WYSYŁKA DZISIAJ !!!

CODZIENNIE W DNI ROBOCZE

WYSTARCZY DO GODZ. 13.00 wysłać do nas:

1) deklarację odbioru przesyłki "za pobraniem"
lub
2) skan przelewu
albo
3) wpłacić za pośrednictwem "Płacę z Allegro"



METODY OBLICZENIOWE W HYDROGEOLOGII

Marek Rogoż

Stan książki: NOWA
Wydawnictwo Śląsk
Stron: 530
Okładka: miękka

Z okładki:

Dr hab. inż. Marek Rogoż (ur. w 1930 r.) jest absolwentem Wydziału Mierniczo-Geologicznego Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Studia inżynierskie ukończył w 1952 roku, magisterskie w 1957, pracując w Zjednoczeniu Przedsiębiorstw Geologicznych w Katowicach. W latach 1[zasłonięte]959-19 pracował w Kopalni Węgla Kamiennego Halemba, a od 1964 roku do końca swej pracy zawodowej (2000) w Głównym Instytucie Górnictwa w Katowicach, gdzie był zatrudniony na stanowisku profesora. Jest autorem lub współautorem około 150 publikacji: 4 książek o charakterze monograficznym, artykułów w publikacjach zbiorowych i czasopismach naukowo-technicznych.

W książce przedstawiono i omówiono najważniejsze metody obliczeniowe z takich dziedzin jak:

Hydrogeochemia
- obliczenia dotyczące właściwości fizycznych wód podziemnych, ich mineralizacji, składu chemicznego i wynikających stąd właściwości chemicznych; - omówienie zagadnień składu izotopowego wód podziemnych oraz ich promieniotwórczości; - metody określania wieku wód.
Dynamika wód podziemnych
- metody obliczania filtracji wód podziemnych w typowych sytuacjach hydrodynamicznych; - obliczanie dopływów do ujęć wód podziemnych; - metody ustalania wartości parametrów pojemnościowych i filtracyjnych utworów wodonośnych; - podstawy obliczeniowe programów komputerowych do badań modelowych filtracji wód podziemnych; - metody obliczeń migracji zanieczyszczeń w wodach podziemnych oraz interpretacji wyników badań znacznikowych.
Obsługa hydrogeologiczna kopalń
- metody prognozowania dopływów wody do wyrobisk górniczych; - przeciwdziałanie zagrożeniom wodnym; - ocena wpływu robót górniczych na środowisko wodne hirudina; - obliczenia czasu zatapiania kopalń zlikwidowanych.

Nacisk położono na praktyczne sposoby stosowania omawianych metod, bez wgłębiania się w ich uzasadnienia teoretyczne, wyprowadzenia wzorów itp., a ilustrując je odpowiednimi przykładami liczbowymi. Książka ma charakter poradnika przeznaczonego zarówno dla studentów wyższych uczelni, w których znajdują się wydziały geologii, górnictwa, gospodarki wodnej, budownictwa, rolnictwa lub inżynierii i ochrony środowiska, jak i dla praktyków zajmujących się zagadnieniami hydrogeologicznymi w wymienionych dziedzinach.

Wykaz oznaczeń12

Słowo wstępne.27

1. Właściwości fizyczne i chemiczne wody..29
1.1. Właściwości fizyczne wody..29
1.1.1. Temperatura.29
1.1.2. Gęstość, ciężar właściwy..30
1.1.3. Lepkość dynamiczna i kinematyczna.31
1.1.4. Ściśliwość.32
1.1.5. Przewodność elektrolityczna..33
1.2. Promieniotwórczość..35
1.2.1. Prawo rozpadu promieniotwórczego..35
1.2.2. Aktywność ciała promieniotwórczego36
1.2.3. Oznaczanie wieku wód podziemnych.37
1.3. Izotopy trwałe38
1.3.1. Notacja 539
1.3.2. Frakcjonowanie izotopowe..39
1.3.3. Izotopy trwałe wodoru i tlenu.40
1.3.4. Izotopy trwałe węgla..41
1.3.5. Izotopy siarki..42
1.3.6. Izotopy azotu..42
1.4. Właściwości chemiczne wód podziemnych..42
1.4.1. Stężenia masowe, molowe i równoważnikowe..42
1.4.2. Odczyn pH43
1.4.3. Aktywność, siła jonowa roztworów wodnych44
1.4.4. Potencjał oksydacyjno-redukcyjny..46
1.4.5. Iloczyn rozpuszczalności, wskaźnik nasycenia..47
1.5. Skład chemiczny wód podziemnych.48
1.5.1. Mineralizacja ogólna..48
1.5.2. Twardość wody.49
1.5.3. Rozpuszczalność gazów w wodzie..50
1.5.4. Kontrola poprawności analiz chemicznych wody.51
1.5.5. Wskaźniki hydrochemiczne.52

