Теория движения грунтовых вод

Претворение в жизнь плана создания грандиозных гидротехнических сооружений Сталинской эпохи вызвало подъем интереса к теории движения грунтовых вод среди научных и инженерных работников Советского Союза.

В основу настоящей книги положены лекции, которые были прочитаны мной несколько раз в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова для студентов-гидромехаников механико-математического факультета. Содержание лекций в книге значительно расширено.

Первая часть книги посвящена установившимся движениям грунтовых вод, по которым имеются обширные и разнообразные математические исследования.

Во второй части рассматриваются вопросы неустановившихся движений, менее разработанные в настоящее время, но имеющие важное значение для прогноза режима грунтовых вод при возведении гидротехнических сооружений, при орошении полей и т. д.

В первой главе сделана попытка дать общее представление о современных взглядах на физические свойства системы вода — грунт— воздух, на основе которых должна строиться теория фильтрации, но которые еще мало разработаны и почти не учитываются при гидромеханических исследованиях в этой теории.

Материал книги расположен в основном но методам математического исследования и частично но объектам изучения. Мне хотелось дать такое изложение математических методов исследования в гидромеханике грунтового потока, чтобы лица, изучающие настоящую книгу, могли усвоить эти методы и быть в состоянии прилагать их к решению новых задач фильтрации. Однако вследствие обширности имеющегося материала по этому разделу гидромеханики пришлось ограничить себя в выборе задач. Так как автор не является специалистом-практиком, то этот выбор диктовался, быть может, несколько субъективными представлениями, а также желанием дать иллюстративный материал для   математических методов.

Основное содержание книги составляет изложение теории движения грунтовой воды, рассматриваемой как несжимаемая жидкость б случае, когда можно считать закон фильтрации линейным и можно пренебрегать  наличием воздуха  в грунте.   Поэтому  разделы, касающиеся других случаев, выделены в мелкий шрифт. Этим же шрифтом выделены громоздкие решения некоторых задач, представляющие принципиальный интерес, но. еще мало использованные для приложений.

Там, где это возможно, задачи приводятся доведенными до численных или графических результатов, причем указывается, где можно найти данные расчетов, если из-за экономии места они не приведены.

В настоящее время в теории фильтрации существует ряд вопросов основного значения, на которые еще не установилась единая точка зрения. Таков вопрос о наиболее общем выводе уравнений теории фильтрации. Его я совершенно не касаюсь, тем более, что эти уравнения не успели еще найти практических применений. Спорными и подвергающимися дискуссии являются вопросы о фильтрационных силах, действующих на частицы грунта, а также на основание гидротехнического сооружения. Вследствие большой важности этих вопросов я их излагаю и притом так, как это делают математики, считая, что если указанные воззрения подвергнутся изменению, то метод расчета в основном сохранится.

Г. Н. Положий предоставил в мое распоряжение свои исследования по вариационным задачам и другим вопросам. С. Н. Нумеров — дополнительные исследования и вычисления к своим задачам, изложенным здесь в §§ 4 и 7 главы VI, за что я выражаю им обоим глубокую благодарность.

Г. К. Михайлов проделал большую работу при подготовке книги к печати; он произвел некоторые дополнительные вычисления; рядом его советов я воспользовалась, в особенности по главе первой; кроме того, им написан § 12 главы VII. Разнообразную помощь мне оказывали М. М. Семчинова и другие сотрудницы Института механики Академии наук Союза ССР, а также Н. Н. Кочина. Выражаю им всем искреннюю благодарность.

Настоящая книга, в которой впервые собран обширный материал по теории движения грунтовых вод, обладает, несомненно, многими недостатками. В частности, является неполным список литературы. Довольно подробный перечень работ до 1947 года приведен в статье [7] списка литературы к главе VII.