Фильтрационные потоки в плане, границы потоков.

В плане фильтрации потоки могут быть:

– плоские,

– радиальные.

Радиальные:

– радиально-сходящиеся,

– радиально-расходящиеся.

Плоские – линии параллельны.

Основной закон движения подземных вод.

Движение воды в грунте происходит при наличии разности гидравлических уровней, чем больше разности, тем скорость выше, и выше скорость фильтрации.

ΔH=H₁-H₂ ,

,

I – гидравлический градиент.

Отношение разностей напоров к длине пути фильтрации е называется гидравлическим градиентом.

Фильтрация подземной воды в полностью водонасыщеных грунтах при ламинарном движении подчиняется закону Дарси:

Q=k_f·F· = k_f·F·I .

Q – расход воды, количество фильтрующейся воды, м3/сут.,

F – площадь поперечного сечения, м2,

k_f – коэффициент фильтрации, м/сут.

Скорость движения подземных вод, действительная и кажущаяся.

Разделив обе части равенства на V:

, м/сут.

При I=1, V=k_f.,

Величина V – кажущаяся величина (скорость).

Действительная скорость V:

,

n – пористость грунта.

Для турбулентных потоков для определения скорости используется выражение Краснопольского:

,

k_f– определяемый опытным путем, в полевых условиях/

Для определения скорости подземной воды используют закон Дарси:

– для водопроницаемых грунтов

, м/сут.

– для слабоводопроницаемых

, м/сут.

I₀ – начальный градиент напора.

Коэффициент фильтрации. Определение коэффициента фильтрации расчетным методом.

Коэффициент фильтрации k_f. равен скорости фильтрации,

k_f =V_f , I=1.

Величина k_f. зависит:

– от размеров и формы пор породы;

– от вязкости и плотности воды;

– от минералогического состава грунта;

– от степени засоленности грунтов.

k_f. можно определить:

– расчетным путем,

– лабораторными методами,

– полевыми методами.

1) расчетным путем k_f. определяют преимущественно для песчаных и гравелистых грунтов, используя формулу Хазена:

,

t – температура подземной воды в ºС,

d₁₀ – эффективный диаметр,

C – коэффициент (формула Ляме),

C = 400+40(n-20),

n – пористость грунта в %.

Лабораторные методы определения коэффициента фильтрации.

2) лабораторные методы.

Существуют приборы с постоянным и переменным напором – приборы Тима-Каменского, Тима, трубки специо, прибор КФ-ОО, КФ-ООМ и др.

Q= k_f·F·I ,

k_f·= = .

Полевые методы определения коэффициента фильтрации.

3) полевые методы:

k_f·= ,

– метод Болдырева,

– метод Болдырева-Нестерова (этот метод усовершенствовал Нестеров), 2 кольца, одно вспомогательное.

Определение направления и скорости движения грунтовых вод по методу треугольника.

Скорость и направление фильтрации.

1) метод треугольника: на площадке бурится скважина по углам равностороннего треугольника, расстояние между скважинами 50-100м. Их бурят ниже уровня грунтовых вод. Нивелиром определяют высоту подземных вод в скважинах.

.

Определение направления и скорости движения грунтовых вод по методу скважин.

2) метод скважин: бурится 1 скважина и от нее по окружности с R = 1 ÷ 2м (20м) бурят наблюдательные скважины.

В центральную скважину засыпают индикатор (красители, электролиты, радиоактивные изотопы).

.

Определение направления и скорости движения грунтовых вод по карте гидроизогипс.

v =kf*I;

I= (H1-H2)/L

vдейст=kf*I/nL

vдейст=kf*(H1-H2)/nL

Расход плоского безнапорного потока в однородных пластах при горизонтальном водоупоре.

Расход плоского потока подземных вод.

Плоский поток может быть безнапорным (грунтовым) и напорным.

Поток может перемещаться в однородных грунтах и не в однородных, при горизонтальных водоупорах и при напорных водоупорах.

Расход грунтового (безнапорного) потока в однородных пластах.

– водоупор горизонтальный.

Расход грунтового потока на 1м ширины его , при В = 1, называется единичным расходом.

,

.

Расход плоского безнапорного потока в однородных пластах при наклонном водоупоре.

Расход плоского напорного потока в однородных пластах при параллельных водоупорах.

m₁=m₂=m

Расход плоского напорного потока в однородных пластах при непараллельных водоупорах.

2.1.13. Приток воды к водозаборным сооружениям(6 часов)

Общие сведения

Водозаборные сооружения – это сооружения, с помощью которых производится забор подземных (и вод поверхностных водоемов) для хозяйственно-питьевого водоснабжения и других целей.

Водозаборы бывают:

– по расположению в земле:

а) вертикальные (скважины, колодцы),

б) горизонтальные (канавы, траншеи, галереи, штольни),

в) лучевые (водозаборы с водоприемными лучами и фильтрами, размещенными в водоносных слоях).

– по количеству водозаборных скважин:

а) одиночные,

б) грунтовые.

– по степени вскрытия водоносного горизонта:

– по виду вскрытия подземных вод:

а) безнапорные,

б) артезианские.

– по характеру работы: