных горизонтов, размерах, форме, положении древнего фундамента водонапорных систем, о взаимоотношении геологической структуры, рельефа и подземных вод. Составляются по результатам гидрогеологической съёмки (См. Гидрогеологическая съёмка) с учётом геологических и тектонических карт. На Г. к. отражается распространение различных водоносных горизонтов и их комплексов, источники и их дебит, колодцы, буровые скважины, карстовые воронки, кровля или подошва водоносной толщи, глубина залегания подземных вод и их химический состав. Г. к. сопровождаются разрезами, на которых отражается геологическое строение района — литологический состав водоносных горизонтов, фациальные изменения, водоупорные толщи, глубины залегания и величина напоров водоносных горизонтов, положение свободной и пьезометрической поверхности подземных вод, их минерализация и дебит.
На мелкомасштабных Г. к. (мельче 1:500000) изображаются наиболее важные особенности гидрогеологического строения территории, границы гидрогеологических бассейнов, области питания, напора и разгрузки подземных вод; выделяются районы с преимущественным развитием различных типов подземных вод. Мелкомасштабные Г. к. иногда составляют по литературным и архивным данным, без проведения гидрогеологической съёмки. На среднемасштабных Г. к. (1:200000—1:100000) дополнительно даются количественные показатели, характеризующие состояние подземных вод в определенный промежуток времени. Крупномасштабные Г. к. (крупнее 1:50000) применяются для решения специальных задач на стадиях технического и рабочего проектирования — для выбора участков водозабора, выявления запасов подземных вод, изучения обводнённости месторождения, установления условий осушения или орошения участка и т.п. Среди Г. п. различают: 1) общие, 2) основных водоносных горизонтов и 3) специального целевого назначения.
На общих картах отражаются водоносные комплексы и горизонты и их характеристика, возраст и петрографический состав водовмещающих пород, водообильность, опорные гидрогеологические скважины, характерные колодцы, крупные источники, данные об уровне воды и её химическом составе.
На картах основных водоносных горизонтов наносятся площади распространения водоносных горизонтов, перспективных для центрального водоснабжения, состав слагающих их пород и глубину залегания, свободный или напорный уровень воды, водообильность горизонтов и степень минерализации воды.
рты специального назначения составляются для решения вопросов водоснабжения и оценки запасов подземных вод, обводнённости месторождений полезных ископаемых, оконтуривания месторождений минеральных вод и т.п. К Г. к. обычно прилагается пояснительный текст с характеристикой гидрогеологических условий района. Особый тип составляют карты гидрогеологического районирования, гидрохимические, карты ресурсов подземных вод и др.
Лит.: Терлецкий Б. К., Основные принципы гидрогеологического картирования, в сборнике: Водные богатства недр Земли на службу социалистическому строительству, сб. 8, Л., 1933; Методические указания по составлению гидрогеологических карт масштаба 1:500000 и 1:200000—1:100000, сост. М. Е. Альтовский, М., 1960; Зайцев И. К., О методах составления обзорных гидрогеологических карт, в кн.: Тр. Всесоюзн. н.-и. геологического института, т. 61, Л., 1961; Гидрогеологическая карта СССР. Масштаб 1:2500000. Гл. ред. Н. А. Маринов, М., 1964; Гидрогеологическая карта СССР. Масштаб 1:2500000. Объяснительная записка, гл. ред. И. К. Зайцев, М., 1961; Овчинников А. М., Общая гидрогеология, 2 изд., М., 1954; его же. Гидрогеологическое районирование СССР, М., 1966; Никитин М. P., Об основных вопросах гидрогеологической картографии, в сборнике: Вопросы региональной гидрогеологии и методики гидрогеологического картирования, М., 1969.
А. М. Овчинников.
Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me
gufo.me
Несколько «дедовских» эффективных способов
Вся вода в толще грунта располагается на разной глубине, поэтому удачно и более точно найдет глубину специальный прибор. Ее водоупорные слоя состоят из залежи глины и более плотных природных материалов. Предлагаем посмотреть, что показывает карта расположения подземных жил. +++ А также посмотрите видео к статье, как найти воду на участке.
Выкапывая отверстие под колодец своими руками, вы можете встретить влагу уже через 2-2,5 метров углубления. Однако такая вода не годиться для бытового применения, а вот воспользоваться ей для полива огорода вполне сносно. Для других нужд потребуется правильный метод чтобы определить глубину водоносного слоя.
