Учебник для вузов. - Москва.: Недра. 1988. -349с.: ил.
Рассмотрен системный подход к исследованию гидрогеологических объектов, гидрогеологические особенности потоков подземных вод, принципы и критерии схематизации гидрогеологических условий, аналитические и численные методы решения дифференциальных уравнений фильтрации и гидрогеохимической миграции подземных вод. Изложены гидродинамические основы режима и баланса подземных вод, прогноза изменения уровня грунтовых вод на орошаемых массивах и в зоне влияния каналов. Освещены теоретические подходы, используемые при решении задач водопритока к скважинам, обосновании опытно-фильтрационных работ, исследовании гидрогеохимической миграции и оптимизации.
Для студентов геологоразведочных, политехнических и горных высших учебных заведений.
Оглавление:
Предисловие
Введение
Гидродинамические основы изучения движения подземных вод
Гидрогеологические основы исследования движения подземных вод
Природные и природно-техногенные гидрогеологические системы. Исходные определения
Свойства и категории ГГС
Понятие о системном подходе
Гидрогеодинамические системы и их свойства
Потоки подземных вод и их гидрогеологическая характеристика
Контрольные вопросы
Физические основы изучения движения подземных вод
Свойства воды как жидкости
Силы давления и вязкости
Действующие силы и режимы движения в реальной жидкости
Геометрия и свойства порово-трещинного пространства
Виды воды, молекулярные и капиллярные взаимодействия в системе ГП?ПВ
Напряжения в водонасыщенных горных породах и геостатическое давление
Понятие о сплошной геофильтрационной среде
Контрольные вопросы
Гидродинамические основы фильтрации в ГДС
Феноменологические предпосылки закона фильтрации
Закон фильтрации и его обобщенные выражения
Проницаемость горных пород
Ёмкостные свойства горных пород
Фильтрационные и ёмкостные свойства пластов как ГДС
Геофильтрационная среда и основные уравнения её состояния
Контрольные вопросы
Гидродинамические свойства потоков
Типы геофильтрационных потоков
Дифференциальное представление уравнений движения
Закон преломления фильтрационных токов и его следствия
Гидродинамическая сетка, её свойства
Гидродинамическая структура потока
Область фильтрации и краевые условия
Контрольные вопросы
Принципы схематизации гидрогеологических условий
Понятие о гидродинамическом расчёте. Задачи схематизации
Виды потоков и их гидродинамические особенности
Принципы схематизации и её основные критерии.
Последовательность схематизации
Понятие о расчётной схеме
Контрольные вопросы
Математические основы изучений процессов фильтрации подземных вод в ГГС
Основные предпосылки при выводах дифференциальных уравнений движения подземных вод
Вывод уравнения неразрывности потока
Вывод дифференциальных уравнений стационарной фильтрации
Вывод дифференциальных уравнений нестационарной упругой фильтрации
Вывод дифференциальных уравнений нестационарной фильтрации при наличии перетекания
Дифференциальные уравнения нестационарной фильтрации для гетерогенно-блоковой среды
Вывод дифференциальных уравнений нестационарной фильтрации грунтовых вод
Понятие о математической постановке задачи и условиях однозначного решения дифференциальных уравнений
Свойства дифференциальных уравнений
Краткая характеристика основных методов решения дифференциальных уравнений
Понятие о прямых и обратных задачах
Контрольные вопросы
Численные методы решения дифференциальных уравнений
Понятие о методе сеток
Вывод уравнения в конечных разностях
Решение уравнений в конечных разностях по явной схеме
Решение уравнений в конечных разностях методом прогонки по неявной схеме
Моделирование как метод изучения ГДС
Контрольные вопросы
Гидродинамические основы теории влагопереноса в ГГС
Постановка задач изучения влагопереноса
Действующие силы и параметры влагопереноса
Основной закон влагопереноса
Исследование направленности вертикального водообмена
Дифференциальные уравнения влагопереноса и методы их решения
Расчётные схемы процессов питания, насыщения и осушения
Контрольные вопросы
Исследование плоскопараллельной, плановой и плосковертикальной фильтрации в ггс
Одномерная плоскопараллельная стационарная фильтрация
Типы расчётных схем и особенности фильтрации
Потоки в однородных пластах
Потоки в неоднородных пластах
Инфильтрационные потоки
Вертикальная стационарная фильтрация
Изучение гидродинамики естественных потоков
Определение гидрогеологических параметров по наблюдениям за стационарным режимом потока
Контрольные вопросы
Одномерная нестационарная фильтрация
Математическая постановка и основные типы расчётных схем
Одномерные потоки без инфильтрационного питания
Инфильтрационные потоки
Учет сложных граничных условий
Исследование закономерностей нестационарной фильтрации
Принципы диагностики режима грунтовых вод
Исследование одномерной фильтрации численными методами
Единая модель «зона аэрации — грунтовые воды»
Контрольные вопросы
Изучение гидродинамики потоков подземных вод в зоне влияния инженерных сооружений
Понятие о гидродинамике потоков в зоне влияния инженерных сооружений
