П.Я. Полубаринова-Кочина - Теория движения грунтовых вод (1132345), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Разнообразную помощь мне оказывали М. М. Семчинова и другие сотрудники Института механики Академии наук Союза ССР, а также Н. Н. Кочина. Выражаю им всем искреннюю благодарность. П. Полубаринова-Кочина ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ За четверть века, прошедшую со времени появления первого издания этой книги (1952 г.), теория фильтрации и ее часть — теория движения грунтовых вод получили широкое развитие благодаря трудам исследователей во многих странах. Поэтому теперь мою книгу правильнее было бы назвать «Введением в теорию движения грунтовых вода.
Основной характер книги остался прежним, но она подверглась некоторым деформациям. В первом издании обширной была часть первая, посвященная установившимся движениям. Здесь старый материал несколько сокращен, выброшены некоторые громоздкие или менее интересные примеры, а также несущественные рисунки; кое-где сокращены математические выкладки. Те или иные добавления сделаны почти во всех главах.
Приближенные методы расширены и выделены в часть третью. Часть вторая, посвященная неустановившимся движениям, расширена; она содержит семь глав вместо прежних пяти. Новыми являются главы ХЧ, ХУ1 и вторая часть главы Х!Ч. Литература по теории движения грунтовых вод достигла за последние десятилетия практически необозримого объема. В связи с этим в одной книге невозможно отразить сколько-нибудь представительно все существующие направления исследований.
Не ставя себе вовсе этой цели, я отдавала предпочтение при выборе материала преимущественно работам, близким мне по стилю, и работам моих учеников. Последнее особенно характерно для второй части книги. пявдисловнв ко втогомх изданию Это обстоятельство читатель должен постоянно иметь в виду при работе с книгой. Глава ХЧ1 написана для настоящего издания И. Б. Басовичем, а вторая часть главы Х1Ч вЂ” Н, Н.
Кочиной, которая оказала также большую помощь по всей книге, за что я им обоим очень признательна. Особую благодарность я должна принести редактору книги Г. К. Михайлову, который не только заботился об улучшении изложения материала, но и вникал в его содержание, дав мне ряд очень ценных советов. Я благодарю также моих бывших сотрудниц Н. В. Волженскую и В. М. Егорову за помощь при. оформлении рукописи книги. П.
Полубаринова-Кочина ВВЕДЕНИЕ Главное содержание настоящей книги составляет изложение математических теорий, применяемых к исследованию движений грунтовых вод. Гидрогеологи называют грунтовыми подземные воды верхнего горизонта. В этой книге затрагиваются и движения в нижележащих пластах. Начало развития теории движения подземных вод относится к 50-м годам прошлого века, когда инженер А. Дарси (1803— 1858) стал работать над проектом системы водоснабжения г. Дижона (Франция). В !856 г. Дарси выпустил книгу, содержащую подробный отчет, исторические сведения и описание опытов по фильтрации воды через песок в цилиндре.
Дарси установил простейший закон просачивания воды в песке, названный его именем. Многочисленные опыты других исследователей подтвердили справедливость закона Дарси в определенных условиях для ряда грунтов и установили границы его применимости. Ж. Дюпюи (1804 †18) дал основы гидравлической теории движения грунтовых вод, рассмотрел неравномерные движения при наклонном водоупоре, вывел формулы для дебитов притока к дрене и к колодцу, которые названы его именем. Ж. Буссинеск (1842 †19) внес дальнейший вклад в развитие гидравлической теории, вывел условия на свободной поверхности грунтового потока, решил ряд задач о неустановившихся его движениях.
В Германии А.Тим (!836 — 1908),главный инженер-строитель Дрездена, пришел к ряду тех же результатов, что и Дюпюи; формулы последнего для дебита иногда называют формулами Дюпюи — Тима. Ф.Форхгеймер (1852 — 1933), профессор гидравлики в Ахене, затем в Граце, ввел в рассмотрение гидродинамическне сетки вввдвннв движения, указал переход от напорного движения к безнапорному, применяя уравнение Лапласа к квадрату напора, развил теорию колодцев.
