26 Основной закон фильтрации — закон Дарси. Скорость фильтрации и действительная скорость подземных вод.

Закон Дарси Анри Дарси, 1856 — закон фильтрации жидкостей и газов в пористой среде. Получен экспериментально. Выражает зависимость скорости фильтрации флюида от градиента напора:

где: u — скорость фильтрации, k- коэффициент фильтрации, I- градиент напора

СКОРОСТЬ ФИЛЬТРАЦИИ — расход жидкости, протекающей через единицу площади поперечного сечения водоносного пласта: где vф — скорость фильтрации; Q — расход воды, протекающей через ДЕЙСТВИТЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД — скорость движения подземных вод в порах или трещинах горной породы. Определяется при помощи индикаторов, вводимых в водоносный пласт, или делением расхода подземного потока на действительную площадь фильтрующего сечения площадь пор и трещин.

27 Коэффициент фильтрации и методы его определения.

КОЭФФИЦИЕНТ ФИЛЬТРАЦИИ — величина, характеризующая водопропускную способность г. п., являющаяся постоянной для определенной п. Представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице, и выражается в мсут или смсек.

Методы определения коэффициента фильтрации:

1. Полевой.

На местности бурят несколько колодцев. В один из них добавляют подкрашенную жидкость, в другом засекают ее время появления и замеряют уровень воды, откачивая жидкость.

Достоинств: Грунт в естественном состоянии.

2. Лабораторный.

В цилиндр с диаметром D помещают испытываемый образец. Сверху вниз пропускают воду. Уровни в пьезометрах поднимаются на определенную высоту. Замеряя разность уровней и деля на расстояние между пьезометрами получаем гидравлический уклон.

3. Аналитический.

Определяют коэффициент фильтрации с помощью формул через другие коэффициенты.

4. Табличный.

По соответствующим таблицам, справочникам для определенного вида грунта находят коэффициент фильтрации.

28 Приток воды к водозаборным сооружениям.

Водозаборы — это сооружения, с помощью которых происходит захват забор подземных вод для водоснабжения, отвод их с территорий строительства или просто в целях понижения уровней грунтовых вод. Существуют вертикальные, горизонтальные и лучевые типы подземных водозаборных сооружений.

При откачке воды из скважины вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня воды. При этом образуется воронка депрессии, имеющая в плане форму близкую к кругу, а в вертикальном разрезе воронка ограничивается кривыми депрессии. Радиус воронки, отсчитываемый от оси скважины, наз. радиусом влияния R. Он используется в многочисленных расчетах при проектировании водозаборных и дренажных сооружений. Радиус влияния зависит от дебита скважины Q м3сут, мощности грунтовой воды Н м, Кф м\сут и гидравлического уклона I :

Радиус влияния напрямую зависит от гранулометрического состава горных пород и размера пор в этих породах.

Дебит — количество воды, выдаваемое скважиной в единицу времени. Дебит является интегральной характеристикой источника буровой скважины, трубы, колодца и т. п., определяющей его способность генерировать продукт, при заданном режиме эксплуатации, зависящей от его связей с прилегающими нефте-, газо- или водоносными слоями, истощения этих слоёв, а также сезонных колебаний для грунтовых вод. Дебит жидкости выражается в лс или мс, мч, мсут.

Дебит грунтовой скважины определяется по формуле Дюпюи:

Дебит поглощающих колодцев также определяют по формулам Дюпюи

,где Н- начальная высота грунтовой воды мощность водоносного горизонта, r- радиус колодца, который определяется по площади поперечного сечения колодца, приравненной к площади равновеликого круга. Поглощающий колодец скважина, шурф предназначен для приема сточных вод или пополнения запасов в нем воды. При поглощении воды вокруг колодца возникнет воронка поглощения аналогично депрессионной с выпуклостью вниз.

Поглощающие колодцы для сброса воды:

а — в грунтовые и б — в межпластовые воды; R — радиус воронки поглощения

29 Что такое подтопление Подтопленные, подтопляемые и не подтопляемые территории. Причины подтопления и меры борьбы с ними.

ПОДТОПЛЕНИЕ, подъем уровня грунтовых вод, вызванный повышением горизонта воды в реках при сооружении водохранилищ и плотин, затоплением русл рек, потерями воды из водопроводной и канализационной сетей и пр. При подтоплении заболачивается и засоляется почва, ухудшается санитарное состояние местности, разрушаются здания, дороги.

Подтопленные территории — это территории на которых влажность грунтов или уровень подземных вод достигали или периодически например сезонно достигают критических величин при которых отсутствуют необходимые условия строительства или эксплуатации как отдельных зданий и сооружений, так и территории в целом. Для создания этих условий на данной территории необходимо применение соответствующих защитных мероприятий.

Подтопляемые территории — это такие территории на которых за расчетный срок возможно в результате их строительного освоения или влажности грунтов до величин, вызывающих нарушения нормальных условий эксплуатации зданий и сооружений или территории в целом. На подтопляемых территориях приходные статьи водного баланса преобладают над расходными.

Не подтопляемыми территориями являются такие, на которых вследствие благоприятных природных и благоприятных техногенных условий заметного повышения влажности грунтов оснований и повышения уровня подземных вод не происходит, а если оно и происходит, что за расчетный период времени не достигает критических значений, т.е. не отражается на условиях строительства и эксплуатации зданий, сооружений, а также территории в целом.

Основными факторами подтопления являются при строительстве — изменение условий поверхностного стока при вертикальной планировке, засыпке естественных дрен, производстве земляных работ, длительный разрыв между выполнением земляных работ и строительными работами закладкой фундаментов, прокладкой коммуникаций и т.п., при эксплуатации — инфильтрация утечек производственных вод носящих, как правило, случайный характер, уменьшение испарения под зданиями и покрытиями, полив зеленых насаждений, инфильтрация вод поверхностного стока, нарушение условий подземного стока и т.п.

Основными природными условиями возникновения процесса строительного подтопления являются — наличие плохо проницаемых грунтов и прослоек, относительно близкое расположение подземных вод и водоупора и низкая дренированность территории.

Осн. средства борьбы с подтоплением — осушение, дренаж территории.