2. Elementy bilansu wodnego.55
2.1. Opady55
2.2. Parowanie56
2.2.1. Niedosyt wilgotności powietrza.56
2.2.2. Parowanie terenowe.56
2.3. Odpływ.57
2.3.1. Krzywa konsumcyjna.57
2.3.2. Recesja przepływu58
2.4. Bilans wodny.58
2.4.1. Bilans wodny zlewni..58
2.4.2. Bilans wód podziemnych..59

3. Właściwości hydrogeologiczne skał i gruntów62
3.1. Skład ziarnowy skał luźnych.62
3.1.1. Analiza granulometryczna62
3.1.2. Średnica efektywna ziarna63
3.1.3. Wskaźnik niejednorodności uziarnienia63
3.1.4. Średnica hydrauliczna ziarna..64
3.1.5. Średnica porów..64
3.2. Współczynnik i wskaźnik porowatości65
3.3. Porowatość aktywna - oznaczanie metodami znacznikowymi66
3.3.1. Metoda dwóch otworów na linii prądu..66
3.3.2. Metoda Płotnikowa..67
3.4. Wodochłonność68
3.4.1. Definicja, badania laboratoryjne68
3.4.2. Badanie polowe.69
3.5. Wilgotność.69
3.6. Odsączalność.70
3.6.1. Badanie polowe.71
3.6.2. Metody empiryczne.73
3.7. Współczynnik sprężystej pojemności wodnej..74

4. Filtracja w strefie saturacji.76
4.1. Wysokość hydrauliczna76
4.2. Spadek hydrauliczny.76
4.3. Prędkość filtracji - prawo Darcy'ego77
4.4. Współczynnik filtracji i współczynnik przepuszczalności.78
4.5. Granice stosowalności prawa Darcy'ego79
4.6. Prawo Darcy'ego w obszarze anizotropowym.82
4.7. Przewodność hydrauliczna.84
4.7.1. Przewodność warstwy wodonośnej.84
4.7.2. Piezoprzewodność warstwy wodonośnej..84
4.7.3. Przewodność warstwy półprzepuszczalnej..85
4.8. Przewodność masywu szczelinowego..86
4.8.1. Przewodność pojedynczej szczeliny86
4.8.2. Pojedynczy system wzajemnie równoległych szczelin..88
4.8.3. Szczeliny o nierównoległych ściankach89
4.8.4. Dwa systemy szczelin.91
4.8.5. Szczeliny nieciągłe, o ściankach chropowatych92
4.9. Obszar filtracji jako pole wektorowe.93
4.9.1. Potencjał prędkości..93
4.9.2. Potencjał strumienia96
4.9.3. Potencjał Girinskiego.98
4.9.4. Funkcja prądu.99
4.9.5. Funkcja strumienia101
4.10. Filtracja sferyczno-radialna.101
4.11. Warunki brzegowe filtracji..102
4.11.1. Rodzaje warunków brzegowych.102
4.11.2. Zewnętrzne warunki brzegowe w przekroju pionowym.105
4.12. Wewnętrzne warunki brzegowe w obszarze niejednorodnym112 |
4.12.1. Załamanie linii prądu112

5. Filtracja w strefie aeracji..114
5.1. Kapilarność..114
5.1.1. Ciśnienie kapilarne i wznios menisku..114
5.1.2. Wysokość wzniosu kapilarnego w gruncie116
5.1.3. Sorpcyjność kapilarna..117
5.2. Współczynnik hirudina filtracji w strefie aeracji..117
5.3. Modele matematyczne infiltracji przez strefę aeracji.118
5.3.1. Model infiltracji Hortona118
5.3.2. Model infiltracji Greena i Ampta120
5.3.3. Model infiltracji Bindemana i Szestakowa121
5.3.4. Model infiltracji Schoellera..122
5.4. Infiltracja palczasta..123
5.5. Ciśnieniowy infiltrometr pierścieniowy125
5.5.1. Badanie infiltracji ustalonej..126
5.5.2. Badanie infiltracji nieustalonej126