Важно! В большинстве случаев залегания подземных вод на глубине не более 3-х метров содержат в себе много грязи и химикатов, которые поступают из поверхности почвы. Поэтому для полноценного использования скважины вам предстоит искать воду на глубине порядка 15 метров ниже уровня почвы.
- Еще в старину люди научились самостоятельно определить решение вопроса, как найти воду для колодца в определенном месте на участке под землей. Так, чтобы выполнить поиск воды на территории предположительного обустройства скважины, необходимо взять глиняный горшок (желательно не окрашенный и не покрытый лаком), поставить его вверх дном на место источника на сутки. Спустя 24 часа проверяем наличие влаги в посуде: если внутренность утвари вспотела, значит слоя воды находятся поблизости. Это достаточно просто, что не потребуется никакой прибор для нахождения.
- Как найти воду на участке посредством наблюдения за природными явлениями. Для этого вам необходимо выбрать самый жаркий день в летнюю пору и проследить за участком вечером. Если выбранное место для бурения скважины или обустройства колодца выделяет пар и образуется туман, следовательно, вода находиться на близкой глубине. Для большей убедительности, для таких целей может использоваться карта залегания водоносного слоя.
- Применяя барометр (электронный прибор), вам необходимо определить давление возле берега ближайшего водоема, а затем определить показатель, которым обладает место, где предположительно будет находиться источник водоснабжения. Сравните обе эти величины и найдите между ними разницу. Полученное значение и будет примерной глубиной залегания подземных слоев воды на дачном участке.
- Разведочное бурение — этот метод альтернативный только в период холодов. В летнее время, когда посажен огород и разложены удобрения, вряд ли хозяин согласиться провести бурение отверстия в грунте для поиска водоносного слоя, которое может не принести результатов, но негативно скажется на урожае.
- Применение силикатного геля. Такое средство можно определить в каждой обуви и некоторых предметах, которые бояться сырости. Также вы можете приобрести такие гранулы отдельно в строительных или хозяйственных магазинах. Берете гранулированный гель и помещаете в сухую посуду, желательно глиняную, заворачиваете ее в пакет и вкапываете в землю на место скважины на глубину не более полметра. Оставляете на сутки. Спустя это время извлекаете средство и оцениваете его влажность. Если напиталось воды, значит бурение скважины можно выполнять.
- Подобный метод предыдущему: берете обыкновенный кирпич и хорошо его просушиваете затем взвешиваете, записываете показания. Аналогично опускаем кирпич в землю на 24 часа, по истечению которых снова взвешиваем материал. Анализируем на сколько увеличился вес, на основе этого можно делать выводы о месте залежей подземных слоев влаги.
- Биометрическая рамка (прибор делается своими руками) поможет определить решение вопроса, как найти воду для колодца в толще грунта не менее эффективно. Для ее изготовления вам понадобиться два алюминиевых прута по 40 см. Десять сантиметров загибаются под прямым углом. После берем рамку в руки и исследуем место расположения скважины, если проволоки начнут пересекаться, значит глубина водоносного пласта не большая.
Внимание! Также в жару можете следить за поведением домашних животных. Если кошка или собака расположилась для отдыха прямо на солнце в огороде, значит земля в этом месте прохладная и близко залегание подземных вод.
prokommunikacii.ru
Важность знания
Карта уровня грунтовых вод вашего района, а лучше даже конкретно вашего участка, — это крайне важный для любого хозяина земли документ. Обладая этими знаниями, можно уверенно планировать строительство дома или будущие посадки огородных и садовых культур. Только точно зная глубину залегания грунтовых вод, можно правильно выбрать тип и глубину фундамента для дома, ведь малейшие ошибки в расчетах могут привести к деформации основания и даже разрушению всего дома, что повлечет за собой не только материальные потери, но и риск для жизни проживающих в доме людей.
Подземные запасы воды важны и растений. Слишком глубоко пролегающие водоносные слои не смогут напитать почву и дать жизнь растениям, но и слишком близко расположенная вода тоже не принесет радости. Если корни долгое время находятся в воде, то они «задыхаются» и растение может погибнуть. Особенно чувствительны к этому деревья, глубина корней которых намного больше, чем у кустарника и огородных растений.
Уже эти 2 фактора вполне достаточны, чтобы понять, насколько важно знать гидрологическую обстановку на своем участке.