Ч. Сликтер (1864 †19) в США провел ряд исследований независимо от европейских ученых, не зная их работ, и повторил ряд их результатов. В работе 1899 г. ему принадлежиг изучение движения жидкости в идеальном грунте, состоящем из шариков одинакового размера при различных способах их укладки. К 1889 г. относится первая работа Н. Е. Жуковского (1847 †19) по теории фильтрации: «Теоретическое исследование о движении подпочвенных вод», в которой он выводит дифференциальные уравнения фильтрации. В следующей работе, !890 г.: «О влиянии давления на насыщенные водою пески», Жуковский пользуется результатами наблюдений К.
Э. Лембке над колодцами Костромской губернии. Лембке опубликовал ряд теоретических работ, начиная с 1886 г., где он, в частности, применяет к неустановившимся движениям грунтовых вод приближенный метод, который позже был вновь открыт и развит И. А. Чарным и др. и назван методом последовательной смены стационарных состояний. В России большую роль для своего времени сыграла книга А.
А. Краснопольского (1912) о грунтовых и артезианских колодцах. В ней изложены имевшиеся к тому времени теоретические результаты, а также исследования самого автора по фильтрации в трещиноватых породах — нелинейный закон фильтрации.
Значительного развития теория фильтрации достигла в СССР. Н. Н. Павловским (1884 — 1937) была создана строгая математическая теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями; она была изложена в его книге !922 г. Эти исследования были продолжены в многочисленных работах его учеников и последователей. Н. Н. Павловскому принадлежат и первые работы по некоторым безнапорным движениям. Одновременно такие движения стал изучать В. В. Ведерников, в частности, задачи о каналах, с применением метода инверсии. введения Н. Н.
Павловский положил начало применению экспериментального метода электрогидродинамических аналогий (ЭГДА), который получил дальнейшее развитие в трудах П. Ф. Фильчакова и Н. И. Дружинина и в настоящее время широко используется в научно-исследовательских и проектных организациях. Работы Н. Н. Павловского привлекли внимание Н. Е. Жуковского, который снова начал думать о задачах подземной гидромеханики и дал в 1920 г. постановку задач, приведших к понятиям о «дрене Жуковского» и «шпунте Жуковского» (работа Жуковского была опубликована посмертно в 1923 г.).
Так называемая функция Жуковского применяется теперь при решении ряда задач о движениях со свободной поверхностью, С. Н. Нумеров (!939) развил собственный метод решения фильтрационных задач — приведение к смешанной задаче теории аналитических функций, аналогичный предложенному несколько позже и затем широко развитому Ф. Д. Гаховым и Н.
И. Мусхелишвили методу краевых задач. Возможность применения к ряду задач фильтрации аналитической теории линейных дифференциальных уравнений была указана Н. Е. Кочиным и получила развитие в работах П. Я. Полубариновой-Кочиной, Б. К. Ризенкампфа и других в конце 30-х н в 40-х годах. Г. Н. Положему (1914 — 1968) принадлежат значительные исследования по применению вариационных принципов в теории движения грунтовых вод, некоторым приближенным методам, применению обобщенных аналитических функций. Н. К. Гиринский и А. Н. Мятиев в !946 — 1947 гг. дали теорию движения подземных вод в проницаемых пластах, чередую- шихся со слабо проннцаемыми,— то, что теперь получило за границей название теории перетекания.
Начала этой теории, остававшиеся неизвестными советским авторам, были еще раньше опубликованы в Голландии. В настояшее время теория перетекания получила значительное развитие в ряде стран. Такая же судьба постигла многие другие исследования, которые были переоткрыты в разных странах из-за незнания языка или малой осведомленности авторов. Ряд новых направлений в теории фильтрации, в частности, в задачах диффузии и растворения солей, начат Н.
Н. Веригиным и развивается его учениками. 16 вввдвнив И. А. Чарный (1909 †19) дал свои знаменитые формулы для дебита перемычки и колодца, совпавшие внешне с формулами Дюпюи. В последние десятилетия исследования движений жидкостей в подземных пластах ведутся очень интенсивно как в Советском Союзе, так и за рубежом, о чем можно получить представление, если рассмотреть список литературы в конце настоящей книги *) и выделить в нем работы, вышедшие в свет после 1960 г. В связи с появившимися возможностями расчетов на ЭВМ появилась большая литература по приближенным методам. В ряде городов СССР и других стран сложились свои школы по теории движений как воды, так и нефти и газа в подземных пластах. В настоящей книге представлена лишь незначительная часть накопившихся обширных исследований, *) Список литературы составлен в алфавитном порядке авторов н ссылки на него даются по фамилии автора и году публикации соответству|ошей работы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