6. Schematy obliczeniowe filtracji w strefie saturacji..128
6.1. Uśrednianie wartości współczynnika filtracji.128
6.1.1. Rozproszone punkty stwierdzeń.128
6.1.2. Uśrednianie przewodności warstwy wodonośnej wzdłuż linii prądu129
6.1.3. Filtracja w obszarze anizotropowym131
6.1.4. Anizotropia w ośrodku o strukturze warstwowej131
6.2. Jednowymiarowa filtracja ustalona.134
6.2.1. Jednowymiarowa filtracja w naporowej warstwie wodonośnej..134
6.2.2. Jednowymiarowa filtracja w swobodnej warstwie wodonośnej..134
6.2.3. Jednowymiarowa filtracja w naporowo- -swobodnej warstwie wodonośnej 135
6.2.4. Jednowymiarowa filtracja w półnaporowej wrarstwie wodonośnej136
6.3. Dwuwymiarowa filtracja ustalona w płaszczyźnie poziomej.138
6.3.1. Filtracja równomierna..138
6.3.2. Filtracja płasko-radialna.139
6.4. Dwuwymiarowa filtracja ustalona w płaszczyźnie pionowej.142
6.4.1. Filtracja przez zaporę ziemną jednorodną.142
6.4.2. Filtracja przez zaporę ziemną z półprzepuszczalnym rdzeniem.144
6.5. Filtracja w strefach brzegowych morza.145
6.5.1. Warunki równowagi statycznej..145
6.5.2. Potencjał strumienia.146
6.5.3. Filtracja swobodna z powierzchnią rozdziału..146
6.5.4. Filtracja naporowa z powierzchnią rozdziału..148
6.5.5. Studnia w strefie przybrzeżnej morza..150
6.6. Wydajność źródeł.151

7. Dopływy do ujęć wód podziemnych152
7.1. Dopływ ustalony do studni zupełnej..152
7.1.1. Warstwa wodonośna o zwierciadle swobodnym152
7.1.2. Warstwa wodonośna o zwierciadle napiętym..153
7.1.3. Warstwa wodonośna naporowo-swobodna154
7.1.4. Wydatek jednostkowy.154
7.1.5. Dopuszczalna prędkość dopływu wody do studni.156
7.1.6. Efekt przyścienny..158
7.2. Dopływ ustalony do studni niezupełnej.159
7.2.1. Metoda Girinskiego-Babuszkina160
7.2.2. Metoda Forchheimera..161
7.3. Dopływ do studni przez dno164
7.3.1. Dopływ do studni przez dno półsferyczne.165
7.3.2. Dopływ do studni przez dno płaskie.166
7.3.3. Suidnie bezfiltrowe z lejem czerpnym.168
7.3.4. Dopływ do studni z filtrami poziomymi.169 ■
7.4. Dopływ do studni w warunkach filtracji nieliniowej..170
7.4.1. Filtracja turbulentna..170
7.4.2. Filtracja mieszana..171
7.5. Ustalony promień leja depresji..174
7.5.1. Promień leja depresji bez uwzględniania infiltracji..175
7.5.2. Promieńa leja depresji z uwzględnieniem infiltracji.177
7.6. Dopływ do rowu180
7.6.1. Dopływ do rowu dogłębionego181
7.6.2. Dopływ do rowu niedogłębionego.182
7.7. Dopływ nieustalony do studni zupełnej.182
7.7.1. Dopływ do studni zupełnej w naporowej warstwie wodonośnej, bez przesączania.182
7.7.2. Dopływ do studni zupełnej z uwzględnieniem przesączania184
7.8. Nieustalony promień leja depresji186
7.8.1. WzórTheisa..187
7.8.2. Wzór Webera187
7.8.3. Wzór Kozeny'ego..188