Особенности фильтрации воды из водохранилищ и каналов
Исследования подпора и фильтрационных потерь в зоне водохранилищ
Исследование фильтрации воды из каналов
Особенности фильтрации подземных вод в зоне плотин
Фильтрация под плотиной
Обходная фильтрация
Особенности фильтрации на массивах орошения0
Исследование динамики потока при полосовом орошении
Контрольные вопросы
Гидродинамические основы изучения режима и баланса подземных вод
Гидродинамическая связь режима и баланса подземных вод
Исследование режима и баланса грунтовых вод численным методом
Определение гидрогеологических параметров по аналитическим зависимостям
Расчёт по уравнению в конечных разностях
Определение параметров графоаналитическим методом на основе уравнения в конечных разностях
Определение параметров методом численного интегрирования
Контрольные вопросы
Исследование радиальной, планово-радиальной и планово-пространственной фильтрации в ГГС
Радиальная и планово-радиальная фильтрация (водоприток к совершенным скважинам)
Особенности фильтрации и математическая постановка задач
Применение методов интегрального преобразования
Уравнения радиальной стационарной фильтрации (водоприток к одиночной скважине)
Вывод основного уравнения радиальной нестационарной фильтрации
Квазистационарная фильтрация
Уравнения планово-радиальной фильтрации (системы взаимодействующих скважин)
Уравнения планово-радиальной фильтрации в пластах с прямолинейными границами первого и второго родов
Диагностический анализ особенностей водопритока к скважинам
Контрольные вопросы
Плосковертикальная, планово-пространственная и сложные случаи фильтрации
Основные расчётные схемы и математические модели
Уравнения сферической фильтрации (водоприток к несовершенной скважине с коротким фильтром)
Уравнения плосковертикальной фильтрации (водоприток к несовершенным скважинам)
Метод фильтрационных сопротивлений
Построение расчетных зависимостей для несовершенных скважин по методу фильтрационных сопротивлений
Планово-пространственная фильтрация в многопластовых системах
Метод обобщенных систем скважин
Особенности фильтрации к скважинам в анизотропных и гетерогенных пластах
Оценка изменения дебита и времени ввода скважин в действие
Контрольные вопросы
Теоретические основы определения гидрогеологических параметров по данным опытно-фильтрационных работ
Постановка обратных задач
Принципы диагностики и интерпретации данных опытных откачек
Аналитические способы определения параметров
Способ эталонных кривых
Методы линейной анаморфозы
Достоверность определения параметров и факторы, осложняющие диагностику опытных графиков
Контрольные вопросы
Гидродинамические расчеты водозаборов
Понятие о гидродинамическом расчете водозабора
Постановка задачи исследований
Оценка влияния водоотбора на речной сток
Понятие о задаче оптимизации
Постановка задачи оптимизации водоотбора при фиксированном положении водозаборных скважин
Графическое решение задачи оптимизации
Решение задачи оптимизации симплекс-методом
О других ограничениях в задаче оптимизации
Контрольные вопросы
Основы теории массо- и теплопереноса в гидрогео-логических системах
Гидродинамические основы массо- и теплопереноса в подземных водах
Понятие о массо-и теплопереносе и гидрогеохимической миграции
Основные механизмы массопереноса
Физико-химические взаимодействия
Основные механизмы теплопереноса
Предпосылки вывода дифференциальных уравнений массо- н теплопереноса
Дифференциальные уравнения миграции вещества в подземных водах
Дифференциальные уравнения макродисперсии в гетерогенных породах
Дифференциальные уравнения микродисперсии теплового потока
Контрольные вопросы
Гидрогеохимическая миграция и теплоперенос в различных гидрогеологических условиях
Поршневое вытеснение подземных вод одинаковой плотности
Диффузионный вынос солей через разделяющие слои
Исследование конвективно-дисперсионного переноса в гомогенном одномерном фильтрационном потоке
Основные схемы массопереноса в гетерогенных ГГС
Макродисперсия в гетерогенных системах
Определение миграционных параметров
Простейшие задачи теплопереноса
Особенности миграционной схематизации и изучения массопереноса в ГГС
Миграция химических компонентов в подземных водах с позиций молекулярно-кинетической теории водных растворов
Контрольные вопросы
Заключение
Приложение
Список литературы
Предметный указатель
Рассмотрен системный подход к исследованию гидрогеологических объектов, гидрогеологические особенности потоков подземных вод, принципы и критерии схематизации гидрогеологических условий, аналитические и численные методы решения дифференциальных уравнений фильтрации и гидрогеохимической миграции подземных вод. Изложены гидродинамические основы режима и баланса подземных вод, прогноза изменения уровня грунтовых вод на орошаемых массивах и в зоне влияния каналов. Освещены теоретические подходы, используемые при решении задач водопритока к скважинам, обосновании опытно-фильтрационных работ, исследовании гидрогеохимической миграции и оптимизации.
