Расчет динамики подземных вод — страница 3

  • Просмотров 1523
  • Скачиваний 19
  • Размер файла 164
    Кб

движение происходит сверху вниз (капиллярное всасывание), во втором — снизу вверх {капиллярное поднятие). В породах, насыщенных водой, т. е. в зоне насыщения, движение воды может происходить в двух формах: 1) ламинарного, при котором струйки воды текут параллельно, без перемешивания и 2) турбулентного, при котором происходит хаотическое движение частиц жидкости и интенсивное перемешивание ее слоев. Переход от ламинарного движения

к турбулентному и обратно происходит при достижении определенной скорости частиц жидкости, называемой критической скоростью. Движение подземных вод в нескальных породах происходит по типу ламинарного. Чтобы установить закономерности движения жидкости в породах, французский ученый X. Дарси в 1856 г. поставил несложный опыт, который заключался в следующем. В цилиндр, наполненный песком, наливали слой воды, поддерживая ее уровень

постоянным. Вода после просачивания через песок выливалась через кран в нижней части цилиндра. В цилиндр были вставлены изогнутые трубки, так называемые пьезометры. Вода в них устанавливалась на различных уровнях (в верхнем пьезометре — выше) в связи с тем, что в процессе фильтрации через поры грунта вода преодолевала сопротивление и на это терялась часть напора. В результате проведенных исследований Дарси установил, что

количество воды, профильтровавшейся через песок в единицу времени (расход, О), прямо пропорционально разности уровней воды в пьезометрических трубках (∆Н=Н2—Н1), площади поперечного сечения цилиндра (F) и некоторому коэффициенту пропорциональности (К) и обратно пропорционально высоте слоя песка (I). Оказалось, что коэффициент К зависит от свойств песка и его стали называть коэффициентом фильтрации (Кф). Эта зависимость получила

название закона Дарен и обычно записывается в следующем виде (1): (1) Выражение обозначают буквой / и называют напорным, градиентом или гидравлическим уклоном. Тогда можно записать (2): Если разделить обе части уравнения на F, то получим скорость фильтрации (υ) (2): (3): Таким образом, скорость фильтрации прямо пропорциональна коэффициенту фильтрации и напорному градиенту. Формула (3) представляет собой уравнение прямой линии, в связи с

чем закон Дарси называют линейным законом фильтрации. Если в выражении (3) принять I=1, что имеет место при уклоне, равном 45°, получим (4): т. е. коэффициент фильтрации — это та скорость просачивания, которую имел бы поток при уклоне, равном единице. Не следует при этом смешивать скорость фильтрации со скоростью движения частиц воды. Дело в том, что Дарси при расчетах принимал площадь поперечного сечения потока (F) равной сечению