8. Oznaczanie parametrów warstwy wodonośnej189
8.1. Uwagi ogólne.189
8.2. Próbne pompowania w studniach w reżimie ustalonym189
8.2.1. Studnia zupełna w obszarze nieograniczonym - filtracja laminarna190
8.2.2. Określanie przewodności na podstawie wydatku jednostkowego..199
8.2.3. Studnia niezupełna w obszarze nieograniczonym..200
8.2.4. Próbne pompowanie w studniach w warunkach fluacji..207
8.3. Próbne pompowanie w studniach wielkośrednicowych z dopływem przez dno..209
8.3.1. Poziom wodonośny o zwierciadle napiętym i dużej miąższości.209
8.3.2. Poziom wodonośny o zwierciadle napiętym i ograniczonej miąższości.212
8.3.3. Poziom wodonośny o zwierciadle swobodnym..213
8.4. Próbne pompowanie w reżimie nieustalonym215
8.4.1. Dopływ do studni z naporowego poziomu wodonośnego bez przesączania. 215
8.4.2. Dopływ do studni z półnaporowego poziomu wodonośnego z przesączaniem..225
8.4.3. Dopływ do studni ze swobodnego poziomu wodonośnego z opóźnionym przesączaniem..232
8.5. Zalewanie studni, otworów wiertniczych, szybików lub szurfów237
8.5.1. Studnie chłonne z otwartym dnem.238
8.5.2. Poziom wodonośny o zwierciadle napiętym.240
8.5.3. Zalewanie otworów, szybików lub szurfów w strefie aeracji..242
8.6. Analiza wzniosu zwierciadła wody.244
8.6.1. Metoda Forchheimera..244
8.6.2. Metoda Theisa.245
8.6.3. Metoda Rosłońskiego..247
8.7. Próba nagłej zmiany ciśnienia (sług test).249
8.7.1. Metoda Coopera-Bredehoefta-Papadopulosa.250
8.7.2. Metoda Hvorsleva..252
8.7.3. Metoda Bouwera i Rice'a..254
8.7.4. Metoda Van der Kampa..256
8.8. Metody laboratoryjne.260
8.8.1. Badanie w warunkach stałego spadku hydraulicznego260
8.8.2. Badanie w warunkach zmiennego spadku hydraulicznego262
8.9. Wzory empiryczne..265
8.9.1. Wzory uwzględniające wyłącznie parametry składu ziarnowego piasku265
8.9.2. Wzory uwzględniające średnicę efektywną ziarna i porowatość267
8.10. Metody polowe oznaczania współczynnika filtracji utworów półprzepuszczalnych..269
8.10.1. Wtłaczanie wody otworem piezometrycznym.270
8.10.2. Wtłaczanie wody poprzez wciśnięty w grunt cylinder.272
8.10.3. Infiltrometr dwupierścieniowy275
8.11. Interpretacja wyników laboratoryjnego oznaczania współczynnika filtracji utworów półprzepuszczalnych..277
8.11.1. Klasyczny permeametr do gruntów spoistych.278
8.11.2. Permeametr ciśnieniowy wg projektu Rogoża.279

9. Superpozycja rozwiązań podstawowych.282
9.1. Zasada superpozycji282
9.2. Współdziałanie studni w warunkach filtracji ustalonej.282
9.2.1. Metoda Forchheimera..284
9.2.2. Wzory Abramowa..287
9.2.3. Wzory Muskata..288
9.3. Współdziałanie studni w warunkach filtracji nieustalonej..293
9.4. Dopływy do studni z ograniczonego obszaru filtracji296
9.4.1. Metoda odbić zwierciadlanych296
9.4.2. Studnia w pobliżu granic zasilających.298
9.4.3. Studnia w widłach dwóch rzek302
9.4.4. Studnia w pobliżu granic szczelnych303
9.4.5. Studnia między dwiema równoległymi granicami szczelnymi306
9.4.6. Studnia w pobliżu dwóch wzajemnie prostopadłych granic szczelnych.307
9.4.7. Studnia w pobliżu granic zasilającej i szczelnej.309
9.4.8. Studnia w kołowym obszarze filtracji..312
9.5. Filtracja z zasilaniem infiltracyjnym..316
9.5.1. Filtracja równomierna z zasilaniem..316
9.5.2. Filtracja płasko-radialna z zasilaniem..318
9.6. Studnie w strumieniu filtracji równomiernej..320
9.6.1. Pojedyncza studnia w strumieniu równomiernym.320
9.6.2. Studnie zasilająca i drenująca w strumieniu równoległym323
9.6.3. Dublet geotermalny w strumieniu równoległym.325
9.6.4. Dwie studnie usytuowane prostopadle do strumienia równomiernego326
9.7. Dren poziomy.328
9.7.1. Dren dogłębiony w nieograniczonej warstwie wodonośnej..328
9.7.2. Dren niedogłębiony w nieograniczonej warstwie wodonośnej330
9.7.3. Superpozycja potencjału w filtracji sferyczno-radialnej.331

10. Ustalanie zasobów wód podziemnych337
10.1. Zasoby statyczne..338
10.1.1. Zasoby grawitacyjne.338
10.1.2. Zasoby sprężyste338
10.2. Zasoby odnawialne wód podziemnych..339
10.2.1. Ocena zasobów odnawialnych w strumieniu filtracyjnym.339
10.2.2. Ocena zasobów odnawialnych na podstawie bilansu wodnego..341
10.2.3. Ocena zasobów odnawialnych na podstawie wskaźnika infiltracji342
10.3. Zasoby dyspozycyjne.344
10.4. Zasoby eksploatacyjne..344
10.5. Obszar zasobowy..346
10.5.1. Izochrona dopływu wody do ujęcia..346
10.5.2. Kołowy obszar zasobowy..347
10.5.3. Obszar zasobowy w strumieniu filtracji równomiernej.. 349 I

