Подземные воды. Основные представления.

[A_L]

Подземные воды заполняют трещины и пустоты в горных породах. Пористые породы, такие, как песок, вода наполняет как губку. Если вы когда-нибудь наблюдали, как вода заполняет песок или галечник на пляже, то, в принципе, имеете примерное представление о характере нахождения подземных вод в пористой горной породе. В скальных трещиноватых породах вода содержится, в основном, в трещинах и, что характерно, в существенно меньших количествах, т.к. объем трещин всегда будет меньше объема пор. Уверяю вас, ни о каких подземных реках и озерах речи не идет! Подземных рек - не бывает! Только в карстующихся породах (в пещерах) могут возникать более-менее значимые потоки подземных вод (фактически - ручьи), но это - скорее исключение, чем правило.

 

Практически ВСЕ пресные подземные воды, которые мы выкачиваем из-под земли, поступают в подземные водоносные горизонты с поверхности. Когда на Ваши глаза попадается статья, где рассказывается о том, что подземные воды потому такие чистые и полезные, что сохранялись на глубине в течение тысяч и миллионов лет – будьте уверены, это заблуждение! Основное питание подземных вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, конденсации паров воды в верхних слоях почвы и подтягивании воды из поверхностных водоемов – рек, озер и болот. В естественных условиях этот процесс, действительно, может происходить очень медленно. Однако, в нарушенных условиях при эксплуатации подземного водозабора он существенно ускоряется и основное питание подземных вод происходит сверху.

 

О поверхностном характере питания подземных горизонтов свидетельствуют особенности их химического состава и наличие характерных «болотных» компонентов в воде, которую мы выкачиваем с глубины более 200 м. Несмотря на то, что указанные представления являются общеизвестными, их то и дело приходится повторять снова.

 

Кроме того, большинство подземных водозаборов, которые на сегодняшний день эксплуатируются на территории России, равно как и других стран, это – береговые водозаборы. Т.е., они расположены на берегах рек и озер. Нередко наблюдается картина, когда скважины располагаются на пойме реки, а иногда «воткнуты» прямо в русло. Известны абсурдные случаи, когда подземные водозаборы весной затапливает паводковыми водами и вокруг скважин приходится организовывать противоледовые заграждения! Соответственно, вода, которую качают эти скважины – поступает прямиком из реки. Некоторые подземные водозаборы – и это не шутка – качают воду вместе с мелкой рыбой!

 

Тем не менее, подземный водозабор всегда будет обладать целым рядом преимуществ перед поверхностным водозабором. Как ни крути, а поверхностный водозабор – это крупное капитальное сооружение, в том числе, требующее немалых затрат на углубление русла реки, организацию и укрепление береговой зоны. Качество поверхностных вод всегда ниже качества подземных. Поверхностные воды всегда легче загрязнить или даже отравить умышленно.

 

Подземные воды, пускай они поступают из той же самой речки, фильтруются через породный массив и потому подвергаются естественному природному очищению (за исключением случаев, когда они поступают пополам с мелкой рыбой). Горные породы выступают в качестве большого фильтра, очищающего подземные воды от механических и химических примесей. Низкая температура подземных вод, характерная для территории России (порядка 7-10 0С) приводит к постепенной гибели вредоносных микроорганизмов. Поэтому, в санитарном отношении подземные воды всегда более безопасны (оговорюсь: на территории крупных городов из родников пить все равно нельзя, какие бы чистые они не были с виду и сколько бы православных часовен над ними не стояло).

 

Кроме того, несмотря на существенную стоимость водозаборных скважин – это все равно всего лишь дырка в земле, над которой поставлен отапливаемый бокс 2 на 2 метра. Если посчитать затраты на 25-летний срок эксплуатации, капиталовложения – минимальны!

 

Организовать подземный водозабор можно и вдалеке от реки. В этом случае питание будет происходить исключительно за счет подземных вод. Однако, проведение поисковых работ вдали от очевидных источников восполнения подземных горизонтов требует высокой квалификации специалистов (возле речки и думать не надо, будет ли в скважинах вода или нет – тыкай в русло и никаких проблем!). Поиск подземных вод на площадях, лишенных естественных источников пополнения запасов, подразумевает наличие значительного опыта и всегда является рискованным предприятием. Решиться на этот риск могут только настоящие профессионалы.

