Постановка задач изучения влагопереноса

Движение влаги в условиях неполного насыщения ею пород зоны аэрации в гидрогеологии изучается давно. Оно базировалось на гидравлической предпосылке о независимости параметров процесса от влажности пород, что давало возможность пользоваться уравне­нием Дарси.

В последние 15 лет резко повысился интерес к строгой математи­ческой теории этого движения в связи с детальным изучением условий питания грунтовых вод под влиянием орошения, решением проблем охраны таких вод от истощения и загрязнения и т. д. К этому времени многие аспекты влагопереноса были уже исследованы, главным об­разом в почвоведении, как у дас в стране, так и за рубежом — А. А. Роде, С. В. Нерпиным, А. Ф. Чудновским, А. Н. Будаговским, М. Глобусом, И. И. Суднициным, В. Гарднером, Е. Чайлд­сом, А. Клютом и др. Эти результаты использовали гидрогеологи. Появились математические модели, в которых зоны аэрации и насы­щения рассматривались как одна область, границами которой яв­ляются поверхность земли, поверхностные водотоки и региональный водоупор, подстилающий верхнюю часть много пластовой зоны насы­щения. В этом случае уровень грунтовых вод как внешняя граница не рассматривается, а определяется в процессе решения задачи. Та­кие постановки задач излагаются в работах И. С. Пашковского ,А.В. Бадова, А. Б. Ситникова  и др. Математическая тео­рия влагопереноса рассматривается в работах Н. Н. Веригина, П. Я. Полубариновой-Кочиной , С. Т. Рыбаковой, Л. Лукнера, Л. М. Рекса, Дж. Рубина, В. Я. Кулика.

Изучение влагопереноса в математическом отношении очень сложно. Все параметры процесса зависят от влажности, т. е. от иско­мой функции, вследствие этого дифференциальные уравнения нели­нейны. Обычно влагоперенос исследуют как одномерный по верти­кали. Несмотря на возможность решения совместной задачи для зон аэрации и насыщения, во многих случаях целесообразно их разделе­ние. В первую очередь это относится к региональным математическим моделям, в которых размеры геофильтрационных потоков в плане зна­чительно превышают мощность зоны аэрации, поэтому движение влаги в ней интегрируется и рассматривается некоторая усредненная интенсивность  инфильтрационного питания, поступающего на уро­вень грунтовых вод. В локальных моделях эти зоны соизмеримы, и
при составлении краткосрочных прогнозов требуется детальный учет в верхней части зоны аэрации процессов эвапотранспирации, дея­тельности корневой системы растительности, просачивания осадков, формирования поверхностного стока и других сложных взаимодейст­вий капиллярной и гравитационной влаги. В таких условиях задача должна формулироваться как единая для зон аэрации и насыщения.

Исследование влагопереноса важно для повышения качества гид­рогеологического обоснования проектов оросительных систем и до­стоверности прогнозов изменения гидрогеологической обстановки на орошаемых территориях. Знание физических и математических основ теории влагопереноса необходимо и для понимания тех экологиче­ских задач, которые гидрогеологи должны решать совместно с дру­гими специалистами, предоставляя им необходимую информацию.