Способ определения глубины уровня грунтовых вод

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

$ ) сР

Ь4 ыЫ (М

МР

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5063908/25 (22) 02.10.92 (46) 15.11.93 Бюл. Иа 41-42 (76) Масловский Петр Иванович (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ

УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД (57) Использование: для определения глубины уровня грунтовых вод (депрессионной кривой), например в теле грунтовых сооружений. Сущность изобретения: проводят топографическую разбивку поверхности грунта. определяют высотное положение точек, в которые устанавливают измерительные электроды, выбирают начальную точку с известным расстоянием до поверхности депрессионной кривой, от которой последовательно замеряют величину и (в) RU (11) 2003139 С1 (я) о знак разности потенциалов между смежными точкама расположенными с шагом от 0,1 до 25,0 м, а расстояние от поверхности земли до глубины уровня грунтовых вод определяют по выражению

h.=h, -КЬЧ. где h. — расстояние по вертикали от

i-т 1 места установки измерительного электрода в искомой точке до поверхности депрессионной кривой, м, h. — расстояние по вертикали от измерительной -т точки до верхней части депрессионной кривой, определенной для предыдущей измерительной точки. м; К вЂ” переводной коэффициент напряжения по= тенциала mB в погонные метры (м); ЬЧ, — разность потенциалов между электродавщ установленными в искомой и предыдущей точках, м8.

2003139

Изобретение относится к гидротехническому строительству и гидрогеологии и может быть использовано для определения положения верхней границы грунтовых вод (депрессионной кривой) в теле грунтовых гидротехнических сооружений и при общих гидротехнических изысканиях, Известен способ определения глубины уровня грунтовых вод при помощи пьезометрических устройств (напорных и безнапорных), регистриру1ощих фильтрационное давление(1).

Однако данный способ достаточно трудоемок, дорог и не позволяет достоверно определить положение депрессионной кривой на большой площади гидрогеологических исследований по профилям и в плане, поскольку водоприемники пьезометров могут быть заглублены гипсометрически значительно ниже депрессионной кривой, и поэтому ими будет регистрироваться фильтрационное давление подземного водного потока только в зоне водоприемников пьезометров.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения глубины уровня фильтрационных вод в грунтовых гидротехнических сооружениях и при гидрогеологических исследованиях (2), принятый за прототип. Данным способом, включающим топографическую разбивку исследуемой земной поверхности, определение высотного положения измерительных точек, замер разности потенциалов естественного поля между смежными измерительными точками, можно определить количественно истинное значение положения точек депрессионной кривой от дневной поверхности грунта в погонных величинах по формуле

Ь = hi-1+ КЧь где h — расстояние по вертикали от места установки измерительного электрода на поверхности земли до депрессионной кривой в искомой точке, м;

Ьь1 — расстояние от поверхности земли до депрессионной кривой в предыдущей измерительной точке, м;

К вЂ” переводной коэффициент между расстоянием от точки измерения до депрессионной кривой и потенциалом V, mV, составляющий 1 м на 10 ач, т.е. 0,1 м(гпЧ;

Ч вЂ” разность потенциалов между электродами, установленными в искомой и предыдущей точках, mV.

Задачей изобретения является повышение достоверности определения положения депрессионной кривой, Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе определения

55 положения уровня депрессионной кривой фильтрационного потока, включающем топографическую разбивку поверхности земли, определение высотного положения точек, в которых устанавливают измерительные электроды и производится замер потенциала электрического поля, предварительно выбирают начальную точку на профиле с известным расстоянием от дневной поверхности грунта до поверхности депрессионной кривой(уровень воды в ближайшем пьезометре неглубокого заложения, урез воды в ближайшем пьезометре неглубокого заложения, урез воды в водохранилище, реке, озере, канале, ближайшем колодце), от которой последовательно по профилю замеряют величину и знак разности потенциалов между смежными точками, расположенными с шагом от 0,1 м до 25 м, а расстояние от поверхности грунта до поверхности депрессионной кривой определяют по выражению

hi = Ь-1- К Л Чь где h — глубина уровня грунтовых вод в искомой точке, м;

h1-1 — глубина уровня грунтовых вод в смежной точке, м;

К- коэффициент перевода замеренного потенциала (mV) в погонные метры, значения которого могут варьировать от 0,09 до

0,11;

Л Ч вЂ” разность потенциалов между электродами, установленными в искомой и предыдущей точках, m V.