 

Вопрос источников формирования запасов подземных вод (т.е. откуда, собственно, подземные воды берутся, да еще в необходимых количествах) является принципиальным вопросом гидрогеологии. Но есть и более важные моменты! Самый основной – это закон фильтрации!

 

Каждый человек, по долгу профессии имеющий отношение к подземным водам, должен понимать: вода – как электрический ток – движется по линии наименьшего сопротивления! Основной вопрос гидрогеологии – это вопрос фильтрационных свойств, вопрос водопроводимости горных пород! Почему вода фонтанирует из артезианских скважин? Да потому что ей легче подняться на 200 м вверх по трубе и изливаться фонтаном, чем идти на глубине через толщу пород – там выше сопротивление! Почему бывают случаи, когда топит один дом (гараж, овощную яму), а соседние стоят сухими? Если дело не в обрыве трубопровода или не в прямом поступлении дождевой воды с крыши – то это вопрос разности фильтрационных свойств пород в основании сооружения. Подземные воды нашли слабое, наиболее проницаемое место и активно фильтруются снизу! В других местах фильтрационное сопротивление выше, поэтому там – сухо.

 

Для учета разности фильтрационных свойств есть один давно известный и весьма эффективный метод – гидродинамические расчеты. Динамика подземных вод! Если перед Вами стоит гидрогеолог, специалист, который говорит, что он никогда не занимался гидродинамическими расчетами, потому что они не пригодились ему в повседневной работе (а такие есть!) – можете смело поворачиваться к нему спиной и идти дальше! Он Вам не поможет (хотя, деньги, при случае – возьмет)!

 

Динамика подземных вод – это основная база любых гидрогеологических исследований. Гидродинамические расчеты опираются на данные опытных работ, т.е. выполнение опытных откачек из водозаборных скважин с обязательным прослеживанием темпов снижения уровней во времени (т.е. в процессе откачки в скважину опускается уровнемер и изменение уровня фиксируется в течение нескольких часов или суток с определенной частотой). ЛЮБЫЕ серьезные гидрогеологические исследования должны в обязательном порядке включать в себя две вещи: анализ пьезометрических отметок уровней подземных вод и, при возможности, построение карты гидроизогипс и опытные работы с целью определения фильтрационных свойств горных пород.

[Heaven]

[mech]

Каждый человек, по долгу профессии имеющий отношение к подземным водам, должен понимать: вода – как электрический ток – движется по линии наименьшего сопротивления! Основной вопрос гидрогеологии – это вопрос фильтрационных свойств, вопрос водопроводимости горных пород! Почему вода фонтанирует из артезианских скважин? Да потому что ей легче подняться на 200 м вверх по трубе и изливаться фонтаном, чем идти на глубине через толщу пород – там выше сопротивление! Почему бывают случаи, когда топит один дом (гараж, овощную яму), а соседние стоят сухими? Если дело не в обрыве трубопровода или не в прямом поступлении дождевой воды с крыши – то это вопрос разности фильтрационных свойств пород в основании сооружения. Подземные воды нашли слабое, наиболее проницаемое место и активно фильтруются снизу! В других местах фильтрационное сопротивление выше, поэтому там – сухо.

Несколько ограниченное представление получается, если считать, что ток подземных вод во все направления зависит только от фильтрационных свойств, а напор как же?

Артезианская скважина не будет фонтанировать даже при метровом диаметре скважины, если напор не превышает поверхность земли.

[A_L]

Закон Дарси показывает, что скорость фильтрации пропорциональна коэффициенту фильтрации и градиенту. Т.е. напор и фильтрационные свойства - взаимосвязанные величины.

Вы, конечно, правы, что если изначально напор не превышает поверхности земли - скважина фонтанировать не будет. Но если в горном массиве появится зона повышенных фильтрационных свойств, которая сможет отводить поток в зону разгрузки (скажем, в мировой океан!), то вода пойдет по этой проводимой зоне и напор упадет. Общий смысл - были бы фильтрационные свойства и было бы куда течь - и никакого напора не будет.

В данном случае я всего лишь пытался показать преимущество движения воды по трубе вверх (против силы тяжести) против движения ее по пласту.

Пример, может быть, не является удачным на 100 %, не стану спорить, но в целом как раз дает общие представления о движении подземных вод.

 

Если хотите, можете предложить встречный пример. Было бы интересно.

[Heaven]

Кто вразумительно ответит (может даст ссылки) буду признателен:

В инструкции по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г. Москве, 2004 в разделе 4.8 п. 4.8.4 говорится, что опасные в карстово-суффозионном отношении районы характеризуются следующими определяющими признаками:

- ....................;

- наличием вертикальной фильтрации подземных вод, создающей условия суффозионного выноса рыхлых отложений в закарстованные породы, с градиентом вертикальной фильтрации более 3 ...

Вопрос: Градиент вертикальной фильтрации 3 и более - это как?

Как в вертикальной фильтрации расчитывается градиент? И сколько там их таких целых?

Кто объяснит?

[mech]

Закон Дарси показывает, что скорость фильтрации пропорциональна коэффициенту фильтрации и градиенту. Т.е. напор и фильтрационные свойства - взаимосвязанные величины.

Вы, конечно, правы, что если изначально напор не превышает поверхности земли - скважина фонтанировать не будет. Но если в горном массиве появится зона повышенных фильтрационных свойств, которая сможет отводить поток в зону разгрузки (скажем, в мировой океан!), то вода пойдет по этой проводимой зоне и напор упадет. Общий смысл - были бы фильтрационные свойства и было бы куда течь - и никакого напора не будет.

В данном случае я всего лишь пытался показать преимущество движения воды по трубе вверх (против силы тяжести) против движения ее по пласту.

Пример, может быть, не является удачным на 100 %, не стану спорить, но в целом как раз дает общие представления о движении подземных вод.

 

Если хотите, можете предложить встречный пример. Было бы интересно.

Не заглядывал в буквари, но напор с фильтрационными свойствами вряд ли связаны. Есть некоторые свойства вещества (фильтрационные), а есть некоторый запас потенциальной или кинетической энергии другого вещества (напор, избыточное давление, давление от веса жидкости - гидростатическое, гидродинамическое и т.п.). Давление жидкого вещества может заставить эту жидкость фильтроваться в породах, которые обладают хоть какими-то фильтрационными свойствами. От напора будет зависеть скорость течения жидкости в фильтрующей среде, а также эта скорость будет зависеть от фильтрационных свойств. Трудно представить, чтобы в статическом состоянии, давление жидкости изменялось при изменении фильтрационных свойств окружающего вмещающего массива пород - в статике связи нет. В динамике: при условии ограниченности запасов жидкости, было бы отверстие, пусть с самыми плохими фильтрационными свойствами - все вытечет, напор упадет до уровня сливного отверстия вне зависимости от фильтрационных свойств, возможно во время истечения зависимость будет наблюдаться - в каком-то случае напор упадет быстрее, в каком-то медленнее. Наверное, по фильтрационным свойствам можно сделать предположение о скорости падения напора ограниченного объема жидкости, скорости ее истечения в зависимости от напора.

[A_L]

Именно так, будет меняться скорость фильтрации и, следовательно, скорость уменьшения градиента, т.е. перепада напоров.

При этом, в указанном объеме грунта фильтрация будет происходить неравномерно, а по сложной траектории, отвечающей положению наиболее проницаемой его части.

[grey_coyote]

Кто вразумительно ответит (может даст ссылки) буду признателен:....

- наличием вертикальной фильтрации подземных вод, создающей условия суффозионного выноса рыхлых отложений в закарстованные породы, с градиентом вертикальной фильтрации более 3 ...

Вопрос: Градиент вертикальной фильтрации 3 и более - это как?

Heaven, вразумительно не отвечу и не надейтесь, так как не сталкивался по-жизни (тока A_L, не надо сразу разворачиваться ко мне спиной )

Всё что написано ниже является примитивной попыткой рассуждения на тему (пока A_L и mech пикируются всё одно некому вразумлять...)

1. С задачей все понятно – определить возможность и вероятность перетока из некоего дисперсного коллектора через "ненадежный" водоупорный слой в залегающий ниже карстовый коллектор (либо трещинный, либо крупнодисперсный с открытой пористостью – типа крупного галечникового грунта, или щебенисто-глыбового элювия и т.п). А может даже не перетока, а прорыва вследствии размыва (практически - эрозии) водоупора (но такой размыв возможен при турбулентном движении, при ламинарном размыва не будет)? А, вот интересно: дырявя скважины через водонос, водоупор в карстующийся известняк мы не создаем каналы турбулентного (и ламинарного) движения воды, для размыва и суффозионного выноса? ... Нет конечно, не создаем - ликвидация скважин цементированием или обратной засыпкой грунта с послойным уплотнением , ага, и соблюдением стратиграфического разреза и на устье - пятачок с дерном или асфальтобетоном (че там по буровому журналу...)