Карта грунтовых вод
Где же взять карту расположения грунтовых вод на вашем участке и как узнать, на какой глубине проходят водоносные слои? Для этого есть 2 пути. Самый простой и разумный — это обратиться в соответствующий орган в вашем городе или районе. Это может быть комитет по землеустройству, архитектурный комитет, гидроразведка и так далее, в разной местности картой грунтовых вод могут обладать различные организации.
Но бывают ситуации, когда такой карты нет или она по какой-то причине вам не подходит. В этом случае вам придется самому заняться исследованиями. Для этого существует множество как строго научных, так и народных способов изучения. Используя некоторые из них или сочетая между собой, можно быстро и качественно определить, на какой глубине пролегают грунтовые воды на вашем участке.
Тут стоит еще отметить такой немаловажный момент, как разновидность подземных вод. Дело в том, что их существует 3 вида. Каждый из них имеет свои особенности и требует различных усилий для своей эксплуатации.
- Грунтовые безнапорные воды — это та влага, что выпадает с различными осадками и пропитывает верхний слой почвы. Сюда же может попадать вода из естественных водоемов. Для использования данного вида водных ресурсов достаточно построить простой колодец.
- Грунтовые напорные воды использовать немного сложнее, так как они залегают на большой глубине и представляют собой водную линзу, расположенную между 2-мя водонепроницаемыми слоями (обычно глина). Вода попадает в эти подземные резервуары с огромных площадей и может иметь объем, измеряемый в кубических километрах, и, как правило, находится под большим давлением. Для использования этого ресурса необходимо бурить глубокую скважину.
- Верховодка. Это вся та вода, что скопилась в верхнем слое почвы после выпадения осадков. Она практически не скапливается, и ее объем имеет прямую зависимость от уровня выпавших осадков.
Примерную схему расположения всех 3-х видов подземных вод можно посмотреть на рис. 1.
Технические способы разведки
Самая простая техническая разведка в вашем случае может выглядеть так. Если рядом с вами проживают соседи и у них уже есть колодцы или скважины, то не поленитесь зайти к ним в гости и попросить посмотреть на уровень воды в этих устройствах. Чем больше колодцев вы сможете проверить, тем более точная картина залегания грунтовых вод предстанет перед вами. Посмотрите на рельеф местности, если он равнинный, то, скорее всего, на вашем участке уровень водоносных слоев находится на той же глубине, что и у соседей. Если же местность изобилует перепадами высот, то это затруднит точный анализ гидрологической обстановки. Но в любом случае эта информация поможет вам хотя бы примерно сориентироваться в данном вопросе.
После этого стоит начать непосредственную разведку водоносных слоев и провести несколько пробных бурений на участке с помощью тонкого бура. Если вы наткнулись на водоносный слой на устраивающей вас глубине, то на этом все работы по поиску можно завершать и бурить уже полноценный колодец. А если найти не удалось, то надо пробурить еще несколько скважин в других местах.
До начала работ очень важно учесть особенности рельефа вашего участка. Например, на ровной поверхности проще найти воду на том же уровне, что и у соседей. В то время как в низине грунтовые воды, как правило, подходят к поверхности земли ближе, чем на холмах. А если по соседству или на самом участке есть овраг или ручей, то колодец можно будет выкопать только на его склоне, так как в остальных местах воды не будет, она уже нашла себе выход и не скапливается в толстые слои.
Как видите, внимательность нужна даже при техническом поиске водоносных слоев. Но особенно важен наметанный глаз при поиске воды народными методами.
Народные приметы
Можно, используя современную технику, пробурить на участке несколько скважин и таким образом быстро выяснить, есть ли вода и на какой она глубине. Но не всегда есть возможность использовать буровую установку, да и при ее наличии можно существенно сэкономить время и ресурсы, проведя предварительное исследовании участка с помощью народных методов. Именно они помогут сократить до минимума места, где может близко пролегать водоносный слой. Итак, рассмотрим их.
Уровень грунтовых вод значительно сказывается на растительности. Если он подходит достаточно близко, то это можно отметить как по состоянию самих растений, так и по их видовому разнообразию.
обенно это заметно в сухой период, когда такой островок свежей зелени напоминает оазис по своей свежести и яркости. Если влаги растениям хватает, то они имеют более насыщенный цвет и растут гуще. Такие места любят: осока, камыш, хвощи, щавель, мать-и-мачеха и некоторые другие растения. Если у вас на участке есть место, где предпочитают расти такие растения и у них сочный и яркий цвет, то можно быть уверенным, что вода близко.