Для студентов геологоразведочных, политехнических и горных высших учебных заведений.
Оглавление:
Предисловие
Введение
Гидродинамические основы изучения движения подземных вод
Гидрогеологические основы исследования движения подземных вод
Природные и природно-техногенные гидрогеологические системы. Исходные определения
Свойства и категории ГГС
Понятие о системном подходе
Гидрогеодинамические системы и их свойства
Потоки подземных вод и их гидрогеологическая характеристика
Контрольные вопросы
Физические основы изучения движения подземных вод
Свойства воды как жидкости
Силы давления и вязкости
Действующие силы и режимы движения в реальной жидкости
Геометрия и свойства порово-трещинного пространства
Виды воды, молекулярные и капиллярные взаимодействия в системе ГП?ПВ
Напряжения в водонасыщенных горных породах и геостатическое давление
Понятие о сплошной геофильтрационной среде
Контрольные вопросы
Гидродинамические основы фильтрации в ГДС
Феноменологические предпосылки закона фильтрации
Закон фильтрации и его обобщенные выражения
Проницаемость горных пород
Ёмкостные свойства горных пород
Фильтрационные и ёмкостные свойства пластов как ГДС
Геофильтрационная среда и основные уравнения её состояния
Контрольные вопросы
Гидродинамические свойства потоков
Типы геофильтрационных потоков
Дифференциальное представление уравнений движения
Закон преломления фильтрационных токов и его следствия
Гидродинамическая сетка, её свойства
Гидродинамическая структура потока
Область фильтрации и краевые условия
Контрольные вопросы
Принципы схематизации гидрогеологических условий
Понятие о гидродинамическом расчёте. Задачи схематизации
Виды потоков и их гидродинамические особенности
Принципы схематизации и её основные критерии.
Последовательность схематизации
Понятие о расчётной схеме
Контрольные вопросы
Математические основы изучений процессов фильтрации подземных вод в ГГС
Основные предпосылки при выводах дифференциальных уравнений движения подземных вод
Вывод уравнения неразрывности потока
Вывод дифференциальных уравнений стационарной фильтрации
Вывод дифференциальных уравнений нестационарной упругой фильтрации
Вывод дифференциальных уравнений нестационарной фильтрации при наличии перетекания
Дифференциальные уравнения нестационарной фильтрации для гетерогенно-блоковой среды
Вывод дифференциальных уравнений нестационарной фильтрации грунтовых вод
Понятие о математической постановке задачи и условиях однозначного решения дифференциальных уравнений
Свойства дифференциальных уравнений
Краткая характеристика основных методов решения дифференциальных уравнений
Понятие о прямых и обратных задачах
Контрольные вопросы
Численные методы решения дифференциальных уравнений
Понятие о методе сеток
Вывод уравнения в конечных разностях
Решение уравнений в конечных разностях по явной схеме
Решение уравнений в конечных разностях методом прогонки по неявной схеме
Моделирование как метод изучения ГДС
Контрольные вопросы
Гидродинамические основы теории влагопереноса в ГГС
Постановка задач изучения влагопереноса
Действующие силы и параметры влагопереноса
Основной закон влагопереноса
Исследование направленности вертикального водообмена
Дифференциальные уравнения влагопереноса и методы их решения
Расчётные схемы процессов питания, насыщения и осушения
Контрольные вопросы
Исследование плоскопараллельной, плановой и плосковертикальной фильтрации в ггс
Одномерная плоскопараллельная стационарная фильтрация
Типы расчётных схем и особенности фильтрации
Потоки в однородных пластах
Потоки в неоднородных пластах
Инфильтрационные потоки
Вертикальная стационарная фильтрация
Изучение гидродинамики естественных потоков
Определение гидрогеологических параметров по наблюдениям за стационарным режимом потока
Контрольные вопросы
Одномерная нестационарная фильтрация
Математическая постановка и основные типы расчётных схем
Одномерные потоки без инфильтрационного питания
Инфильтрационные потоки
Учет сложных граничных условий
Исследование закономерностей нестационарной фильтрации
Принципы диагностики режима грунтовых вод
Исследование одномерной фильтрации численными методами
Единая модель «зона аэрации — грунтовые воды»
Контрольные вопросы
Изучение гидродинамики потоков подземных вод в зоне влияния инженерных сооружений
Понятие о гидродинамике потоков в зоне влияния инженерных сооружений