2. Понятно и то, что практически достоверно определить вероятность и развитие суффозии очень сложно. Что такое "Градиент вертикальной фильтрации" мне непонятно, я не встречал такого термина. Может имелся в виду градиент напора, вертикальная составляющая...? Почему критический градиент вертикального напора принят "больше 3" - наверное есть некие обобщенные (но пока секретные ) опытные данные и зависимости...

3. Как определить этот напор. Примерно как при лабораторных работах по определению Кф в различных вертикальных приборах типа ДИИТа и ему подобных. Из чего сложится величина напора? Из суммы величин напоров по вертикали. Установившийся уровень воды в скважине (при напорных – он естественно выше отметки вскрытия), вернее столб воды от установившегося уровня до подошвы верхнего водоносного горизонта, т.е. до водоупора, умножаем на удельный вес воды. Зная мошность водоносного горизонта определяем вертикальную составляющую градиента напора. Тока ногами не бейте! Я ж говорил - просто рассуждаю...без всяких там претензий...

4. Ну и фиг ли? А нифига. Это что критерий возможной суффозии? А как поведёт себя «ненадежный водоупор», как пойдет перетекание в карстующийся слой или крупнообломочный или трещиноватый грунт, будет ли иметь место суффозионный внос, из чего будет вынос - из водоноса, из водоупора…? Вопросы есть. Ответов нет (у меня).

(продолжение следует)

[grey_coyote]

Продолжение

5. Как определить коэффициент фильтрации водоупора? Полевыми наливами в скважину, обсаженную технической колонной, перекрывшей водонос? Сложно, мудрено и дорого, геморр . Лабораторными методами. Ненадёжно. Имитационно. Особенно, если водоупор глина в твёрдой или полутвердой консистенции. В лабораторном приборе на образце фильтрации при реальных градиентах напора может и не быть - 100-пудовый водоупор . Но, это поровой фильтрации нет. А в естественном залегании – пожалуйста, только не поровая, а по трещинам. Ведь из практики известно, что в глинах сплошь и рядом дренирует вода, затрудненно, медленно, но дренирует. А сдай образец ненарушенной структуры в лабораторию – фильтрация ноль (что в компрессионном приборе воду не пропускает, что в фильтрационном…) Или для поровой фильтрации будет нужен охренительный начальный градиент напора, что в естественных условиях невероятно. Но в практически непластичном (твёрдая, полутвёрдая консистенция) слое глины по сложнейшей системе трещин и трещинок вода реально дренирует при несравнимо меньших градиентах напора, а вмещающий воду грунт может при этом и не менять своей консистенции – как был полутвердым так и остался (да и как же ему консистенцию то поменять в условиях всестороннего давления, ведь для гидратации надо увеличить объем – а расширяться то, блин, некуда…) Получается что глина в твердой и полутвердой консистенции в природном массиве ведет себя не как классический мелкодисперсный связный глинистый грунт с поровой проницаемостью и пластичными коллоидными связями, а как трещиноватый непластичный грунт с цементационными связями, на манер аргиллитов, алевролитов, песчаников...

6. Вот такие мыслишки. Повторяю - ногами не бить – особенно по жизненно важным местам (по голове можно) . Я в эксперты не лезу – это уже хорошо Очередной раз повторю – грунт сложная многокомпонентная система и формализации не поддается и «линейный» закон Дарси не всегда закон до последней буквы и цифры. И что да, то да, A_L, - модный нынче метод «конченных» элементов – не очень подходит в нашем очень аналоговом деле, засачтую требующем креативного подхода (во, тоже модное слово ввернул ). А учитывая сложность системы и примитивные способы изучения – как полевые так и лабораторные, так ваще... допущений и условностей очень много… Это вам не куб бетона или чушка стали...где всё по ГОСТу...

7. По поводу литературы и нормативов – не встречал, бо спецом не искал, за ненадобностью (пока)... думаю в нормативной литературе и методиках гидротехнического строительства и мелиорации должно быть...

