Основной закон фильтрации подземных вод - Закон фильтрации Дарси

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Часть вторая. ПВ

Законы движения подземных вод используются при гидрогеологичеких инженерных расчетах водозаборов, дренажей, определении притоков воды к строительным котлованам. Подземные воды передвигаются в основном путем инфильтрации и фильтрации. Под инфильтрацией понимают движение воды при частичном заполнении пор воздухом либо водяными парами. При фильтрации движение воды происходит при полном заполнении пор(трещин) водой. Масса этой движущей воды создает фильтрационный поток.

Основной закон фильтрации подземных вод - Закон фильтрации Дарси

Движение подземных вод происходит при наличии разности гидравлических уровней (напоров). Воды двигаются от мест с высокими уровнями к местам с низкими уровнями.

Отношение разности напоров к длине пути фильтрации называется гидравлическим (напорным) градиентом. Чем градиент выше, тем больше скорость движения.

I = ΔH/l,

где ΔG = H1-H2 - разность напоров (H);

l - длина пути фильтрации.

Фильтрация в полностью водонасыщенных водах при ламинарном (параллельном, спокойном, без завихрений) движении воды подчиняется закону Дарси.

Q = FI,

где Q - расход воды (кол-во фильтрующей воды через поперечное сечение F в единицу времени);

- коэффициент фильтрации;

F - площадь поперечного сечения потока воды (водоносного пласта);

I - Гидравлический градиент.

Введем понятие скорость фильтрации (v) - отношение расхода воды к площади поперечного сечения потока (v = Q/F). Таким образом сформулировать закон Дарси можно как "Скорость фильтрации пропорциональна напорному градиенту"

v = I

Коэффициент фильтрации можно таким образом можно выразить как скорость фильтрации при напорном градиенте равном единице.

Скорость фильтрации воды по представленной выше формуле не отвечает действительной скорости движения воды в породе. Это связано с тем, что вода двигается не по всему сечению, а только через его часть, равную площади пор и трещин породы. Действительную скорость движения воды () определить можно как

= v /n,

где n - пористость породы, выраженная в долях единицы.

Коэффициент фильтрации определяется в основном геометрией пор, а также свойствами самой воды и пр. Точное значение коэффициента фильтрации определяют лабораторным путем, полевым путем и расчетным методом (для песков и гравелистых пород).

Водопроницаемость горных пород - способность горных пород пропускать воду. Степень водопроницаемости зависит от размера и количества сообщающихся между собой пор и трещин, а также от отсортированности зёрен горных пород. К хорошо проницаемым горным породам относятся галечники, гравий, крупнозернистые пески, интенсивно закарстованные и трещиноватые породы. Практически непроницаемыми (водоупорными) породами являются глины, плотные суглинки, нетрещиноватые кристаллические, метаморфические и плотные осадочные породы.

В. г. п. может определяться по скорости фильтрации, равной количеству воды, протекающей через единицу площади поперечного сечения фильтрующей породы. Эта зависимость выражается формулой Дарси: v = kI, где v — скорость фильтрации, k — коэффициент фильтрации, I — напорный градиент, равный отношению падения напора h к длине пути фильтрации

Совершенный водозабор - водозабор, дно которого доведено до водоупора.

Несовершенный водозабор - водозабор, не доведенный до водоупорного ложа, или длина водоприемной части которого меньше мощности водоносного горизонта.

Вертикальный водозабор:

1. Колодец (1й водоносный слой). Самый простой способ. Вода добывается в первом водоносном слое (грунтовые воды). Глубина составляет от 5 до 20 метров. Водоотдача обычно не превышает 200 литров в час. Подача воды производится вручную

2. Песчаная скважина. (2й водоносный слой). Воды добывается из водоносных слоев находящихся ниже грунтовых вод, но выше уровня залегания известняка. Общая глубина таких скважин составляет от 10 до 35 метров. Бурение производится бурильной установкой или вручную. Водоотдача составляет до 500 литров в час.

3. Скаважина. (3й вд.сл.) Глубина может достигать 200 и более метров. Водозабор производится из известняковых водоносных слоев.

Скважины обладают высокой производительностью (5000 и более литров в час)

4. Артезианские скважины - это скважины вскрывающие подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под давлением. Артезианские воды залегают в доантропогеновых отложениях, в пределах крупных геологических структур, образуя артезианские бассейны.

Горизонтальные водозаборы подразделяются на: траншейные, галерейные (собственно галереи и штольни) и кяризы. От глубины залегания подземных вод и характером водопотребления зависит тип горизонтального водозабора. Траншейные сооружения используются для сравнительно небольшого водопотребления при малой глубине залегания подземных вод. Для постоянного водоснабжения крупных водопотребителей применяются галереи и штольни, сооружаемые при значительной глубине залегания водоносных горизонтов. Кяризы - примитивно устроенные водозаборы, применяемые для сельского хозяйства, водоснабжения и орошения небольших земельных участков в полупустынных районах с невыдержанным залеганием водоносных горизонтов.

Водозаборные сооружения открытого (бассейны, траншеи и др.)

или закрытого (скважины колодцы) типа.

L (, где L – длина канавы.

При откачке воды из скважин вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня. Образуется депрессионная воронка, имеющая в плане форму, близкую к кругу по вертикали – депрессионные кривые. Радиус депрессионной воронки называется радиусом влияния (R). Зависит от водопроницаемости пород. Гравий и песок, имеют широкие воронки, суглинки - имеют воронки с небольшим R.

12 3 4 5 Следующая ⇒

Date: 2015-11-13; view: 2856; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию