Общие сведения по динамике подземных вод

Подземные воды перемещаются под влиянием силы тяжести при наличии уклона их зеркала (ненапорные воды) или же разности пьезометрических уровней (напорные воды).

При откачивании воды из какого-либо котлована или колодца (скважины) подземные воды прилегающего участка приходят в движение, направленное со всех сторон радиально к котловану или колодцу. Поверхность подземных вод вблизи места откачки приобретает форму воронки. Такая поверхность называется депрессионной.

По мере удаления от котлована или колодца, из которых откачивали воду, депрессионная поверхность постепенно переходит в естественную поверхность подземных вод и сливается с нею. Расстояние от центра откачки до места, где ее влияние не отражается на естественном уровне подземных вод, называется радиусом влияния (или радиусом депрессионной воронки).

Установление границ депрессионной воронки имеет большое практическое значение при оценке фильтрационных свойств пород, выделении зон санитарной охраны, определении причин загрязнения источника водоснабжения и др.

Производительность колодца становится постоянной, а движение воды к нему может рассматриваться как установившееся тогда, когда депрессионная воронка полностью сформируется.

Скважина или колодец, вскрывающие водоносный горизонт на полную мощность, являются совершенными. Определение величины водопритока в скважину возможно лишь при понижении в ней уровня воды, что достигается искусственно с помощью откачки воды. Снизившийся вследствие откачки уровень подземных вод называют динамическим. Первоначальный уровень подземных вод, т. е. уровень воды до откачки, называют статическим.

При определении дебита совершенной скважины в песках, гравии, галечниках, супесях и суглинках применяют закон Дарси:

,

где Q – количество воды, протекающее через данное сечение в единицу времени, т. е. расход, м³/сут;

k – коэффициент фильтрации, характеризующий водопроницаемость пород, м/сут;

I – гидравлический градиент, или уклон зеркала грунтовых вод;

F – сечение породы, через которое происходит фильтрация воды, м².

Этот основной закон, характеризующий движение воды в грунтах, дает возможность решать разнообразные гидрогеологические задачи. Некоторые примеры решения таких задач приведены ниже.