Практична робота № 2
Тема: “Визначення напряму, швидкості фільтрації і дійсної швидкості руху підземних вод”
Мета: ознайомитися із видами руху підземних вод та його основними характеристиками, а саме: визначити напрямок руху, швидкість фільтрації та дійсну швидкість руху підземних вод.
Підземні води перебувають у постійному русі.
Види руху підземних вод виділяються виходячи з особливостей переміщення її в гірських породах. Розрізняють рух вод у ненасичених і насичених породах. У ненасичених породах (у зоні аерації) рух води носить назву інфільтрації. Виділяють два види інфільтрації: вільне просочування і нормальна інфільтрація.
Вільне просочування - рух вільної води зверху вниз під дією сил тяжіння та капілярних сил. Рух відбувається окремими струменями по найбільших порах. Більша частина пористого простору залишається при вільному просочуванні ненасиченою водою і в ній зберігається циркуляція атмосферного повітря і пари води. Кожна струминка води розгалужується на більш тонкі цівки, які при подальшому русі навкруги зерен породи знову з‘єднуються і роз‘єднуються. Вільне просочування найчастіше спостерігається при випаданні дощу.
Нормальна інфільтрація простежується в зоні аерації коли пористий простір ґрунту насичений водою повністю і рух вільної води зверху вниз відбувається суцільним потоком. Такий рух спостерігається наприклад під днищами каналів.
Рух води в насичених гірських породах називається фільтрацією [5].
Хід роботи
Початкові дані: відстань між свердловинами 60 м, шлях фільтрації l = 41 м, n (пористість) 41% = 0,41, k = 6,3 м/добу.
1. Скласти план розташування свердловин, визначити напрямок руху підземних вод та довжину шляху фільтрації.
Для визначення напрямку руху підземних вод слід скласти (в масштабі) план розташування свердловин (рис. 2.1). Свердловини, розташовані в кутах рівностороннього трикутника. Біля кожної свердловини слід вказати в чисельнику її номер, а в знаменнику абсолютну відмітку рівня підземних вод (РГВ). Ця відмітка обчислюється як різниця між абсолютною відміткою гирла свердловини і глибиною залягання РГВ. На лінії між свердловинами з максимальною і мінімальною відмітками РГВ шляхом лінійної інтерполяції знайти відмітку середньої свердловини. Отриману теоретичним шляхом відмітку з’єднати з фактичною середньою відміткою. На отриману ізогіпси з свердловини з найбільшою відміткою РГВ опустити перпендикуляр. Цей перпендикуляр і покаже напрям руху підземних вод. Таким чином, напрям перпендикулярний гідроізогіпсі і направлений у бік пониження РГВ (показати стрілкою).
2. Швидкість фільтрації обчислити між двома будь-якими точками, розташованими по напрямку потоку, використовуючи формулу Дарсі. На закінчення визначити дійсну швидкість руху підземних вод, враховуючи пористість водопровідних порід.
|
Рис. 2.1. Схема визначення напряму руху підземних вод |
Визначити швидкість фільтрації за формулою Дарсі [6]:
, (2.1)
де k – коефіцієнт фільтрації, м/добу;
І – гідравлічний уклін, м, який визначається як відношення різниці між відмітками сусідніх точок до шляху фільтрації у масштабі карти (шлях фільтрації вимірюється на плані являє собою лінію перпендикуляру, проведену до ізогіпси):
(2.2)
м2/добу
3. Визначити дійсну швидкість фільтрації. Враховуючи, що рух відбувається тільки по відкритих (активних) порах гірських порід, дійсна швидкість руху підземних вод Vд становить:
, (2.3)
де
– активна пористість гірських порід;
F – площа поперечного перерізу, м2 (в розрахунках прийняти за одиницю).
м/добу.