18.6.2. Розрахунок підйому ґрунтових вод на зрошуваних територіях в неоднорідних пластах

Схема «граничного перетікання». Нижче розташовані добре проникні водоносні горизонти або товщі водоненасичених порід обмежуюче діють на розвиток процесів підтоплення у верхньому пласті при зрошенні. В таких умовах в прогнозних розрахунках враховують перетікання частини ґрунтових вод через слабо водопроникний підстилаючий шар. Параметри цього шару для розрахунку приймають осередненими в межах області фільтрації. Розрахункові геометричні форми іригаційної інфільтрації і верхнього пласта в плані, а також види граничних умов ті ж, що для умовно однорідного пласта на водоупорі.

Інтенсивність додаткової інфільтрації , що входять в розрахункові залежності , приймають осередненою за часом ( ).

У випадку застосування планової схеми прямокутного зрошуваного масиву в необмеженому пласті (див. рис. 18.2, а) прогнозне підвищення рівня ґрунтових вод за часом розраховують за рівнянням

, (18.90)

де – табульована функція

; (18.91)

; ; ;

; ;

– коефіцієнт гідроємкості грунту верхнього пласта в зоні аерації;

– координати кутових точок ділянки інфільтрації, м;

– коефіцієнт рівнепровідності верхнього пласта, м²/добу;

– коефіцієнт фільтрації слабоводопроникного підстилаючого шару, м/добу;

– потужність цього шару,

інші позначення ті ж.

На відміну від умовно однорідного пласта на водоупорі [див. рівняння (18.60)] в даному випадку величина підйому рівня , затухаючи з часом, асимптотично прагне до кінцевого значення . Формула для розрахунку має вигляд

, (18.92)

де ; ; ;

; (18.93)

– функція Беселя (модифікована циліндрична функція) другого роду нульового порядку від уявного аргументу;

інші позначення ті ж.

Значення функції при конкретних значеннях аргументів і знаходять за графіками [руд] з врахуванням властивостей цієї функції.

Якщо застосовується планова схема напівобмеженого пласта з розташованою всередині прямокутною ділянкою інфільтрації, дві сторони якої паралельні границі (див. рис. 18.4, а), прогнозна величина розраховується за рівнянням

, (18.94)

де ; , , м^-1;

– координати кутових точок ділянки інфільтрації, м;

– коефіцієнт, що дорівнює -1 і 1 при граничних умовах відповідно першого та другого роду на границі ;

інші позначення ті ж, що і в рівнянні (18.90).

Формула для розрахунку граничного з часом (кінцевого) підйому ґрунтових вод має вигляд

, (18.95)

де ; ;

(як показано вище);

інші позначення ті ж, що в рівнянні (18.92).

Довільне розташування зрошуваної ділянки. Більш широкі можливості для практичного застосування має схема довільного розташування зрошуваної ділянки відносно границі пласта зрошуваної ділянки [32 руд], показана на рис. 18.8.

Рис. 18.8. Схема довільного розташування прямокутної зрошуваної ділянки відносно границі пласта.

Вісь суміщають з границею пласта, а ортогональна їй вісь проведена нижче ділянки іригаційної інфільтрації ABCD. Рівняння для розрахунку має вигляд

, (18.96)

де

; (18.97)

;

;

;

;

;

;

;

;

, м^-1;

– координати найближчої до осі вершині (А) прямокутної ділянки інфільтрації, м;

– координати протилежної вершини (С) прямокутника, м;

– кут, що утворює сторона АВ зрошуваної ділянки і прямою, паралельною осі ( );

інші позначення ті ж, що в рівнянні (18.94).

Граничний за часом (кінцевий) підйом рівня для цієї планової схеми (див. рис. 18.8) можна розрахувати за формулою

; (18.98)

де – функція (18.93) з аргументами , …, і , …, , які отримані із виразів відповідних аргументів для рівняння (18.96), якщо прийняти, що , м^-1;

мають той же смисл, що і в рівнянні (18.96);

інші позначення ті ж, що і формулі (18.95).

Планова неоднорідність водоносної товщі на водоупорі. Якщо територія, де розповсюджується вплив зрошення, характеризується різкою зміною в плані фільтраційних параметрів водоносної товщі, то необхідно застосовувати схему планової неоднорідності.

Найбільше практичне застосування мають розрахункові схеми розташування зрошуваного масиву в неоднорідному пласті з однією прямолінійною границею розділу між різними зонами (рис. 18.9). Зона 1, знаходиться справа від цієї границі, з якою суміщають вісь , характеризується параметрами , , ; зона 2, розташована зліва, – відповідно , , .

Рис. 18.9. Розрахункові схеми зони іригаційної інфільтрації при плановій неоднорідності водоносної товщі.

В типовому випадку, коли іригаційна інфільтрація інтенсивністю відбувається на прямокутній ділянці , в зоні 1 (рис.18.9, а), наближений розрахунок прогнозного підвищення рівня ґрунтових вод в цій зоні можна вести за рівнянням (18.68), якщо представити, що в ньому , , , . Обчислення здійснюють з використанням табличних значень функції розрахованих за (18.57).

При доцільно переходити до схеми зрошуваної смуги , паралельній границі розділу і не примикаючої до неї (рис. 18.9, б). Розрахункові формули мають вигляд:

• для зони 1 ( )

; (18.99)

• для зони 2 ( )

, (18.100)

де , м^-1; , м^-1; ;

інші позначення наводились раніше.

Якщо іригаційна інфільтрація інтенсивністю відбувається по всій зоні 1 (рис. 18.9, в), розрахунок виконують за формулами:

• для зони 1 ( )

; (18.101)

• для зони 2 ( )

; (18.102)

В умовах, коли зрошувана смуга проходить по двох різнорідних зонах, маючи контури, паралельні розташованій всередині границі розділу (рис. 18.10, г), прогнозний підйом рівня ґрунтових вод розраховують за формулами:

• для зони 1 ( )

; (18.103)

• для зони 2 ( )

, (18.104)

де – відстань відповідно від правого і лівого контурів зрошуваної смуги до внутрішньої границі , м;

інші позначення ті ж.

При наявності іригаційної інфільтрації інтенсивністю по всій зоні 2 і на примикаючій до неї смузі зони 1:

• для зони 1 ( )

; (18.105)

• для зони 2 ( )

, (18.106)

де позначення ті ж, що в формулах (18.103)-(18.104).