32. Баланс грунтовых вод участка, суши, орошаемого поля, системы.
Под балансом подземных вод понимают соотношение между приходом и расходом подземных вод на данном участке за определенное время.
Режим и баланс подземных вод взаимосвязаны, и если первый отражает изменение количества и качества подземных вод во времени, то второй − ре-
зультат этого изменения. Баланс может составляться для крупных территорий или для отдельных участков (поля орошения и фильтрации, групповые водоза- боры и т. д.). Участки, где проводятся измерения прихода и расхода подземных вод, называют баланс овыми .
С помощью баланса характеризуют водообеспеченность района и воз- можности ежегодного пополнения запасов подземных вод, изучают причины подтопления территорий, прогнозируют изменение уровня подземных вод.
Для решения этих вопросов необходимы данные о составляющих балан-
са: приходных и расходных.
Рис. 37. Схема баланса грунтовых вод
|
Приходная
часть баланса грунтовых вод под влиянием
естественных ре- жимообразующих факторов
слагается из следующих составляющих
(рис. 37): инфильтрации атмосферных осадков
( А ); конденсации водяных паров ( К
); подземного притока (П).
Подземный приток в свою очередь включает боковой приток (П), фильт-
рационные поступления из поверхностных водных источников (реки, озера) (П2) и переток из нижележащего водоносного горизонта (П3).
Расходная часть баланса складывается из испарения ( И ) и подземно-
го стока (С).
Испарение ( И ) включает расход воды за счет испарения с поверхности грунтовых вод и транспирации воды растительностью. Подземный сток (С) может быть представлен боковым оттоком (С1) и перетоком в нижележащий водоносный горизонт (С2).
Балансовое уравнение грунтовых вод для данного участка за время t име-
ет вид:
Δ W = А + К + П 1 + П 2 + П 3 −И −С1−С2,
где Δ W – изменение запасов грунтовых вод за время t.
Если на территории участка проводились режимные наблюдения за уров-
нем грунтовых вод, баланс грунтовых вод может быть выражен уравнением:
μΔh = А + К + П −И −С ,
где Δ h – среднее изменение уровня за время t;
μ – коэффициент водоотдачи (при Δ h с минусом) и недостаток насы-
щения (при Δ h с плюсом).
Величина μΔh изменяется по сезонам и в многолетнем цикле. Она может быть положительной при подъеме уровня грунтовых вод и отрицательной при
его опускании.
На балансовом участке могут быть выражены не все составляющие. Так,
например, при глубоком залегании грунтовых вод из балансового уравнения исключается испарение ( И ), а при отсутствии перетока воды через водоупор −
члены С2 и П 3 .
В условиях искусственного (нарушенного) режима подземных вод в ба-
лансовое уравнение грунтовых вод вводятся расходы на водоснабжение ( В ),
расходы в дренажи ( Д ), фильтрация из оросительных каналов (Фк) и другие составляющие. Превышение прихода подземных вод над расходом может вы- звать подтопление территории, при обратном соотношении составляющих ба- ланса − ее осушение. Изучая баланс крупной территории или любого другого участка, можно регулировать режим подземных вод в нужном направлении.
Для решения балансовых уравнений применяют экспериментальные и расчетные методы. В первом случае все основные статьи баланса подземных вод определяют непосредственным измерением, во втором − их рассчитывают на основе режимных наблюдений, используя уравнения неустановившегося движения в конечных разностях (метод Г. Н. Каменского) [9].