Файл: Шарапанов, Н. Н. Методика геофизических исследований при гидрогеологических съемках с целью мелиорации земель.pdf

проектных отметок. В принципе допустимые отклонения уровня грунтовых вод от проектных отметок устанавливаются при помощи специальных технико-экономических расчетов, в основу которых могут быть положены следующие представления.

Каждому положению уровня грунтовых вод в течение вегета­ ционного периода соответствует определенный водный, воздушный и тепловой режимы почв, а в орошаемых районах — и определен­ ный режим орошения и искусственная дренированность террито­ рии, при которых возможен благоприятный солевой режим почв. Сравнивая капитальные вложения и эксплуатационные затраты, необходимые для создания того или иного режима грунтовых вод на мелиорируемом объекте, с дополнительной прибылью от уро­ жая сельскохозяйственных культур, можно найти оптимальную глубину залегания грунтовых вод на исследуемой территории и ее допустимые отклонения.

При отсутствии таких данных допустимая ошибка в регули­ руемой глубине залегания грунтовых вод может быть принята примерно равной 20—25% проектной глубины.

Особенность расчета дренажа в аридной зоне при близком залегании грунтовых вод от поверхности земли заключается в том, что он должен определяться солевым режимом почв, формиру­ ющимся в процессе дренирования рассматриваемой территории. Указанное положение приводит к необходимости рассчитывать дренаж аридной зоны в следующей последовательности.

При известных режиме орошения, коэффициенте полезного действия оросительной сети, количестве выпадающих атмосфер­ ных осадков, суммарном испарении и естественной дренированности территории выполняется прогноз режима грунтовых вод. Для прогнозного режима грунтовых вод и проектных ороситель­ ных норм для каждой сельскохозяйственнойкультуры рассчиты­ вается соответствующий водный баланс и солевой режим почв зоны аэрации на характерные периоды года — вегетационный и невегетационный, а в случае сложных ирригационно-хозяй­ ственных условий — и для отдельных месяцев. В случае получе­ ния неблагоприятного солевого баланса в зоне аэрации ороша­ емого поля при помощи увеличения дренированности территории (т. е. введением фактора искусственной дренированности) следует изменить проектный режим грунтовых вод, несколько увеличив их глубину залегания в первой половине вегетационного периода. После этого снова рассчитывается солевой режим почв, форми­ рующийся при новом режиме грунтовых вод. Если он окажется благоприятным для выращивания сельскохозяйственных культур, то рассматриваемый режим грунтовых вод и орошения может быть принят в качестве проектного, а определенная искусственная дренированность — основой для расчета дренажа.

Если в результате расчета выяснится, что солевой режим почв орошаемого поля неудовлетворителен, то следует пересмотреть оросительные нормы и искусственную дренированность террито-

13

рип. Варьируя величинами питания грунтовых вод и их оттока, при той или иной глубине залегания грунтовых вод можно в ко­ нечном счете добиться благоприятного солевого режима в зоне аэрации. При этом разница между расчетным и реально возмож­ ным оттоком грунтовых вод в конкретных гидрогеологических условиях определит необходимую искусственную дренированность зоны, характеризуемую дренажным модулем д.

Таким образом, в процессе проектирования для выбранного состава культур на рассматриваемой территории выбирается оптимальный реяшм почвообразования с соответствующим ему режимом грунтовых вод. При этом в функцию дренажа входит снижение уровня грунтовых вод в те периоды, когда он окажется выше допустимого, или поддержание уровня грунтовых вод на заданных отметках в период интенсивного их питания.

При расчетах систематического дренажа, необходимого для регулирования режима грунтовых вод в орошаемых районах, основную часть этих расчетов можно проводить, пренебрегая нестационарностыо режима фильтрации, так как при правильном режиме орошения и нормальной эксплуатации системы колебания уровня грунтовых вод, вызванные отдельными поливами, не доляшы превышать 5—10 см. А фильтрационные потерн из ороси­ тельной сети практически постоянны во времени, поэтому рассто­ яния между дренами, определяемые из условия постоянства дренаяшого модуля, при средневзвешенном для расчетного пери­ ода времени уровне грунтовых вод оказываются, как правило, достаточно обоснованными. Однако после установления рассто­ яния между дренами целесообразно рассчитать неустановившийся режим грунтовых вод на рассматриваемой территории в течение всего мелиоративного периода времени. С этой целью для типового участка рассчитывается кривая снижения уровня грунтовых вод между дренами после первого полива с учетом испарения с по­ верхности грунтовых вод. Затем определяется подъем грунтовых вод за счет второго полива и рассчитывается их понижение за время межполивного периода, затем после третьего полива и т. д. Таким образом можно рассчитать режим грунтовых вод в течение всего года с учетом принятого режима орошения, испарения и проектируемой дренированности.

Если полученная кривая, характеризующая расчетный режим грунтовых вод, окажется близкой к той, что была принята при составлении проектного водного баланса, то параметры дренажа приняты правильно. В противном случае расстояние между дре­ нами следует уменьшить или увеличить в зависимости от того, оказалась расчетная кривая уровня грунтовых вод выше принятой в проектном водном балансе или ниже.