Наблюдательность поможет найти такое место и другими способами. Например, летом, в сумерках, во влажном месте можно заметить легкую туманную дымку, когда влага из воздуха оседает в более прохладном месте. Значит, тут тоже вода находится близко к поверхности.
Можно присмотреться к поведению животных, они тоже могут подсказать вам, где искать воду. Например, общеизвестно, что кошка предпочитает отдыхать там, где прохладно и влажно. Она выберет на земле именно такое место. В то время как собака наоборот, будет избегать такого места.
Внимательно наблюдая за поведением своих питомцев, вы можете многое понять о своем участке. Даже поведение комаров зависит от присутствия воды. Над тем местом, где вода подступает близко, вьется вечерами комариный рой.
Близко подходящая к поверхности вода действует угнетающе на растения, особенно страдают от нее деревья, корни которых могут погибнуть. Точно так же вода влияет и на животных, никому не нравится, когда их жилье подтопляется водой, поэтому в тех местах, где грунтовые воды пролегают близко к поверхности, не найти мышиных норок или колоний рыжих муравьев.
Простые методы обнаружения
Но это все больше относится к наблюдательности, чем к собственно исследованию. В запасах народной мудрости можно найти и специальные опыты, помогающие в поиске места для колодца. Запомните их, возможно, они вам пригодятся.
- Удалите на небольшом участке дерн и положите на землю клочок шерсти, а на него свежее яйцо. Все это накройте обычным глиняным горшком и затем дерном. Утром надо проверить: если роса покрывает и яйцо, и шерсть, то уровень воды располагается очень близко. Если влажная только шерсть, то вода есть, но она располагается на глубине в несколько метров. Если и шерсть, и яйцо остались сухими, то вода располагается очень глубоко или ее вовсе нет.
- Смешайте в равной пропорции серу, негашеную известь и медный купорос, уложите эту смесь в глиняный горшок и укутайте тканью. После этого поместите горшок в яму на глубине в 0,5 м и засыпьте обратно землей. Но перед этим необходимо тщательно взвесить закладываемую смесь. По прошествии суток выкопайте горшок обратно и взвесьте имеющуюся смесь еще раз. Если масса смеси увеличилась на 10% и боле, это значит, что грунтовые воды проходят близко. Можно использовать вместо смеси указанных веществ силикагель. Способ использования его полностью аналогичен вышеуказанному.
- В качестве индикатора, можно использовать даже простые красные кирпичи. Их тоже необходимо хорошо просушить, взвесить, укутать в ткань и закопать на полуметровую глубину. По прошествии суток их выкапывают и взвешивают. Если масса кирпичей увеличилась, значит, они впитали в себя влагу и где-то рядом проходит водоносный слой.
- Общеизвестен и поиск воды с помощью так называемых лозоходцев. Кто-то может в этом сомневаться, но долгое время подобные люди были востребованы в крестьянской среде, особенно в засушливых местах. Многочисленные эксперименты доказывали возможность поиска такими людьми не только водяных жил, но даже полезных ископаемых, глубинных пустот и других подземных аномалий.
Итоги
Все народные способы обнаружения воды направлены на поиск именно верховодки и грунтовых, а не напорных слоев воды, так как последние залегают слишком глубоко и не влияют с такой силой на поверхность земли.
Если вам повезло и у вас есть возможность выбирать место, где будет устроен колодец, то советуем строить там, где грунт состоит из песка, гальки, гравия и других зернистых пород. В этом случае скорость наполнение колодца будет очень высоким, а качество воды отличным. Гораздо хуже, если почва на участке будет глинистой: такой грунт плохо пропускает воду. К тому же примеси глины делают качество воды низким. В этом случае, возможно, стоит прокопать чуть глубже и найти воду в слоях именно с зернистыми породами, чем мучиться с дешево сделанным колодцем в глинистом слое.
Советуем вам воспользоваться всем комплексом народных примет и методов поиска воды, а затем перейти к бурению скважины.
В этом случае вы не только существенно сэкономите финансы, но и будете обладать примерной картой водных ресурсов своего участка, которая поможет не только в выборе места для колодца, но и пригодится при возведении сооружений, выборе места для сада и многого иного.
www.vseoburenii.ru
9.5. Карты гидроизогипс и гидроизопьез
Карта гидроизогипс – это пьезометрическая поверхность грунтовых вод, выраженная в системе изолиний. Она формируется под влиянием большой группы факторов: гидролого-климатических, геолого-геоморфологических и гидрогеологических.
