Предисловие, 3
Введение, 7
Часть I. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД, 11
Глава 1. Гидрогеологические основы исследования движения подземных вод, 11
1.1. Природные и природно-техногенные гидрогеологические системы. Исходные определения, 11
1.2. Свойства и категории ГГС, 14
1.3. Понятие о системном подходе, 17
1.4. Гидрогеодинамические системы и их свойства, 17
1.5. Потоки подземных вод и их гидрогеологическая характеристика, 19
Контрольные вопросы, 25
Глава 2. Физические основы изучения движения подземных вод, 26
2.1. Свойства воды как жидкости, 26
2.2. Силы давления и вязкости, 26
2.3. Действующие силы и режимы движения в реальной жидкости, 29
2.4. Геометрия и свойства порово-трещинного пространства, 34
2.5. Виды воды, молекулярные и капиллярные взаимодействия в системе ГП - ПВ, 36
2.6. Напряжения в водонасыщенных горных породах и геостатическое давление, 39
2.7. Понятие о сплошной геофильтрационной среде, 42
Контрольные вопросы, 43
Глава 3. Гидродинамические основы фильтрации в ГДС, 44
3.1. Феноменологические предпосылки закона фильтрации, 44
3.2. Закон фильтрации и его обобщенные выражения, 45
3.3. Проницаемость горных пород, 53
3.4. Емкостные свойства горных пород, 55
3.5. Фильтрационные и емкостные свойства пластов как ГДС, 58
3.6. Геофильтрационная среда и основные уравнения ее состояния, 60
Контрольные вопросы, 61
Глава 4. Гидродинамические свойства потоков, 62
4.1. Типы геофильтрационных потоков, 62
4.2. Дифференциальное представление уравнений движения, 62
4.3. Закон преломления фильтрационных токов и его следствия, 67
4.4. Гидродинамическая сетка, ее свойства, 69
4.5. Гидродинамическая структура потока, 73
4.6. Область фильтрации и краевые условия, 77
Контрольные вопросы, 80
Глава 5. Принципы схематизации гидрогеологических условий, 81
5.1. Понятие о гидродинамическом расчете. Задачи схематизации, 81
5.2. Виды потоков и их гидродинамические особенности, 83
5.3. Принципы схематизации и ее основные критерии. Последовательность схематизации, 90
5.4. Понятие о расчетной схеме, 98
Контрольные вопросы, 99
Глава 6. Математические основы изучений процессов фильтрации подземных вод в ГГС, 99
6.1. Основные предпосылки при выводах дифференциальных уравнений движения подземных вод, 99
6.2. Вывод уравнения неразрывности потока, 100
6.3. Вывод дифференциальных уравнений стационарной фильтрации, 102
6.4. Вывод дифференциальных уравнений нестационарной упругой фильтрации, 103
6.5. Вывод дифференциальных уравнений нестационарной фильтрации при наличии перетекания, 106
6.6. Дифференциальные уравнения нестационарной фильтрации для гетерогенно-блоковой среды, 107
6.7. Вывод дифференциальных уравнений нестационарной фильтрации грунтовых вод, 108
6.8. Понятие о математической постановке задачи и условиях однозначного решения дифференциальных уравнений, 111
6.9. Свойства дифференциальных уравнений, 112
6.10. Краткая характеристика основных методов решения дифференциальных уравнений, 117
6.11. Понятие о прямых и обратных задачах, 118
Контрольные вопросы, 119
Глава 7. Численные методы решения дифференциальных уравнений, 120
7.1. Понятие о методе сеток, 120
7.2. Вывод уравнения в конечных разностях, 121
7.3. Решение уравнений в конечных разностях по явной схеме, 125
7.4. Решение уравнений в конечных разностях методом прогонки по неявной схеме, 127
7.5. Моделирование как метод изучения ГДС, 132
Контрольные вопросы, 135
Глава 8. Гидродинамические основы теории влагопереноса в ГГС, 136
8.1. Постановка задач изучения влагопереноса, 136
8.2. Действующие силы и параметры влагопереноса, 137
8.3. Основной закон влагопереноса, 140
8.4. Исследование направленности вертикального водообмена, 140
8.5. Дифференциальные уравнения влагопереноса и.методы их решения, 143
8.6. Расчетные схемы процессов питания, насыщения и осушения, 145
Контрольные вопросы, 147
Часть II. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОЙ, ПЛАНОВОЙ И ПЛОСКОВЕРТИКАЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В ГГС, 148
Глава 9. Одномерная плоскопараллельная стационарная фильтрация, 148
9.1. Типы расчетных схем и особенности фильтрации, 148
9.2. Потоки в однородных пластах, 152
9.3. Потоки в неоднородных пластах, 154
9.4. Инфильтрационные потоки, 156
9.5. Вертикальная стационарная фильтрация, 159
9.6. Изучение гидродинамики естественных потоков, 160
9.7. Определение гидрогеологических параметров по наблюдениям за стационарным режимом потока, 163
Контрольные вопросы, 165
Глава 10. Одномерная нестационарная фильтрация, 165
10.1. Математическая постановка и основные типы расчетных схем, 165
10.2. Одномерные потоки без инфильтрационного питания, 166
10.3. Инфильтрационные потоки, 174
10.4. Учет сложных граничных условий, 175
10.5. Исследование закономерностей нестационарной фильтрации, 176
10.6. Принципы диагностики режима грунтовых вод, 178
10.7. Исследование одномерной фильтрации численными методами, 180
10.8. Единая модель «зона аэрации - грунтовые воды», 180
Контрольные вопросы, 182
Глава 11. Изучение гидродинамики потоков подземных вод в зоне влияния инженерных сооружений, 182
11.1. Понятие о гидродинамике потоков в зоне влияния инженерных сооружений, 182
11.2. Особенности фильтрации воды из водохранилищ и каналов, 183
