Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Передвижение воды в водоносных слоях со свободной поверхностью.





Формула Дарси

В природе существуют два вида движения воды:

1. Ламинарное свойственно движению воды в мелкозернистых породах. Скорости движения в них невелики и из­меряются метрами или даже сантиметрами в сутки.

2. Турбулентное –вкруп­нообломочных и трещиноватых породах, где скорости движения воды значительно больше.

В обоих случаях движение воды в водоносных слоях со свободной поверхностью совершается под влиянием гидростатического напора от мест с более высоким уровнем к местам с более низким уровнем.

В естественных условиях вода передвигается по направлению к выходам источников, к от­крытым водоемам, если уровень в последних стоит ниже, чем уро­вень воды в водоносном пласте, и, наоборот, может уходить из во­доемов в грунт при обратном соотношении уровней. Движение воды в водоносном пласте может быть вызвано искусственно откачкой воды из колодца, искусственным дренажем.

Наиболее изучен закон движения воды в мелкозернистых поро­дах — в песках с мелкими, преимущественно капиллярными порами (Рис. 6). Движение воды в случае фильтрации подчиняется закону Дарси, выражаемому формулой

где Q — количество воды в м3/с, протекающей в единицу времени через данное поперечное сечение породы площадью Fм2; Кнеко­торая величина, называемая коэффициентом водопроводимости или коэффициентом фильтрации; h — напор; l — длина пути фильтрационного потока в метрах.

Рис. 6. Разрез участка подземного потока.

Величина напора определяется по разности уровней в двух се­чениях потока, т. е. h = H1 - H2, где H1 и H2 — высота уровней в точках АиВ. Под влиянием напора вода из сечения АА1перемещается в направлении сечения BB1.

Отношение i есть паде­ние напора на единицу длины пути фильтрации, т. е. напорный градиент, или гидравлический уклон, и обозначается



i =h/l.

Разделив обе части равенства на площадь F, получим

где v =Q/F.

Величина vносит название скорости фильтрации.

Скорость фильтрации не является действительной скоростью движения воды в порах породы, она представляет фиктивную (приведенную) ско­рость движения воды. Площадь поперечного сечения потока Fвформуле принята равной площади поперечного сечения по­роды, тогда как в действительности вода передвигается в породе только по порам и площадь сечения потока равна общей площади пор. Чтобы получить действительную скорость движения вод в по­рах грунта и, надо расход воды Q разделить на площадь, занятую порами, т. е.

где ркоэффициент пористости.

Действительная скорость движения воды боль­ше скорости фильтрации (u>v),так как коэф­фициент пористости меньше единицы.

Коэффициент фильтрации численно равен ско­рости фильтрации при i = l и может быть выра­жен в см/с, м/сут и т. п. (Табл. 1).

Коэффициент фильтрации может быть опре­делен путем лабораторного анализа в специаль­ных приборах, загруженных испытуемым грунтом, а также на основании механического анализа грунта с последующим применением эмпиричес­ких формул расчета.

 

Таблица 1

Ориентировочные значения коэффициента фильтрации рыхлых горных пород

  Порода Коэффициент фильтрации, м/сут   Порода Коэффициент фильтрации, м/сут
Глина Суглинок легкий Супесь Лёсс 0,001 0,05—0,10 0,10—0,50 0,25—0,50 Песок мелкозернистый Песок крупнозернистый Гравий Галечник 1—5 20—50 20—150 100—500

Установлено, что коэффициент фильтрации зернистых грунтов зависит от величины пористости, действующей величины зерен грунта и вязкости фильтрующейся воды, которая в свою очередь за­висит от температуры воды. Все эти величины в явном или скрытом виде входят в предложенные эмпирические формулы расчета коэф­фициента фильтрации.

Источники

На склонах долин, оврагов, по склонам гор, в пониженных ме­стах котловин весьма часто наблюдаются выходы водоносных пла­стов на поверхность земли. Если водоносный пласт обнажен до уровня циркулирующих в нем вод, то в месте пересечения зеркала подземных вод с поверхностью земли подземные воды выходят на поверхность.

Различают:

- пластовые выходы -равномерное увлажнение склона на относительно большом расстоянии вдоль пересечения его с водоносным пластом;

- источники (родники) - сосредоточенные выходы подземных вод в виде отдельных струй или потоков.

По характеру выхода и условиям питания источники подразделяются на:

- нисходящие -свободный сток воды из водоносных горизонтов (обыч­но грунтовой и межпластовой) со свободной поверхностью;

- восходящие - выходы напорных вод.

В карстовых областях формируются довольно мощные источ­ники с расходом воды в отдельных случаях до нескольких кубиче­ских метров в секунду. По способу выхода на поверхность источ­ники карстовых областей очень разнообразны.

Наиболее распространены:

- переливные -выходы грунтовых вод из водоносного горизонта, залегающего на вогнутой поверхности водоупора (рис. 7). Режим этих источников неустойчив; с па­дением уровня дебит источника быстро уменьшается и наоборот. К данному типу относится известный источник Воклюз во Франции. По названию этого источника подобные переливные источники полу­чили наименование воклюзских.

- перемежающиеся или сифонные -характерно наличие резервуара — пещеры, в которой накапливается вода, и от­водного канала в форме сифона. Источник действует только тогда, когда вода в резервуаре достигает уровня верхнего колена сифона.

Рис. 7. Переливной (а) и сифонный (б) источники.

 

Восходящие источники характерны для областей со сложной тектоникой. Часто они приурочены к зонам тектонических разрывов. В этом случае вода по трещинам с некоторой глубины под гидро­статическим давлением, давлением пара или газа поднимается на поверхность. Восходящие источники обладают обычно большим де­битом и иногда высокой температурой.

Источники, выбрасывающие воду под действием давления паров воды, имеющих на некоторой глубине температуру выше 100°С, на­зываются гейзерами. Гейзеры действуют периодически.

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.