Особенности фильтрации воды из водохранилищ и каналов
Исследования подпора и фильтрационных потерь в зоне водохранилищ
Исследование фильтрации воды из каналов
Особенности фильтрации подземных вод в зоне плотин
Фильтрация под плотиной
Обходная фильтрация
Особенности фильтрации на массивах орошения0
Исследование динамики потока при полосовом орошении
Контрольные вопросы
Гидродинамические основы изучения режима и баланса подземных вод
Гидродинамическая связь режима и баланса подземных вод
Исследование режима и баланса грунтовых вод численным методом
Определение гидрогеологических параметров по аналитическим зависимостям
Расчёт по уравнению в конечных разностях
Определение параметров графоаналитическим методом на основе уравнения в конечных разностях
Определение параметров методом численного интегрирования
Контрольные вопросы
Исследование радиальной, планово-радиальной и планово-пространственной фильтрации в ГГС
Радиальная и планово-радиальная фильтрация (водоприток к совершенным скважинам)
Особенности фильтрации и математическая постановка задач
Применение методов интегрального преобразования
Уравнения радиальной стационарной фильтрации (водоприток к одиночной скважине)
Вывод основного уравнения радиальной нестационарной фильтрации
Квазистационарная фильтрация
Уравнения планово-радиальной фильтрации (системы взаимодействующих скважин)
Уравнения планово-радиальной фильтрации в пластах с прямолинейными границами первого и второго родов
Диагностический анализ особенностей водопритока к скважинам
Контрольные вопросы
Плосковертикальная, планово-пространственная и сложные случаи фильтрации
Основные расчётные схемы и математические модели
Уравнения сферической фильтрации (водоприток к несовершенной скважине с коротким фильтром)
Уравнения плосковертикальной фильтрации (водоприток к несовершенным скважинам)
Метод фильтрационных сопротивлений
Построение расчетных зависимостей для несовершенных скважин по методу фильтрационных сопротивлений
Планово-пространственная фильтрация в многопластовых системах
Метод обобщенных систем скважин
Особенности фильтрации к скважинам в анизотропных и гетерогенных пластах
Оценка изменения дебита и времени ввода скважин в действие
Контрольные вопросы
Теоретические основы определения гидрогеологических параметров по данным опытно-фильтрационных работ
Постановка обратных задач
Принципы диагностики и интерпретации данных опытных откачек
Аналитические способы определения параметров
Способ эталонных кривых
Методы линейной анаморфозы
Достоверность определения параметров и факторы, осложняющие диагностику опытных графиков
Контрольные вопросы
Гидродинамические расчеты водозаборов
Понятие о гидродинамическом расчете водозабора
Постановка задачи исследований
Оценка влияния водоотбора на речной сток
Понятие о задаче оптимизации
Постановка задачи оптимизации водоотбора при фиксированном положении водозаборных скважин
Графическое решение задачи оптимизации
Решение задачи оптимизации симплекс-методом
О других ограничениях в задаче оптимизации
Контрольные вопросы
Основы теории массо- и теплопереноса в гидрогео-логических системах
Гидродинамические основы массо- и теплопереноса в подземных водах
Понятие о массо-и теплопереносе и гидрогеохимической миграции
Основные механизмы массопереноса
Физико-химические взаимодействия
Основные механизмы теплопереноса
Предпосылки вывода дифференциальных уравнений массо- н теплопереноса
Дифференциальные уравнения миграции вещества в подземных водах
Дифференциальные уравнения макродисперсии в гетерогенных породах
Дифференциальные уравнения микродисперсии теплового потока
Контрольные вопросы
Гидрогеохимическая миграция и теплоперенос в различных гидрогеологических условиях
Поршневое вытеснение подземных вод одинаковой плотности
Диффузионный вынос солей через разделяющие слои
Исследование конвективно-дисперсионного переноса в гомогенном одномерном фильтрационном потоке
Основные схемы массопереноса в гетерогенных ГГС
Макродисперсия в гетерогенных системах
Определение миграционных параметров
Простейшие задачи теплопереноса
Особенности миграционной схематизации и изучения массопереноса в ГГС
Миграция химических компонентов в подземных водах с позиций молекулярно-кинетической теории водных растворов
Контрольные вопросы
Заключение
Приложение
Список литературы
Предметный указатель