6.4 Выводы

В выводах работы следует сравнить опытные и расчетные значения коэффициента фильтрации и сделать заключение о соответствии формулы (6.5) результатам, полученным в опытах.

Лабораторная работа № 7 определение фильтрационного расхода и противодавления на подошву напорного сооружения методом эгда

7.1 Краткие сведения из теории

Фильтрационные расчеты напорных гидротехнических сооружений выполняются с целью определения следующих основных величин: скоростей фильтрационного потока под сооружением, расхода фильтрации и давления со стороны фильтрационного потока на подошву сооружения. Для определения указанных величин следует построить гидродинамическую сетку движения, представляющую собой совокупность линий тока и ортогональных им линий напора (рис. 7.1).

При сложном очертании подводного контура, которое обычно имеют напорные гидротехнические сооружения, аналитическое решение такой задачи является чрезвычайно трудоемким.

Применение гидромеханических методов в большинстве случаев приводит к довольно громоздким зависимостям, а порой даже не позволяет осуществить решение. Н.Н. Павловский разработал простой и достаточно эффективный метод построения гидродинамической сетки, основанный на аналогии между движением фильтрационного потока и протеканием электрического тока в электропроводящей среде. Этот метод получил название электрогидродинамических аналогий или сокращенно ЭГДА.

Действительно, компоненты скоростей плоского фильтрационного потока в соответствии с законом Дарси определяются выражениями:

, ,

где — напорная функция;

— коэффициент фильтрации.

Рис. 7.1. Гидродинамическая сетка фильтрационного потока в основании бетонной плотины

С другой стороны, движение электрического тока в электропроводящей среде определяется законом Ома:

,
,

где — плотность тока (сила тока, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения проводника);

— электрический потенциал;

— коэффициент электропроводности.

Напорная функция и электрический потенциал удовлетворяют уравнению Лапласа, т. е.:

,
.

Отмеченная математическая аналогия между движением электрического и фильтрационного потоков позволяет с помощью несложных электрических установок весьма малого масштаба моделировать движение фильтрационных вод под сооружениями и определять характеристики фильтрационного потока.

7.2 Описание экспериментальной установки

Из электропроводной бумаги в определенном масштабе вырезается область движения фильтрационного потока, включающая в себя подземный контур напорного сооружения. К граничным линиям этой области Г₁ и Г₂ (см. рис. 7.1), через которые происходит поступление и выход фильтрационного потока, с помощью шин специального прибора, работающего по принципу мостика Уинстона³, подводится определенное напряжение (электрический потенциал), создающее электрический ток в моделируемой области. Величина подводимого к шинам напряжения принимается за единицу.

С помощью зонда на электропроводной бумаге ищутся линии равных потенциалов, соответствующие 0,9, 0,8, 0,7 и т. д. полного напряжения, подводимого к шинам. Соответствующие доли этого напряжения устанавливаются переключателем. Схема экспериментальной установки приведена на рис. 7.2.