Гидроизогипсы – линии, соединяющие точки с одинаковой отметкой пьезометрического уровня.
Исходные данные для построения карт. Непосредственными данными являются отметки и глубины уровней грунтовых вод в скважинах, колодцах, шурфах, горных выработках, отметки выхода на поверхность источников, мочажин, болот, урезов воды на реках, каналах, озерах, водохранилищах и других естественных и искусственных водоемах. К исходным данным также относятся топографическая карта и данные планово-высотной привязки скважин и гидрометеорологических постов.
Особенности построения карты гидроизогипс. Учитывая тесную связь грунтовых вод с поверхностными водами и изменчивость зеркала грунтовых вод во времени, карта гидроизогипс составляется на определенную дату, т.е. все исходные данные должны быть получены за сравнительно короткий период, за который не произошло существенных изменений поверхности грунтовых вод. Это проверяется по данным наблюдений за режимом грунтовых вод.
Сечение (частота заложения) гидроизогипс выбирается таким образом, чтобы при заданном масштабе карты были отражены главные особенности поверхности грунтового потока, т.е. основным показателем для выбора является величина уклона поверхности грунтовых вод. Выбор сечения гидроизогипс зависит не только от масштаба карты и уклона поверхности грунтовых вод, но и от густоты и характера размещения точек наблюдения, т.е. от объема и распределения информации на карте. Для крупномасштабных карт сечение гидроизогипс обычно составляет 0,5-1,0м, для среднемасштабных карт 2-5-10м.
Главные направления интерполяции выбирают по линиям наибольшего изменения уровня грунтовых вод, т.е. от водораздельных участков к долинам рек. Опыт показывает, что в большинстве случаев карта гидроизогипс в значительной мере повторяет рельеф поверхности земли; это обстоятельство помогает правильно наметить главные направления интерполяции. При выборе направлений учитывают, что поверхностные воды обычно являются границами потоков грунтовых вод, поэтому интерполяцию через поверхностные водотоки и водоемы не проводят.
При ручной интерполяции применяют метод треугольников. Точки замеров уровня соединяют линиями, образующими треугольники, так чтобы длинная его сторона была перпендикулярна к направлению падения потока. Для облегчения техники ручной интерполяции пользуются масштабной сеткой, вычерченной на кальке. Она состоит из пронумерованных параллельных линий, заложенных на расстоянии 1-2мм одна от другой. С ее помощью проводят пропорциональное деление отрезков, соединяющих точки, между которыми проводится интерполяция, после чего, соединяя точки с одинаковыми отметками, получают гидроизогипсы.
Строят гидрогеологические разрезы по основным направлениям распространения водоносного горизонта – от водоразделов к рекам, с тем, чтобы установить условия залегания грунтовых вод, их связь с реками, определяют изменения уклона потока и выбирают сечение гидроизогипс. Наносят все данные на топографическую карту. Обычно вверху указывают номер скважины, справа показывают в числителе абсолютную или относительную отметку уровня, в знаменателе – глубину до зеркала грунтовых вод.
Пьезометрические карты характеризуют изменение состояний ГГС, т.е. ее гидродинамический режим (изменение потенциальной энергии в потоке). К ним относятся карты пьезоизогипс, избыточных напоров и изобар, которые строят в изолиниях или зонах. Изопьезами называются линии, соединяющие точки с одинаковыми отметками пьезометрических уровней. Совокупность таких линий в плане образует карту изопьез. Изопьезы являются линиями напоров, а линии, проведенные перпендикулярно к ним, показывают направление движения потока и называют линиями токов. Карты пьезоизогипс в отметках пьезометрических уровней строят для неглубоко (до 1.5км) залегающих пресных или слабоминерализованных вод. Глубокозалегающие воды имеют различную минерализацию, а, следовательно, и плотность.
Исходные данные. Фактическим материалом служат отметки пьезометрического уровня, измеренные в зоне естественных выходов напорных вод (источники), а также в скважинах, колодцах и других горных выработках. Для построения карты избыточных напоров и установления мест расположения областей питания и разгрузки дополнительно необходимы карты рельефа кровли водоносного горизонта и поверхности земли.
