7. Віды вады ў порах грунтоў і механізм яе руху

Вада ў прыродзе – у глебе, грунтах, паветра знаходлзіцца ў розных агрэгатных станах і мае спецыфічныя асаблівасці механізма руху. Ад гэтага залежыць характар і інтенсіўнасць усіх прыродных працэсаў, у якіх прымае ўдзел вада. Вада ў глебах і грунтах можа знаходзіцца ў некалькіх агрэгатных станах: хімічна звязаная, крышталізаваная, парападобная, гіграскапічная, пленачная, капілярная, свабодная (гравітацыйная). Хімічна звязаная вада ўваходзіць у склад малекулы рэчыва ў выглядзе гідраксільнай групы( мінералы), Крышталізаваная вада з’яўляецца састаўной часчткай шматлікіх мінералаў( гіпса). Парападобная вада знаходзіццаў паветры, запаўняе поры і другія пустоты паміж часцінкамі грунта. Гіграскапічная вада вада прадстаўляе сабой моцна звязаную ваду, якая ўтрымліваецца сіламі на паверхні часцінак глебы ў выглядзе ізаліраваных малекуальбо плёнкі вады таўшчынёй у адну-дзве малекулы. Гіграскапічнасць- здольнасць грунта паглынаць і ўтрымліваць гіграскапічную ваду. Плёначная вада абвалоквае часцінкі парод звыш макс гігр-ай вады і яна менш звязана з мінеральнымі часцінкамі і адносіцца да катэгорыі рыхла звязанай. Капілярная вада адносіцца да катэгорыі свабоднай вільгаці, якая запаўняе параўнальна дробныя поры і капіляры. Адрозніваюць падпёртую і падвешаную капілярную ваду. Свабодная гравітацыйная вада запаўняе прамежкі ў грунтах. Яна можа ўтрымлівацца сіламі прыцяжэння да сценак, а пад уздзеяннем сілы цяжару лёгка і свабодна сцякае па напрмку ўхіла. Яе рух адбываецца ў капельна-струменевым выглядзе. У насычаных вадой пародах свабодная вада фільтруецца ў напрамку падзення ўзроўня падземных вод.

Рух падземных вод у залежнасці ад памераў пустотаў, па якім яны перамяшч-ца, можа быць ламінарным і турбулентным. Ламінарны рух назіраецца пры фільтрацыі падземных вод у дробназярністых грунтах, турбулентны – пры руху вады ў больш буйных шчылінах і пустотах.

Пры ламінарным руху часцінкі вады перамяшчаюцца паралельна у адным і тым жа напрамку. Пры такім руху яе хуткасць (v) прапарцыянальна падзенню напора на адзінку адлегласці, ці гідраўлічнаму ўхілу (i): V = k i дзе k – каэф фільтрацыі грунтоў. Залежнасць хуткасці руху вады грунтовых вод ад ўхілу наз-ца законам Дарсі. Колькасць вады (Q), якая фільтруецца праз некаторае папяроч сяч грунта (F), раўняецца здабытку плошчы гэтага сячэння на хуткасць: Q = vF, ці v = kiF, дзе k – каэф фільтр; i = h₁ – h₂ /l = h/l – гідраўлічны ухіл; h- велічыня напору; l – адрэзак, на якім адбываецца фільтр вады; F – папяроч сяч, праз якое адбываецца фільтр вады ў грунце.

Пры адпаведных умовах гідраўлічны ухіл (i) і папяр сяч можна прыняць = 1, то атрымаем: v = k, а г.зн. каэф фільт прадстаўляе сабой расход патоку вады праз тоўшчу грунта, сячэнне і ухіл якога роўны 1 (м/с).

Пры турбулентным руху часцінкі вады рухаюцца хаатычна, пры турб руху крытычная хуткасць фільтрацыі адваротна прапарцыянальна дыяметру часцінак, якія складаюць грунт. У гэтым выпадку хуткасць (v) можна выразіць у выглядзе формулы Шэзі: V= С √RI, дзе R – гідраўлічны радыус, ці адносіны плошчы папяр сяч да змочанага перыметру; I – гідраўлічны ўхіл; С – каэф, які залежыць ад шурпатасці і няроўнасцей сценак рэчышча, па якім рухаецца вада. Каэф С не з’яўляецца пастаяннай велічынёй. Яна залежыць ад глыбіні і шурпатасці рэчышча. Для рачных вадацёкаў існуе некалькі формул для яго разліку. Найбольш часта ўжываецца формула Маніна: C = 1/n R^1/6 І формула Н.Н.Паўлоўскага C = 1/n R^y, дзе n – каэф шурпатасці, які вызначаецца па спецыяльных табліцах М.Ф.Срыбнага.

З формулы Шэзі можна заключыць, што хуткасць плыні ўзрастае з павялічэннем гідраўлічнага радыуса ці сярэдняй глыбіні. Гэта адбываецца таму, што з павялічэннем глыбіні зніжаецца ўплыў шурпатасці дна на хуткасць. Павялічэнне гідраўлічнага радыуса прыводзіць к павялічэнню паказчыка С. З формулы Шэзі выцякае таксама, што хуткасць плыні павялічваецца з павялічэннем ухілу.

Вада ў глебе і горных пародах прсутнічае ў розных формах і стане і залежыць ад ступені ўвільгатнення слаёў зямной кары. Значная частка вады знаходзіцца ў звязаным стане і не ўдзельнічае ў кругавароце і не прыймае ўдзел у жыўленні рэк, азёр і балотаў, у прыродных працэсах.