 

Вот к примеру близко к теме (есть в базе нормативной документации: www.complexdoc.ru):

П 12-83. Рекомендации по методике лабораторных испытаний грунтов на водопроницаемость и суффозионную устойчивость. ВНИИГ Веденеева, Ленинград, 1983 год.

Это конец

[A_L]

Ну что ж вы так, grey_coyote, бить ногами коллег - это не по-христиански.

 

Пункт 5 - 100%-ое попадание! Глинистый водоупор в естественных условиях абсолютным водоупором не является и проницаемость глин, полученная при лаборатоных испытаниях, не имеет ничего общего с фактической проницаемостью в массиве.

 

Пункт 1. В геологической среде чрезвычайно редко могут создаваться условия нарушения ламинарного режима фильтрации. Ламинарный режим движения сохраняется ВСЕГДА. Только в случае нагнетания в скважины с высоким давлением (десятки атмосфер), т.е. при создании чрезвычайно высоких градиентов, ламинарный режим переходит в так называемый "переходный". Переходный - потому что до турбулентного все еще очень далеко.

 

Пункт 6. Никто и не говорит о моделировании. Какие конечно-разностные уравнения? Есть общеизвестные аналитические методы обработки откачек и расчета гидрогеологических параметров. И коэффициент фильтрации разделяющего слоя посчитать по результатам откачек можно. Результат получится не ахти какой точный, но получше, чем в лаборатории.

 

Ну и наконец, пост Heaven я проигнорировал намеренно.

Не понятно мне, что за градиент, равный 3. Какая-то муть...

Градиент - это перепад напоров в горизонте, деленный на расстояние. Например, если в одной скважине напор 10 м, а в другой - 11 и расстояние между ними 10 м, то градиент будет равен 0,1 (1 метр перепада напоров делим на 10 м расстояния). Это очень высокий градиент! Такой редко встретишь в естественных условиях.

Что они имеют в виду под градиентом вертикальной фильтрации - я не знаю. Может быть, перепад напоров в четвертичном водоносном горизонте и трещинно-карстовом горизонте известняков.

[Heaven]

Вот что значит когда НАДО! Пришлось нырнуть в литературу и похоже разобрался. Все в рассуждениях были близки. Оказалось вертикальный градиент фильтрации - то бишь величина гидродинамического давления на слабопроницаемую толщу, разделяющую грунтовый и трещинно-карстовый водоносный горизонт. Условно формулу можно выразить так Iв = (Нг - Нтк)/mо - перепад напоров в водоносных горизонтах, разделенных слабопроницаемой толщей. Просто и логично. (Вот что значит давно не считал перетекание с параметром В!) Тогда становится понятна цифра 3. Осталось только разобраться почему именно при градиенте более 3 (не меньше) создаются активные условия для суффозионного выноса рыхлых отложений в закарстованные породы. Где тут собака порылась?

[A_L]

Думаю, это величина эмпирическая. Принята, исходя из опыта изучения карстующихся участков.

[grey_coyote]

Спасибо за информацию, Heaven - записал...

[Heaven]

Именно так, будет меняться скорость фильтрации и, следовательно, скорость уменьшения градиента, т.е. перепада напоров.

При этом, в указанном объеме грунта фильтрация будет происходить неравномерно, а по сложной траектории, отвечающей положению наиболее проницаемой его части.

A_L и mech порадовали!

 

mech дал полную характеристику проницаемости - способности пористой среды пропускать жидкости или газы при наличии перепада давления,

а A_L оперировал понятием коэффициента проницаемости , определяющим сопротивление фильтрации потока через пористую среду.

 

1:1 в нашу пользу

[Heaven]

Спасибо за информацию, Heaven - записал...

ИНСТРУКЦИЯ ПО ИЗЫСКАНИЯМ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ, СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ЗАКАРСТОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ. ТСН 302-50-95. РБ ГОССТРОЙ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН. Уфа 1996

 

http://tehlit.ru/1lib_norma_doc/41/41751/index.htm

 

Ну что ж, такой вот алаверды

[grey_coyote]

Мерси, ознакомлюсь на досуге. Скока оказывается всяких инструкций и методик еще нечитанных даж по диогонали... Век живи, век учись.... Да, это вам не ПНИИИС с НИИОСПом.