Предварительный выбор начальной точки с известным расстоянием до поверхности депрессионной кривой после проведения топографической разбивки и определения высотного положения точек обеспечивает привязку положения депрессионной кривой к рельефу исследуемого региона, а заявленный шаг расположения точек, в которых устанавливают измерительные электроды (от 0,1 м до 25 м) обеспечивает достоверное определение положения уровня точек депрессионной кривой с помощью приведенного выше математического выражения, отражающего взаимосвязь между потенциалом естественного электрического поля, который возникает вследствие движения грунтового потока, и характером местности или геометрией исследуемой части гидротехнического сооружения или земной поверхности, т,е. с толщей грунта над депрессионной кривой.

Это математическое выражение получено экспериментально и позволяет по измеренному градиенту потенциала Л V(mV) между электродами в смежных измерительных точ2003139 ках получить значения расстояний от места установки измерительного электрода до поверхности депрессионной кривой в погонных величинах (метрах) для широкого спектра различных типов грунта, достоверно отображающих количественную картину фильтрационного поля в исследуемом регионе, Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

На поверхности исследуемого объекта с пористой средой геодезическим или иным методом определяются высотные — гипсометрические отметки точек, в которых устанавливают неполяризующиеся электроды (измерительные). Точки, например, трассируются перпендикулярно гребню плотины или по направлению предполагаемого фильтрационного потока с шагом от 0,1 м до

25 м, при этом чем меньше шаг, тем выше достоверность определенного посредством математического выражения положения уровня депрессионной кривой. Начальную точку располагают в точке с известным расстоянием до поверхности депрессионной кривой. определенной, например, у действующего пьезометра, где известен уровень грунтовых вод, у уреза верхнего бьефа плотины или у уреза открытого водного объекта.

Затем измеряют величину и знак разности потенциалов Л Vi (градиент) между начальной точкой и смежной с ней, Полученное значение подставляют в математическое выражение для определения расстояния h до поверхности.депрессионной кривой, принимая за hi-1 заранее определенное значение для начальной точки. При этом положительный знак потенциала на электроде, установленном в начальной (l - 1) точке, и отрицательный знак — в смежной, искомой точке (i) свидетельствуют о том, что толща грунта в искомой точке больше, чем в начальной, т.е, hi > Ьь1, а Л Vi имеет отрицаФормула изобретения

Cf10CO6 ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУ6ИНЫ

УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД, включающий измерение потенциала естественного электрического поля в смежных точках с известным высотным положением относительно начальной точки с известной глубиной уровня грунтовых вод и расчет по полученным данным глубины уровня грунтовых вод, отличающийся тем, что измеряют разность потенциалов в точках, тельный знак, и наоборот, отрицательный знак потенциала на электроде с установленным в начальной (i - 1) точке, и положительный знак — в смежной, искомой точке (i) дают

5 положительное значение градиента разности потенциалов Л Vi, что соответствует более глубокому положению депрессионной кривой в начальной точке, т.е. hi< hi-1. Если разность градиент-потенциалов Л Чл рав10 на нулю, то и расстояние от поверхности грунта до поверхности депрессионной кривой в двух этих точках одинаково.

Далее последовательно измеряют значение Л V для следующих точек, принимая

15 за h -1уже определенное значение при предыдущем измерении, По полученным данным строят геометрическое место точек положения уровня депрессионной кривой.

20 Для определения глубины уровня грунтовых вод на исследуемой (заданной) площади производится серия измерений по ряду последовательных профилей, находящихся один от другого на расстоянии от 0,1

25 м до 25 м, построенным, например, по ортогональной сетке, по полярным координатам или иными способами.

Предлагаемый способ обеспечивает достоверное определение верхней границы

30 грунтового потока (глубины уровня грунтовых вод) для широкого спектра грунтов при исследовании грунтовых гидротехнических сооружений или гидрогеологических изысканиях с незначительными капитальными

35 и временными затратами. (5б) Справочник гидрогеолога. М., 19б2, с.

291 — 292.

Масловский П.И. Изучение фильтрации

40 через сооружения методом естественного электрического поля. — Мелиорация и водное хозяйство, 1988, М 2, с, 15, 45 расположенных с шагом 0,1 - 25,0 и, а глубину уровня грунтовых вод определяют из выражения ь1.=ь ->— - Клц, 50 где hi - глубина уровня грунтовых вод в искомой точке, м;

h 1 - глубина уровня грунтовых вод в сл ежной точке, м, К вЂ” переводной коэффициент, мlмВ;

Л0 — разность потенциалов, измеренных в смежных точках, мВ.