При решении задачи, связанной с необходимостью периодиче­ ского увеличения оттока подземных вод, расчет дренажа сводится к определению таких расстояний между дренами при выбранной их глубине, которые обеспечили бы понижение уровня грунтовых

14

вод до проектируемых отметок в заданные сроки, т. е. весь расчет проводится для условий иеустановившегося режима фильтрации.

Основными исходными данными для выполнения прогнозов грунтовых вод являются следующие.

1. Геоморфологическое и геолого-литологическое строение района с характеристикой глубин залегания местного и реги­ онального водоупора, отражаемое на геоморфологической карте и карте литолого-генетических комплексов и состава пород. При этом на геоморфологической карте должны быть выделены все генетические типы рельефа с подобранной геолого-генетической характеристикой их и отражены современные физико-геологи­

илитологические разности пород, развитые до первого региональ­ ного водоупора, и их фильтрационные свойства.

2.Характеристика основных водоносных горизонтов (распро­ странение и мощность, гидравлическая связь между горизонтами

идневной поверхностью, фильтрационные свойства вмещающих пород, естественные условия питания и разгрузки), синтезирован­ ная на карте глубин залегания грунтовых вод и гидродинамиче­ ской карте. При этом глубина залегания грунтовых вод на соот­ ветствующей карте должна быть показана в следующих пределах:

3.Характеристика состава и содержания растворимых солей

вподземных водах и породах зоны аэрации. При этом изменение минерализации подземных вод показывается в следующих пре­ делах: до 0,3; 0,3-0,5; 0,5 -1; 1 -2 ; 2—3; 3 -5 ; 5 -7 ; 7—10; 10—15; 15—25; 25—35; 35—50; 50—75 и более 75 г/л. Засолен­ ность пород показывается (в пределах менее 0,25; 0,25—0,5; 0,5—1; 1—2; более 2%) для верхней 3-метровой толщи от поверх­ ности земли и для слоя с глубины 3 м до поверхности грунто­ вых вод.

4. Питание грунтовых вод за счет фильтрационных потерь из мелких оросительных каналов и орошаемых полей (за вычетом испарения с поверхности грунтовых вод).

5. Мелиоративные мероприятия, проектируемые в рассматри­ ваемом районе. В гумидной зоне — это мероприятия по спрямле­ нию русел рек, вызывающие изменение режима грунтовых вод в прибрежной зоне, создание систематического дренажа, ловчих дрен и т. д. В аридной зоне мероприятия характеризуются существующей и проектируемой оросительной сетью, размещением поливных площадей, систем дренажа и т. д.

чены в процессе гидрогеологической и инженерно-геологической

15

съемки, сопровождаемой специальными дополнительными гидро­ геологическими исследованиями на ключевых участках.

Планируя детальность изучения отдельных литолого-генети-

природных условий.

При схематизации литологического разреза области фильтра­ ции ей ставится в соответствие модель водоносного пласта, пред­ ставленная определенным числом водоносных горизонтов (пли различных слоев пород), подстилаемых региональным водоупором. При этом за водоупорный слой пород может быть принят такой слой, через который поступает в рассматриваемый водоносный горизонт не более 5—10% общего расхода воды [28].

По характеру неоднородности пласта различают неупорядочен­ ную неоднородность, характерную для субаэральных дельт, периферических частей конусов выноса и других, и упорядочен­ ную неоднородность, выражаемую его слоистым строением пли анизотропией в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Если неоднородность пласта в разрезе имеет стохастический характер, то такой водоносный пласт можно рассматривать как однослойный. При этом нецелесообразно характеризовать его обобщенной эпюрой литологических разностей или комплексов и ставить им в соответствие средневзвешенный по разрезу коэф­ фициент фильтрации, так как такая схематизация может привести к искусственному увеличению эффективной проницаемости пласта. При этом ошибка схематизации оказывается тем больше, чем больше несовершенство дрены по степени вскрытия пласта [2].

Более обоснованным является представление пласта наиболее вероятными фациями в разрезе. Гидрогеологические параметры, характеризующие такой пласт, должны быть получены таким методом, при котором они окажутся обобщенными в целом для всей толщи пласта.

В случае анизотропного пласта при расчетах горизонтального дренажа пласт относительно небольшой мощности можно пред­ ставить как однородный с коэффициентом фильтрации, характе­ ризующим его проницаемость в горизонтальном направлении.

Если неоднородность имеет детерминированный характер и вы­ ражается выдержанной в разрезе слоистостью водовмещающей толщи пород, то методика ее схематизации зависит от мощностей отдельных слоев, их фильтрационных свойств, глубины залегания и граничных условий. В связи с этим схематизация многослойного пласта, в котором неоднородность выдержана в плане, должна проводиться в соответствии с предварительной оценкой влияния каждого вводимого в расчет слоя на результаты прогноза режима уровня грунтовых вод.

При двухслойном строении пласта, когда нижний слой попа­ дает в зону активного водообмена (30—50 м от поверхности земли),

16