[mech]

...Осталось только разобраться почему именно при градиенте более 3 (не меньше) создаются активные условия для суффозионного выноса рыхлых отложений в закарстованные породы. Где тут собака порылась?

1. Возникновение процессов механической суффозии обусловлено не только свойствами грунтов (дисперсность фракции, плотностью частиц и др.), но и скоростью перемещающейся жидкости в порах (в неразрывной связи с фильтрационными свойствами) этих грунтов. Видимо при таком градиенте (3) скорости фильтрации в грунтах (с неопределенными фильтрационными свойствами) близки к возникновению суффозии.

 

Возможно, задавшись фильтрационными свойствами водоупора, можно представить какими будут скорости фильтрации и сравнить их какими-то критическими значениями.

Учитывая, что водоупор слабо фильтрует воду, механическая суффозия будет развиваться вялотекуще

 

2. При уменьшении мощности водоупора - вертикальный градиент растет. Возможно условие о наличии "вертикальной фильтрации подземных вод, создающей условия суффозионного выноса рыхлых отложений в закарстованные породы, с градиентом вертикальной фильтрации более 3" подразумевает малые мощности водоупоров, разделяющих горизонты. Тогда можно было бы указать какую-то допустимую мощность горизонта без связи с напорами через градиент.

 

3. Можно предположить, что при превышении разницы напоров относительно мощности водоупора (>3) возможно разрушение водоупора, продавливание в сторону карста под действием избыточного давления. Над продавленным или даже разрушенным грунтом образуется разуплотненная зона в грунтах. Тогда, вроде бы логична связь с разностью напоров - чем больше мощность, тем больше должно быть избыточное давление для разрушения пласта разделяющего горизонты.

[V-GEO]

А если нет слоя, разделяющего надъюрский и верхний каменноугольный водоносный горизонты (или он маломощный и локально размыт), то есть это один водоносный комплекс, а замечание о расчете градиента вертикальной фильтрации - есть, что делать? Ведь карст-суф подразумевается в выветрелой части известняков. Считать разность статического уровня первого от поверхности горизонта (то есть того самого объединенного комплекса) от пъезометрического уровня второго (который где-то там внизу под первыми известняками и подстилающими его глинами/мергелями)? Но тогда мы получим градиент "не в том месте".
Также, как и уважаемый grey_coyote, прошу"ногами не бить". Вопрос вдруг появился, а башка уже не варит. Надеюсь, умные люди помогут внести ясность.
Спасибо! 

[Kamur]

в плане бреда (на истинность не претендую, просто размышления): если водоупора локально нет, то мы имеем "гидрогеологическое окно", одно из необходимых составляющих суффозии есть. дальше, думаю, нужно выяснять, восходящая фильтрация или нисходящая, то бишь, кто куда разгружается и чей уровень видим в скважине в стационаре. в Вашем случае, если пьезометрический уровень карбона "где-то там", получаем нисходящую фильтрацию. дальше оцениваем возможность механического выноса (чем представлен дисперсный коллектор , характер трещин и наличие пустот в известняке итп) и анализируем по бурёжке заполнитель трещин и пустот известняка на предмет присутствия суффозионного материала. на основании всей этой красоты делаем качественный прогноз.  применять формулу,  приведенную Heavenом, здесь смысла нет, тк в отсутствие водоупора придется делить на ноль.

по количественному прогнозу: была классная книжка В.П.Хоменко "карстово-суффозионные процессы и их прогноз". свою бумажную я потерял, к сожалению; электронной не попадалось пока.  в ней, насколько я помню, были изложены рабочие оценочные методики.

[Heaven]

Продолжу мысли Kamur, так же не претендуя на истину в последней инстанции.. Мои умозаключения: если разделяющий слой размыт, то уровни горизонтов общие, давление нивелировано и действуют лишь силы гравитации, песок опускается в карстовые полости, образуя разуплотненные зоны. Если разделяющий слой маломощный,  нижний ВГ напорный и имеются "литологические окна", то в них поступление песка в карстовые полости нивелируется разностью плотностей сред и давлением восходящим или нисходящим. При плотности воды 1 и грунта 2,... вполне возможно по этой причине критерием (условием) продавливания песчаной суспензии в условно напорный нижележащий карстовый слой, исходя из гидродинамической обстановки региона, был выбран вертикальный градиент 3. Повторюсь, имхо, может кто поправит?..

