10. Основной закон фильтрации.

Закон Дарси был установлен по экспериментам с фильтрацией воды через трубку с песком.

Q = kFI = kF = kBm , где k – коэффициент фильтрации (м/сут = скорость фильтрации при единичном градиенте напора), F (м²) – площадь поперечного сечения фильтрационного потока, I – градиент напора, H (м) – разница напоров (например, в скважинах, расположенных по направлению потока), L (м) – длина пути ф.потока, m – мощность потока, В – ширина потока.

Закон Дарси для скорости фильтрации V = = kI. Скорость здесь вводится для всей площади сечения потока в рамках представлений механики сплошной среды, чтобы перейти к рассмотрению потока в непрерывном пространстве. В реальности фильтрация протекает через площадь порового пространства F’=Fn₀, где n₀ – коэф-т активной скважности.

Проводимость пласта T = km, м²/сут.

Границы применимости: Закон Дарси показывает линейную связь зависимости скорости фильтрации от напорного градиента. Нарушение линейности (верхний предел) – при переходе от ламинарного движения к турбулентному: в высокопроницаемых породах (карст, инт.трещиноватость) либо локально вблизи иск.сооружений (скважины и др.). Мера турбулентности – число Рейнольдса = ( )= для поровой среды , где d₁₀ – эффект.диаметр пор, ν – коэф-т кинематической вязкости жидкости.

, α – коэф-т нелинейности фильтрации. При малых скоростях bV² = α V²/k мало, форма осн.закона Дарси.

Нижний предел: при очень малых скоростях фильтрации в тонкодисп.породах – проявление сил молекулярного взаимод.частиц воды и породы. Не решен вопрос о движении воды при малых значениях напорного градиента: то ли при любых, то ли начиная с некот.начального градиента. С опред.момента увеличения напора фильтрация происходит по линейному закону.

11. РЕЖИМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД. Режим подземных вод – процесс изменения во времени основных показателей подземных вод под влиянием различных факторов в данной естественноисторической обстановке. Режим рассматривается для конкретной геологической среды – водоносного горизонта или комплекса. Принято выделять 3 глобальных типа режима по различным показателям: 1) гидрогеодинамический (уровень и расход потока подземных вод); 2) гидрогеохимический (минерализация и содержание в подземных водах различных хим.веществ, газов, органического вещества и т.д.); 3) гидрогеотермический (температура подземных вод). Режимообразующие факторы – это различные физические величины или процессы, которые, изменяясь по времени сами, приводят к изменению состояния подземных вод. РОФ могут быть: естественными (эндогенные: геологические – неотектоника, вулканизм, землетрясения, эрозия и т.п.; экзогенные: космические – солнечная активность, приливные силы Луны, метеорологические – осадки, температура и влажность воздуха, атмосферное давление, величина испарения, гидрологические – поверхностный и речной сток, биологический – влияние растительности, почв, живых организмов) и искусственными (антропогенными и техногенными). Естественный режим подземных вод возникает под влиянием естественных РОФ – в первую очередь, основных (инфильтрации атмосферных осадков, речных паводков, колебаний атмосферного давления, приливно-отливных явлений, температуры и солнечной активности). Нарушенный режим связан с влиянием разнообразных искусственных РОФ – в первую очередь, водозаборов, дренажа. По Каменскому, режим в зависимости от сочетания и действия РОФ бывает: 1) прибрежный – определяется характером гидрологического режима реки, зависит от ее расходов и уровней, характерен для ПВ речных долин и их НПТ; 2) водораздельный (инфильтрационный) – главными РОФ является инфильтрация атмосферных осадков и испарение, зависит от характера изменения осадков, температуры и влажности; 3) режим поглощения – характерен для районов развития карста, конусов выноса и предгорных равнин, сложенных гравийно-галечниковыми отложениями, отличается от предыдущих режимов высокой амплитудой до 10-20 м, обусловленной интенсивным поглощением поверхностного и речного стока и в то же время значительным подземным стоком; 4) режим деятельного слоя – это либо верховодки, в которых в определенное время вода замерзает, либо над- или межмерзлотные воды, в которых вода замерзает, т.е. при этом режиме возникают длительные перерывы в колебаниях уровня.