Гидрогеология

1.Использование коэффициента фильтрации для гидродинамических расчетов

k-коэф-т фильтрации, зависящий от физических свойств породы и фильтрующейся жидкости. Используется для гидродинамических расчетов в 2 направлениях:1) Прогноз или оценка расходов фильтрационного потока; 2) Расчет уровня, пьезометрической поверхности. Эти расчеты распадаются на расчеты для естественных условий: оценка расходов потока в напорном и безнапорном водоносном горизонте, количественная оценка работающих скважин. В искусственных условиях – это прогноз притока к скважинам, прогноз изменения пьезометрической поверхности. Если в обратную сторону, то ни одни расчеты не могут быть выполнены без коэф-та фильтрации.

2.Закон Дарси

Французский исследователь Анри Дарси установил основной закон движения подземных вод. Закон Дарси: количество воды Q, просачивающееся через породу в единицу времени, пропорционально величине падения напора при фильтрации ∆H и площади поперечного сечения породы F и обратно пропорционально длине пути фильтрации L, измеряемой по направлению движения воды: Q=k*(∆H/L)*F,

k-коэф-т пропорциональности, зависящий от физических свойств породы и фильтрующейся жидкости. Он называется коэффициентом фильтрации. Обозначив отношение падения напора ∆H к длине пути фильтрации L через напорный или гидравлический градиент I, получим: Q=k*I*F. Это уравнение представляет в общем виде выражение расхода фильтрационного потока. Разделив обе части уравнения на F, получим: Q/F=Ѵ=k*I. Если принять I=1, то Ѵ=k. Отсюда вытекает физический смысл коэф-та фильтрации, представляющий собой скорость фильтрации воды при гидравлическом градиенте, равном единице. Поэтому размерность коэф-та фильтрации та же, что и скорости движения воды, т.е. см/с, м/ч.Скорость фильтрации, рассчитанная по формуле, не равна действительной скорости движения воды в порах или трещинах породы, т.к. вместо реального рассматривается фиктивный поток. Чтобы получить реальную скорость движения подземных вод U, необходимо скорость фильтрации Ѵ разделить на пористость породы n. Т.к. n всегда меньше 1, то получаемая из закона Дарси скорость фильтрации всегда меньше действительной скорости движения. При значительных скоростях фильтрации он нарушается, применим только для ламинарного типа движения с плавным изменением скорости. При турбулентном движении применяется закон Шези-Краснопольского: I.

3.Использование гидроизогипс для определения скорости фильтрационного потока

Гидроизогипсы - линии на карте, соединяющие точки с одинаковой высотой поверхности грунтовых вод над условной нулевой поверхностью. Скорость фильтрации пропорциональна гидравлическому градиенту: Ѵ=k*I. А сам гидравлический градиент равен отношению падения напора ∆H к длине пути фильтрации L. ∆H мы можем определить как разность H₁-H₂, L -расстояние между этими двумя гидроизогипсами. Найдя гидравлический градиент и зная коэф-т фильтрации мы можем найти скорость фильтрации.