11.3. Исследования подпора и фильтрационных потерь в зоне водохранилищ, 184
11.4. Исследование фильтрации воды из каналов, 187
11.5. Особенности фильтрации подземных вод в зоне плотин, 192
11.6. Фильтрация под плотиной, 194
11.7. Обходная фильтрация, 197
11.8. Особенности фильтрации на массивах орошения, 200
11.9. Исследование динамики потока при полосовом орошении, 201
Контрольные вопросы, 204
Глава 12. Гидродинамические основы изучения режима и баланса подземных вод, 205
12.1. Гидродинамическая связь режима и баланса подземных вод, 206
12.2. Исследование режима и баланса грунтовых вод численным методом, 207
12.3. Определение гидрогеологических параметров по аналитическим зависимостям, 210
12.4. Расчет по уравнению в конечных разностях, 211
12.5. Определение параметров графоаналитическим методом на основе уравнения в конечных разностях, 211
12.6. Определение параметров методом численного интегрирования, 213
Контрольные вопросы, 217
Часть III. ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИАЛЬНОЙ, ПЛАНОВО-РАДИАЛЬНОЙ И ПЛАНОВО-ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В ГГС, 219
Глава 13. Радиальная и планово-радиальная фильтрация (водоприток к совершенным скважинам), 219
13.1. Особенности фильтрации и математическая постановка задач, 219
13.2. Применение методов интегрального преобразования, 225
13.3. Уравнения радиальной стационарной фильтрации (водоприток к одиночной скважине), 226
13.4. Вывод основного уравнения радиальной нестационарной фильтрации, 229
13.5. Квазистационарная фильтрация, 231
13.6. Уравнения планово-радиальной фильтрации (системы взаимодействующих скважин), 232
13.7. Уравнения планово-радиальной фильтрации в пластах с прямолинейными границами первого и второго родов, 235
13.8. Диагностический анализ особенностей водопритока к скважинам, 238
Контрольные вопросы, 240
Глава 14. Плосковертикальная, планово-пространственная и сложные случаи фильтрации, 241
14.1. Основные расчетные схемы и математические модели, 241
14.2. Уравнения сферической фильтрации (водоприток к несовершенной скважине с коротким фильтром), 243
14.3. Уравнения плосковертикальной фильтрации (водоприток к несовершенным скважинам), 244
14.4. Метод фильтрационных сопротивлений, 245
14.5. Построение расчетных зависимостей для несовершенных скважин по методу фильтрационных сопротивлений, 248
14.6. Планово-пространственная фильтрация в многопластовых системах, 249
14.7. Метод обобщенных систем скважин, 252
14.8. Особенности фильтрации к скважинам в анизотропных и гетерогенных пластах, 254
14.9. Оценка изменения дебита и времени ввода скважин в действие, 256
Контрольные вопросы, 257
Глава 15. Теоретические основы определения гидрогеологических параметров по данным опытно-фильтрационных работ, 257
15.1. Постановка обратных задач, 257
15.2. Принципы диагностики и интерпретации данных опытных откачек, 259
15.3. Аналитические способы определения параметров, 260
15.4. Способ эталонных кривых, 261
15.5. Методы линейной анаморфозы, 262
15.6. Достоверность определения параметров и факторы, осложняющие диагностику опытных графиков, 266
Контрольные вопросы, 271
Глава 16. Гидродинамические расчеты водозаборов, 271
16.1. Понятие о гидродинамическом расчете водозабора, 271
16.2. Постановка задачи исследований, 272
16.3. Оценка влияния водоотбора на речной сток, 274
16.4. Понятие о задаче оптимизации, 277
16.5. Постановка задачи оптимизации водоотбора при фиксированном положении водозаборных скважин, 279
16.6. Графическое решение задачи оптимизации, 281
16.7. Решение задачи оптимизации симплекс-методом, 283
16.8. О других ограничениях в задаче оптимизации, 288
Контрольные вопросы, 289
Часть IV. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАССО- И ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ, 290
Глава 17. Гидродинамические основы массо- и теплопереноса в подземных водах, 290
17.1. Понятие о массо- и теплопереносе и гидрогеохимической миграции, 290
17.2. Основные механизмы массопереноса, 292
17.3. Физико-химические взаимодействия, 298
17.4. Основные механизмы теплопереноса, 299
17.5. Предпосылки вывода дифференциальных уравнений массо- и теплопереноса, 300
17.6. Дифференциальные уравнения миграции вещества в подземных водах, 302
17.7. Дифференциальные уравнения макродисперсии в гетерогенных породах, 303
17.8. Дифференциальные уравнения микродисперсии теплового потока, 305
Контрольные вопросы, 306
Глава 18. Гидрогеохимическая миграция и теплоперенос в различных гидрогеологических, условиях, 307
18.1. Поршневое вытеснение подземных вод одинаковой плотности, 307
18.2. Диффузионный вынос солей через разделяющие слои, 309
18.3. Исследование конвективно-дисперсионного переноса в гомогенном одномерном фильтрационном потоке, 311
18.4. Основные схемы массопереноса в гетерогенных ГГС, 313
18.5. Макродисперсия в гетерогенных системах, 314
18.6. Определение миграционных параметров, 318
18.7. Простейшие задачи теплопереноса, 321
18.8. Особенности миграционной схематизации и изучения массопереноса в ГГС, 323
18.9. Миграция химических компонентов в подземных водах с позиций молекулярно-кинетической теории водных растворов, 324
Контрольные вопросы, 333
Заключение, 335
Приложение, 336
Список литературы, 337
Предметный указатель, 340