В брошюре впервые рассмотрено, разработанное авторами, содержание научно-методических основ нового направления современной экологической гидрогеологии – учение о техногенной нагрузке процессах, о техногенезе, роли подземных вод в сохранении и развитии биосферы, а также методы эколого-гидрогеологических исследований.
Для аспирантов и специалистов, занимающихся вопросами экологической гидрогеологией.
Рассмотрены теоретические модели и методы расчетов процессов миграции в подземных водах патогенных микроорганизмов (ПМ). В теоретическом плане даны представления о геомиграционных моделях, используемых при изучении загрязнении подземных вод ПМ. В методическом плане приведены методы прогнозов контаминационных процессов, включая определение миграционных параметров. В практическом плане даны решения, используемы для обоснования оптимальных размеров зон санитарной охраны водозаборов подземных вод. Впервые в отечественной литературе обобщены материалы иностранных исследований в этих направлениях. При рассмотрении методов контаминации ПМ в подземных водах теоретические модели контаминационных процессов рассматриваются как система геомиграционных процессов переноса, сорбции и инактивации.
Для специалистов в области гидрогеологии и санитарной гигиены.
В сборнике представлены результаты теоретических, экспериментальных и полевых исследований в области моделирования гидрогеохимических процессов. Основное внимание уделено обоснованию гидрогеохимического моделирования с позиций принципов равновесной и неравновесной термодинамики и физико-химической гидродинамики. Обсуждаются модели и методы решения прогнозных геохимических задач в области геофлюидодинамики, формирования ореолов рассеяния химических компонентов в подземных водах, подземного выщелачивания минерального сырья, охраны подземных вод от загрязнения и мелиоративных исследований.
Моделирование геофильтрации - фильтрации подзем ных вод - представляет собой широко распространенное и активно развивающееся направление гидрогеологических исследований и расчетов.
Монография является совместным трудом советского специалиста и ученого из ГДР. В ней представлены и проанализированы принципы и методы моделирования геофильтрации на современном уровне, прежде всего по материалам исследований, проводимых в СССР и ГДР, применительно к решению широкого круга гидрогеологических задач: прогноз подпора и дренажа подземных вод, обоснование эксплуатационных запасов подземных вод, анализ натурных материалов для определения параметров потока и т. д. Более широко (в соответствии с современными достижениями в этой области исследований) представлены методы моделирования, методы геофильтрационных расчетов на ЭЦВМ и кибернетические основы постановки геофильтрационных задач для моделирования. Наряду с теоретическими основами излагаются практические приемы и приводятся типичные примеры моделирования геофильтрации в СССР и ГДР.
Книга рассчитана на широкий круг специалистов (гидрогеологов, гидротехников, горняков), занимающихся модельными исследованиями подземных вод. Она может быть также использована в качестве учебного пособия для студентов вузов соответствующих специальностей.
В монографии анализируются методологические аспекты применения комплекса методов многомерного анализа (факторного, кластерного, многомерных полей) при изучении процессов формирования ресурсов подземных вод горно-складчатых областей (на примере бассейна оз. Байкал). С позиций системного подхода рассмотрены сложные взаимосвязи элементов гидрогеологических систем. В качестве основного аппарата познания процессов формирования ресурсов подземных вод используются многомерные классификации. Показаны логические процедуры классификаций, методы расчета и отбора информативных признаков, проведены оценка работы соответствующих алгоритмов и интерпретация конечных результатов классификации, а также выявлены возможности их практического применения при среднемасштабном гидрогеологическом картировании и прогнозе количественных ресурсов подземных вод по комплексу косвенных данных.
Книга является методически новой и представляет интерес для гидрогеологов, гидрологов, специалистов водного хозяйства и лиц, работающих в области применения математических методов в естественных науках.