Особенности построения карт пьезоизогипс. Нередко используют разновременные замеры уровней и ведут интерполяцию отметок в точках, расположенных на разных склонах речных долин, оврагов и т.д. Это связано с тем, что напорные воды залегают глубоко, практически не связаны с гидрографической сетью, поэтому их естественный уровень в пределах области развития избыточного напора почти не испытывает колебаний во времени и не претерпевает изменений на участках небольших рек и других поверхностных водотоков. На картах пьезоизогипс обычно не ставят дату ее построения, за исключением случаев, когда карты строят на определенные периоды для характеристики изменений, связанных с эксплуатацией напорных вод. Выделяют участки возможного самоизлива. Стрелками указывают региональное направление движения напорных вод. Разрабатывают условные обозначения. К главным из них относятся: пьезоизогипсы, направление движения воды, участки возможного самоизлива, области питания и создания напора, виды разгрузки, остальные – к второстепенным. Размещают условные обозначения в порядке убывания их значимости. Гидростатический напор иначе называют пьезометрическим уровнем, это основная сила в зоне полного насыщения. Действие этой силы оценивается градиентом напора, который создается разностью напоров, действующих на принятой длине участка фильтрации.
studfiles.net
УДК 624.131.1
ББК 26.329
П63
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. В. А. Крутиков, канд. техн. наук, доц. Ю. А. Ельцов, ООО ПКФ «ЕС»
Методические указания утверждены на заседаниикафедры «Геотехника и строительные материалы» 03.09.2009 г., протокол № 28.
| П63 | Построение карты гидроизогипс и гидрогеологические расчеты по динамике подземных вод: метод. указания к лаб. работам по инженер. геологии для студентов направления 270100 «строительство». Ч. 3 / сост. И. И. Репина. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2009. – 28 с. В методических указаниях для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Инженерная геология», в частности, ее разделу «Гидрогеология», сформулированы цели и задачи важнейших построений и расчетов по данному разделу, приведены основные понятия и алгоритм решения гидрогеологических задач для целей водоснабжения и водоотведения. В руководстве даны подробные рекомендации по составлению и оформлению карт, рисунков, таблиц, формул, ссылок на литературу, библиографического описания. УДК 624.131.1 ББК 26.329 |
© Репина И. И., составление, 2009
© Ижевский государственный технический университет, 2009
ВВЕДЕНИЕ
В практике инженерно-геологических изысканий подземные воды рассматриваются как ценнейший источник водоснабжения и как фактор, осложняющий строительство. Поэтому в процессе проектирования и строительства любого вида объекта подземным водам уделяют особое внимание.
В предлагаемых методических указаниях к лабораторным занятиям по инженерной геологии «Построение карты гидроизогипс и гидрогеологические расчеты по динамике подземных вод» (часть 3) дается представление о типах гидрогеологических карт, в частности, о карте гидроизогипс, анализ которой дает возможность решать целый ряд вопросов о притоке подземных вод в выработки и строительные котлованы, о защите сооружений от подтопления; даются основные понятия по динамике подземных вод; приводятся гидрогеологические расчеты по движению подземных вод.
Методические указания помогут студентам направления 270100 «строительство» самостоятельно построить карту гидроизогипс, определить направление и скорость грунтового потока в пределах выбранной площадки, правильно расположить колодцы для целей водоснабжения, подсчитать их дебит, запроектировать дренажную систему, а также выявить заболоченные участки, а если таковых нет – оконтурить участки возможного заболачивания при подъеме воды на 1–3 м, например, в случае подтопления в результате интенсивной застройки территории или устройства водохранилища.
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Кроме общих геологических и инженерно-геологических карт, в практике инженерно-геологических изысканий приходится составлять карты и разрезы, позволяющие оценивать гидрогеологические особенности местности.
По своему содержанию гидрогеологические карты весьма разнообразны, так как отражают сложность гидрогеологических условий и удовлетворяют различным целям, преследуемым при исследовании подземных вод. Так, гидрогеологические карты используют при выяснении возможностей водоснабжения, орошения или осушения территории, а также в целях борьбы с карстовыми провалами и оползнями. Выделяют два вида гидрогеологических карт: карты пьезометрической поверхности напорных вод (гидроизопьезы) и карты поверхности грунтовых безнапорных вод (гидроизогипсы).
