title-icon
Яндекс.Метрика
» » Время и интенсивность водообмена

Время и интенсивность водообмена

Предположим, что водоносный горизонт в своих порах и трещинах содержит N, м3, гравитационной воды. За счет того, что в области питания в него поступает воды Q, м3/год, а в области разгрузки такое же количество воды Q, м3/год, его покидает, в горизонте происходит замена воды. При допущении, что среднегодовые условия протекания такого процесса стационарны, можно вычислить время Т, лет, необходимое для того, чтобы весь первоначальный объем воды N сменился на равный объем новой воды,

Это время в гидрогеологии принято называть временем водообмена, а величину, обратную ему w, — интенсивностью водообмена. Нетрудно увидеть, что со эквивалентно понятию частоты.
Оба понятия в высшей степени условны, хотя и широко используются в гидрогеологии. Их условность состоит не только в том, что допускается стационарность водообмена, а главным образом в том, что предполагается его завершенность. Хорошей иллюстрацией здесь может послужить вычисление времени водообмена Мирового океана. Объем современного океана известен, годовое испарение с его поверхности как единственная существенная статья расхода тоже определено. Принимая объем океана постоянным, нетрудно определить T=2600 лет. Ho мы знаем, что это противоречит известным фактам, так как активно участвуют в водных круговоротах океан—атмосфера—океан, океан—суша—океан только верхние слои, а основная масса океана, если и участвует в водообмене, то захватывает интервалы времени на порядок больше полученного значения. Верхние же слои, наоборот, обмениваются во много раз быстрее. При этом очевидно, что цифра T=2600 лет не может рассматриваться и как средняя характеристика, потому что получена в предположении лишь механизма испарение — конденсация -> садки, сток, механизма, относящегося только к самым верхним слоям океана.
Приведенные рассуждения полностью могут быть отнесены и к любому водоносному горизонту. Посмотрим, как оценивается для него время водообмена.
1. На основании данных геологического картирования, бурения и геофизических измерений определяют объем водовмещающих пород Vг.
2. По справочной литературе, лабораторным исследованиям и результатам опытно-фильтрационных работ оценивают средний коэффициент водоотдачи для пород данного водоносного горизонта u.
3. По результатам гидрогеологического картирования, измерениям уровня воды в скважинах, геофизическим данным определяют объем водонасыщенной части пласта Vв. Если пласт содержит воду и со свободной поверхностью, то, очевидно,

если пласт напорный, то

4. По Vв и u определяют объем гравитационной воды в пласте

5. Далее оценивают подземный сток Q и получают время Т.
Очевидно, что вся условность параметра T вытекает из условности схемы формирования подземного стока.
Ведь подземный сток рассчитывается, а все вычисления основаны на модели континуума (понятия фильтрационного потока). Этот сплошной поток может быть простым или сложным, но он всегда остается континуумом, т. е. вода двигается в любой его точке. Реальная же ситуация, как правило, сильно отличается от такой абстракции. В действительной структуре движения, если бы мы ее знали, всегда можно найти зоны активного переноса, зоны слабого движения и полного застоя. Поэтому для природного водоносного горизонта следовало бы говорить о разных водообменах и навряд ли можно утверждать, что водообмен является полным, т. е. охватывает весь объем воды в пласте.
Тем не менее, несмотря на условность, понятия время и интенсивность водообмена используются в гидрогеологии широко и не только как понятия, но и как параметры, выражающиеся численно. С их помощью можно сравнивать различные водоносные горизонты, комплексы и даже гидрогеологические структуры по их гидродинамической активности. Только числа, показывающие значения этих параметров, не следует принимать буквально. Их надо рассматривать как некоторый условный эталон, как некую меру для сравнения различных гидрогеологических объектов, причем меру, основанную помимо всего прочего еще и на принципе актуализма, в соответствии с которым принимается, что вычисленный подземный сток является постоянной величиной на тот отрезок геологической истории, для которого оцениваются параметры T и w. Кроме того, постоянным считается и воспроизводимый объем воды в пласте


title-icon Подобные новости