Экспериментальное изучение влагопереноса в ненасыщенных горных породах включает в себя выбор определенной физико-математической модели, проведение натурных и лабораторных исследований, а также интерпретацию полученных результатов. Конечная цель исследований - восстановление потока влаги. В изотермическом случае влагоперенос наиболее адекватно описывается моделью совместного нестационарного движения подземных вод в зонах полного к неполного насыщения. Модель позволяет восстановить поток влаги по данным о режиме влажности (или потенциала влажности) пород. В частности, если режим влажности изучен вдоль трубки тока то поток влаги восстанавливается путем численного решения обратной задачи на основе теории регуляризации. Этот метод имеет существенные преимущества по сравнению с другими методами восстановления потока влаги. Необходимость интерпретации режима влажности возникает и при определении параметров влагопереноса, что также сводится к решению обратных задач. Применение традиционных методов определения параметров влагопереноса, не учитывающих специфики обратных задач, приводит не только к высоким погрешностям, но в ряде случаев и к абсурдности результатов. В обзоре показано, что технические средства, используемые для изучения режима влажности и потенциала влажности пород, обладают инерционностью. Учет влияния инерционности технических средств и выбор рациональных схем проведения экспериментов, обеспечивающих единственность решения обратной задачи, способствуют повышению достоверности результатов исследования.
В монографии рассмотрены методы интерпретации данных опытных откачек (ОО) в гетерогенных водоносных пластах с проявлениями перетекания между ними. ОО составляют основную часть гидрогеологических разведочных работ, в значительной мере определяя их стоимость и эффективность. Вместе с тем методика проведения и интерпретации ОО существенно отстает от требований теории и практики, особенно при опробовании гетерогенных водоносных пластов, которое весьма актуально для объектов современных разведочных работ. В настоящей работе с общих методологических позиций рассматриваются геофильтрационные модели потоков при ОО, в которых особое внимание обращается на закономерности формирования упругой и гравитационной емкости (водоотдачи), а также на интерпретацию ОО. При этом в качестве основного инструмента для интерпретации ОО использует ся компьютерное моделирование, а для возможности его использования разработано программное обеспечение, доступное в Интернете.
Книга предназначена для специалистов, студентов и аспирантов, работающих и обучающихся в данной области гидрогеологии.
При проектировании водохранилищ и каналов требуется определение подъема уровня грунтовых вод и величины потерь воды на фильтрацию для различных периодов времени после устройства водохранилища или канала.
В настоящей работе рассматривается характерный случай, когда фильтрующий массив состоит из двух слоев грунта разной водопроницаемости (двухслойная среда), причем грунты верхнего слоя менее водопроницаемы, чем грунты нижнего слоя (обычно это суглинистый или супесчаный покров на песчаных отложениях). При этом мы принимаем, что можно пренебречь влиянием на фильтрацию из водохранилища или канала грунтов, залегающих под их дном (т. е. пренебречь сопротивлением этих грунтов фильтрационному потоку).
В книге излагаются методы определения фильтрационных свойств горных пород. В ней описываются конструкции опытных установок для откачек, нагнетаний и наливов, которые применяются для определения водопроницаемости, водоотдачи, трещиноватости горных пород. Приводятся способы фильтрационных расчетов.
Книга рассчитана на инженеров-проектировщиков, изыскателей гидротехнического строительства, а также может быть полезна для студентов вузов гидротехнической и гидрогеологической специальностей.
Анализ физико-химических и гидродинамических предпосылок позволяет сформулировать основные представления о закономерностях массопереноса в горных породах и подойти к схематизации гетерогенных процессов (адсорбции, ионного обмена, химических реакций), молекулярной диффузии, осмоса и микродисперсии, возникающей при фильтрации растворов. Количественная оценка ряда факторов и сводка литературных данных по величинам миграционных параметров показывают значимость отдельных процессов при массоперенос. При массопереносе растворов большое значение могут иметь адсорбция, осмос, диффузия в поглощенной фазе, массообмен между проточными и застойными зонами и т. п. Из имеющихся способов обработки опытных данных предпочтение должно отдаваться таким, которые позволяют осуществлять диагностику применимости той или иной модели процесса.
Обзор представляет интерес для гидрогеологов, занимающихся вопросами прогнозов качества подземных вод, для специалистов в области мелиоративной гидрогеологии, занимающихся вопросами засоления и рассоления земель, а такие для геологов, гидрогеологов и инженер-геологов, занимающихся вопросами поисковой геологии, закономерностей. формирования химического состава подземных вод, физико-химической мелиорации грунтов и т. п.