Карта гидроизопьез – совокупность линий, соединяющих точки с одинаковыми отметками пьезометрического (напорного) уровня напорного водоносного горизонта. С помощью карты гидроизопьез решают ряд практических задач, связанных с использованием артезианских вод для водоснабжения, с организацией защиты от них при вскрытии строительными котлованами кровли напорного пласта и т. д. По карте гидроизопьез изучают условия формирования потоков артезианских вод, определяют направление их движения (по нормали к гидроизопьезам в сторону меньших отметок), выделяют участки возможного самоизлива, устанавливают гидравлическую связь напорных вод с реками и пр.
Карты гидроизогипс из двух видов специальных гидрогеологических карт для инженерных целей имеют наибольший интерес и практическое значение. Такие карты характеризуют поверхностьгрунтовых вод, т. е. поверхность первого от поверхности земли водоносного горизонта, выдержанного по площади. Именно с этими водами чаще всего приходится сталкиваться в практической работе.
Гидроизогипсы представляют собой линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными или относительными отметками уровней ненапорных грунтовых вод. Гидроизогипсы дают рельеф зеркала безнапорного водоносного горизонта.
Для построения карты гидроизогипс замеряют уровни грунтовых вод в ряде точек на площади распространения горизонта (в шурфах, скважинах, колодцах, источниках, поверхностных водоемах). Точность построения будет тем больше, чем гуще наблюдательная сеть. Замеры производят в возможно более короткий отрезок времени, так как уровень грунтовых вод не остается постоянным. Карту гидроизогипс можно составлять по результатам одновременных или близких по времени (1–2 дня) замеров, а также по результатам сезонов года. Наибольшее значение имеют карты для периодов наиболее низкого и наиболее высокого положения зеркала грунтовых вод.
Глубина залегания грунтовых вод в каждой точке замера пересчитывается на абсолютные или относительные отметки:
Нв = Нз – h,
где Нв – абсолютная отметка уровня грунтовых вод;
Нз – абсолютная отметка поверхности земли;
h – глубина залегания подземных вод.
Рис. 1. Схема интерполяции при помощи
масштабной сетки
Полученные отметки наносятся на топографическую основу и по ним методом интерполяции строят гидроизогипсы.
При интерполяции обычно пользуются вычерченной на кальке масштабной сеткой, которая называется высотной арфой. Состоит масштабная сетка из пронумерованных параллельных линий, заложенных друг от друга на определенном расстоянии в зависимости от масштаба карты и величины превышений отметок между соседними точками. В задании при масштабе 1 : 2 000 и сечении горизонталей и гидроизогипс через 1 м предполагается расстояние 0,5–1,0 м.
С помощью сетки осуществляют пропорциональное деление отрезков, соединяющих точки, между которыми производится интерполяция. Порядок интерполяции при помощи масштабной сетки дан на рис. 1.
После интерполяции соединяют плавной линией точки с одинаковыми отметками. Полученные кривые и будут гидроизогипсами поверхности грунтовых вод. Таким образом, построение гидроизогипс производят по тем же правилам, что и построение горизонталей на картах.
Сечение гидроизогипс (частота заложения) выбирается таким образом, чтобы на карте были отражены особенности зеркала грунтовых вод. Выбор сечения гидроизогипс зависит от величины уклона и от густоты расположения точек замеров уровней. Обычно сечение гидроизогипс при пологих уклонах потока (0,25–0,10), изучаемого в пределах участка, выбирают равным 0,5–1,0 м.
Масштаб карты выбирается в зависимости от общего характера проводимых гидрогеологических исследований. В нашем случае масштаб карты 1: 2 000.
После построения карты гидроизогипс приступают к ее анализу. Карта гидроизогипс является очень ценным документом, позволяющим решать целый ряд важных в теоретическом и практическом отношениях вопросов.
1. По карте гидроизогипс можно определить направление грунтового потока в любой точке (линии тока). Грунтовые воды могут передвигаться только от более высоких отметок к более низким, а по линии гидроизогипс движения не происходит, поскольку они соединяют одинаковые отметки. Вода передвигается по кратчайшему пути, следовательно, линии движения грунтовых вод всегда будут перпендикулярны к гидроизогипсам. Направление потока устанавливается не в одной-двух точках, а по всему изучаемому участку. Особо обращается внимание на зоны, где направление потока изменяется. На отдельных участках линии токов вод могут быть параллельными – это плоский поток. Когда линии токов расходятся или сходятся, поток называют радиальным (соответственно – расходящимся или сходящимся).