[Kamur]

тут не соглашусь, пожалуй. нельзя моделировать суффозионный процесс как взаимодействие двух однородных сред, процесс всё-таки механический и происходит не только и не столько под действием гравитации, напор еще влияет и параметры коллекторов.

статики тут нету: если на отдельно взятом участке мы имеем общий УГВ это еще не значит, что давление нивелировано. горизонта два, пьезометрические уровни у них разные. в скважине установится по максимальному, а в массиве будет постоянное перетекание (для неограниченных пластов). водичка-то бежит постоянно, весь вопрос- куда?

про величину градиента 3 - вероятно, такой величиной обеспечивается нисходящее движение воды и создается одно из необходимых условий для запуска процесса?

Изменено 15 сентября, 2015 пользователем Kamur

[Heaven]

Соглашусь, но я тут привожу среду  абстрактно неоднородную по схеме "вода-песок-гравитация". Любое давление на Земле создается за счет гравитации+центрабежного ускорения вращения Земли. А так, конечно, и атмосфера давит  и дома и грунты...  Но в том и дело, что в первом случае напора нет, разделяющий слой размыт. Параметры коллекторов существенны, в песках ламинарное а в карстовых полостях турбулентное движение воды, но.. при отсутствии (нивелировке) гидростатических давлений, действует лишь атмосферное и гравитационное. Уровень общий, горизонт (комплекс) един без разделяющих водоупоров. Привык работать приводя условия к расчетной схеме с граничными условиями.  А второй случай с наличием разделяющего слоя и "литологическими окнами" в этом и есть соль вопроса

[monolitgeo]

Что если вариант разреза, как ниже? (мелочи не судите строго, это пример..)

[Kamur]

Соглашусь, но я тут привожу среду  абстрактно неоднородную по схеме "вода-песок-гравитация". ...

вот "щиплет глаза" мне эта нивелировка уровней. есть два горизонта, гидродинамически связанные между собой на отдельно взятом участке. Вы считаете, что напоры нивелируются- что справедливо для ограниченных в плане пластов, в таком случае процесса суффозиии пойти не должно.

я вижу модель, в которой движение воды происходит непрерывно: либо верхний горизонт будет разгружаться вниз, либо, при существенном подпоре, наоборот. ведь пласты-то восполняемы, и это "перетекание" идёт длительно, для модели можно считать, что постоянно.

вопрос, как мне кажется, нужно свести для начала к факторам, необходимым и достаточным для запуска процесса механической суффозии.

мне их видится три: "объект", то есть потенциально выносимый материал, "путь"- каналы фильтрации, полости итп и "субъект", движущая сила, в нашем случае- ток воды и его направление. 

удельный вес выносимого грунта, взвешивающее действие воды и прочие атмосферные давления в моём видении остаются за скобкой как несущественные, переменный параметр- именно разность пьезометрических уровней, точнее- направление перетекания, обусловленное ею.

схема "вода-песок-гравитация" статична, предлагаю "вода-песок(что-угодно-выносимое)-вектор тока".

 

monolitgeo, если верить разрезу, вода в известняке не вскрыта, т.е. трещинный горизонт где-то ниже и его подпор ниже подошвы коллектора. в таком случае процесс считаю возможным при наличии остальных необходимых факторов(известняк- не водоупор, верхний горизонт разгружается в него).

[monolitgeo]

monolitgeo, если верить разрезу, вода в известняке не вскрыта, т.е. трещинный горизонт где-то ниже и его подпор ниже подошвы коллектора. в таком случае процесс считаю возможным при наличии остальных необходимых факторов(известняк- не водоупор, верхний горизонт разгружается в него).

Разрез за пару мин накинул, конечно многого не учтено.. Допустим уровень есть в четвертичных грунтах и в породах карбона, но как судить об уровне если справой части разреза мы увидим 2 уровня (в случае бурения с обсадкой), а в левой части уровень будет один.. и как учесть особенности разреза вне участка изысканий, ведь мы могли построить здание между скв. 2 и 3 (например не было бурения скв.1) и не учесть то, что по разрезу естественный водоупор отсутствует, а расчеты будем производить непосредственно по участку изысканий в районе скв.2,3, не учитывая факторов в скв.1.. Насколько это все будет достоверно?