Билет 8

3. Движение подземных вод. Закон фильтрации Дарси. Режим грунтовых вод.

Движение подземных вод по порам в зоне насыщения, называемое фильтрацией, как правило, ламинарное. Скорость фильтрации (v_ф) выражается законом Дарси:

v_ф = К_ф·I

Здесь I - гидравлический уклон, равный либо уклону поверхности уровня безнапорных вод, либо уклону пьезометрического уровня для напорных вод; К_ф - коэффициент фильтрации, равный скорости фильтрации через данный грунт при I = 1 (т.е. вертикально вниз); его размерность м/с или м/сут. К_ф для галечника равен 100-200 м/сут., для песка 1-50, для супеси 0,1-0,5, для глины 0,001-0,0001 м/сут.

Движение трещинных, жильных и особенно карстовых подземных вод может быть турбулентным.

Уравнение водного баланса зоны аэрации в пределах речного бассейна:

x_инф + z_гр = y_почв + П_гр + z_з.а. ±∆u_з.а.

где х_инф — поступление воды с поверхности земли (инфильтрация атмосферных осад­ков), z_гр - испарение грунтовых вод, z_з.а. - испарение из зоны аэрации, П_гр - питание грунтовых вод из зоны аэрации, ∆и_гр — изменение влагозапасов вод зоны аэрации.

Уравнение водного баланса грунтовых вод (при отсутствии притока из-за преде­лов речного бассейна и фильтрации через водоупор):

П_гр = y_гр + z_гр ± ∆u_гр

где у_гр— сток грунтовых вод (т.е. разгрузка грунтовых вод на земную поверхность или непосредственно в реки и водоемы), ∆u - изменение запаса (объема) грунтовых вод.

Типы водного режима зоны аэрации:

1) промывной — х_инф >> z_з.а., избыток воды расходуется на П_гр и y_почв;

2) компенсированный - x_инф ≈ z_з.а.;

3) испарительный (выпотной) - х_инф << z_з.а., недостаток воды частично возмещает­ся за счет z_гр.

Типы водного режима грунтовых вод:

1) сезонного (преимущественно весеннего и осеннего) питания; максимальный уровень грунтовых вод весной, меньшее повышение осенью, низкий уровень в конце лета и особенно в конце зимы; наблюдается на большей части территории стран СНГ;

2) кратковременного летнего питания; максимальный уровень в июне — июле (иногда августе-сентябре); наблюдается в зоне многолетней мерзлоты;

3) круглогодичного, преимущественно зимне-весеннего питания; максимальный уровень в феврале-апреле, минимальный - в летне-осеннее время (юг и запад террито­рии бывшего СССР с непромерзаемой зоной аэрации).

10.Тепловые свойства воды. Плотность воды и ее зависимость от температуры, солености и давления.

Тепловые свойства воды:

1. температура

2. температура замерзания

3. температура кипения

4. температура наибольшей плотности

5. удельная теплота плавления

6. удельная теплота кипения

Удельная теплота плавления пресного льда Lпл – количество теплоты, затрачиваемое при превращении единицы массы льда при температуре плавления и нормальном атмосферном давлении в воду.

Температура плавления 333 000 Дж/кг.

Удельная теплота парообразования Lисп – количество теплоты необходимое для превращения единицы массы воды в пар. Зависит от температуры.

Lисп = 2,5*10в-6 – 2,4*10³Т

При 0 и 100°С Lисп. Равна 2,5*10в-6 и 2,26*10в6.

Удельная теплота испарения льда складывается из удельной теплоты плавления и удельной теплоты испарения.

Удельная теплоемкость – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы воды на один градус. Аномально высока.

Зависимость температуры замерзания и температуры наибольшей плотности являются различными функциями солености. Эти зависимости иллюстрируются графиком Хелланд-Хандсена. При солености равной 24,7 0,1% и температура замерзания, и температура наибольшей плотности равны –1,33 С. Из графика видно, что морская вода замерзает при температуре меньшей 0С.

В водоемах происходит вертикальная плотностная конвекция (перемешивание): верхний слой воды охлаждается осенью от воздуха, его плотность увеличивается и он опускается. Такое охлаждение происходит до температуры 4С, потом перемешивание прекращается и подо льдом оказывается сравнительно теплая вода. Это имеет большое значение для сохранения жизни в водоемах.