2. По характеру изменений гидроизогипс и их соотношению можно выделить на карте водоразделы подземных вод и участки подземных вод на поверхности земли (зоны с нулевой глубиной воды). Водоразделы грунтовых вод – это участки замкнутых гидроизогипс с наивысшими отметками. Они нередко не совпадают с топографическим водоразделом. Грунтовый поток обычно направлен от водоразделов подземных вод к областям дренирования. Водоразделы характеризуют зоны изменения направления грунтовых потоков. Поток в этих зонах расходится в противоположные стороны. Дренирующие участки характеризуются гидроизогипсами с минимальными отметками.
3. Зная направление потока, можно правильно расположить эксплуатационные колодцы (скважины) для водоснабжения, т. е. разместить их так, чтобы они не перехватывали друг у друга поступающую к ним воду. Для этого они должны находиться вдоль гидроизогипс (колодцы 1 и 2 на рис. 2). Если колодцы расположить по падению гидроизогипс, то производительность колодца, находящегося ниже, будет меньше, чем колодца, расположенного выше; верхний перехватит подземный поток.
 |
Дренажные канавы будут работать наиболее эффективно, если заложить их перпендикулярно к направлению потока (параллельно гидроизогипсам). Такие канавы наиболее полно перехватят подземные воды, что вызовет осушение расположенных ниже площадей.
|
4. Гидроизогипсы дают возможность для любого заданного участка карты определить гидравлический уклон (градиент) грунтового потока, выяснить, как он изменяется на различных участках, вскрыть причины этих изменений. Для определенного гидравлического уклона I разность отметок двух смежных гидроизогипс делится на расстояние между ними по нормальному к ним направлению (рис. 3).
,
где Н1 и Н2 – разности отметок гидроизогипс (или мощности водоносного пласта), м; l – расстояние между гидроизогипсами по нормали, м.
|
Как видно, чем меньше l – расстояние между гидроизогипсами, тем больше уклон грунтового потока, и наоборот. Обычно для участка, имеющего в среднем одинаковые условия питания по площади, сгущение гидроизогипс (т. е. увеличение уклона) может быть вызвано либо уменьшением мощности водонасыщенной части пласта или его ширины, либо уменьшением его фильтрационных свойств, что видно из формулы
где Q – средний расход потока, м3/сут;
k – коэффициент фильтрации. м/сутки;
h – мощность потока, м;
I – уклон потока (гидравлический градиент);
В – ширина потока в плане по гидроизогипсе, м.
5. Зная коэффициент фильтрации слагающих водоносный горизонт пород, можно найти скорость течения потока по формуле Дарси:
,
где V – скорость течения потока, м/сут;
k – коэффицент фильтрации, м/сут;
I – уклон.
6. По карте гидроизогипс при наличии на ней горизонталей поверхности земли можно определять глубину залегания грунтовых вод для любой точки по разности между отметкой горизонтали поверхности земли и отметкой гидроизогипсы в данной точке. Следовательно, карта гидроизогипс дает возможность найти в пределах строительной площадки участки с наиболее глубоким положением уровня грунтовых вод, т. е. наиболее благоприятные для строительства сооружений с фундаментами.
| |
7. По карте гидроизогипс можно судить о так называемой гидравлической связи между поверхностными и грунтовыми водами, т. е. выяснить, река ли питает грунтовые воды или, наоборот, сама она питается за счет грунтовых вод. Эта связь определяется по характеру гидроизогипс на участке сопряжения с водоемами (рис. 4).
|
Если гидравлической связи между поверхностными и грунтовыми водами не существует, то гидроизогипсы без искривлений (а). Если грунтовые воды питаются за счет поверхностных, то гидроизогипсы изгибаются вниз по течению реки, поскольку зеркало грунтовых вод в этом случае наклонено от реки (б). Если же грунтовая вода питает поверхностный водоток, то гидроизогипсы будут изогнуты вверх по течению реки и в этом случае зеркало грунтовых вод наклонено к реке (в).
Таким образом, очертание гидроизогипс в плане и степень их сближенности дает представление о форме поверхности грунтовых вод, которая определяется водопроницаемостью пород, условиями питания водоносного горизонта, конфигурацией берегов рек, в которые стекают грунтовые воды, положением водоупора, мощностью водоносного пласта и т. п.
studopedia.ru