11. Obsługa hydrogeologiczna kopalń..351
11.1. Pomiary wypływów i przepływów wód w wyrobiskach górniczych.351
11.1.1. Wypływy ze szczelin i otworów wiertniczych.351
11.1.2. Pomiary natężenia przepływu w ściekach kopalnianych354
11.1.3. Przybliżona ocena natężenia przepływu w ścieku. 359 ,
11.1.4. Pomiary natężenia przepływu wody w rurociągach pod ciśnieniem.360
11.2. Pomiary ciśnienia wody w otworach wiertniczych.361
11.3. Prognozowanie dopływów do kopalń. 363 |
11.3.1. Metody bilansowe..363
11.3.2. Metoda wielkiej studni366
11.3.3. Metody analogii hydrogeologicznej. 368 |
11.3.4. Metody statystyczne.374
11.3.5. Dopływy do kopalń odkrywkowych.380
11.4. Zjawiska geologiczno-inżynierskie towarzyszące procesom hydrogeologicznym.381
11.4.1. Sufozją mechaniczna i kolmatacja gruntu.381
11.4.2. Zagęszczenie gruntów luźnych382
11.5. Zmiany przepływów w ciekach i podtopienia terenu w nieckach obniżeniowych..383
11.5.1. Obliczanie spiętrzenia wody w ciekach..383
11.5.2. Analiza zmian poziomu wód gruntowych.388
11.6. Przeciwdziałanie zagrożeniom wodnym..393
11.6.1. Filary bezpieczeństwa w kopalniach węgla kamiennego393
11.6.2. Filary bezpieczeństwa w kopalniach odkrywkowych..401
11.6.3. Tamy wodoszczelne.402
11.6.4. Korki podsadzkowe..410
11.6.5. Odwadnianie zbiorników wodnych w zrobach412
11.6.6. Zatapianie likwidowanych kopalń.419

12. Migracja masy w wodach podziemnych..427
12.1. Procesy sorpcyjne.427
12.1.1. Izotermy sorpcji..428
12.1.2. Zanik zanieczyszczenia..430
12.2. Przenoszenie adwekcyjne.431
12.2.1. Opóźnienie sorpcyjne..432
12.2.2. Kinetyka sorpcji•.434
12.2.3. Prędkość przenoszenia adwekcyjnego z uwzględnieniem sorpcji.435
12.3. Dyfuzja molekularna..436
12.3.1. Dyfuzja roztworów pozostających w spoczynku436
12.3.2. Dyfuzja roztworów poruszających się.438
12.3.3. Dyfuzja roztworów filtrujących przez ośrodek porowaty..438
12.4. Dyspersja..439
12.4.1. Dyspersja hydrodynamiczna.439
12.4.2. Dyspersja całkowita..440
12.4.3. Dyspersyjne przenoszenie substancji rozpuszczonych441
12.4.4. Makrodyspersja..451
12.5. Badania znacznikowe filtracji wód podziemnych454
12.5.1. Wprowadzenie.454
12.5.2. Modele matematyczne przepływu wskaźnika..455
12.6. Wtłaczanie cieczy do górotworu..457
12.6.1. Pojemność serii chłonnej458
12.6.2. Dopuszczalne ciśnienie wtłaczania459
12.6.3. Chłonność pojedynczego otworu tłocznego..460
12.6.4. Zasięg strefy wtłoczonej cieczy..463
12.6.5. Zasięg nadciśnienia w warstwie wodonośnej..464

13. Metody modelowania w hydrogeologii.466
13.1. Wprowadzenie466
13.2. Metoda różnic skończonych467
13.2.1. Dyskretyzacja obszaru filtracji467
13.2.2. Ilorazy różnicowe..469
13.2.3. Równania różnicowe filtracji dwuwymiarowej..470
13.2.4. Rozwiązywanie równań liniowych filtracji ustalonej..472
13.2.5. Rozwiązywanie równań nieliniowych filtracji ustalonej478
13.2.6. Rozwiązywanie równań filtracji nieustalonej..482
13.3. Metoda elementów skończonych.488
13.3.1. Dyskretyzacja obszaru i numeracja węzłów.488
13.3.2. Funkcja kształtu..489
13.3.3. Składanie elementów491
13.4. Programy komputerowe494
13.4.1. Biblioteka programów HYDRYLIB.495
13.4.2. System MODFLOW.496

Aneks nr 1. Ważniejsze jednostki miar499
Aneks nr 2. Tablice funkcji.504
Literatura515
Indeks rzeczowy.524