Тема 7. Динамика подземных вод

7.1. Основные определения

Движение подземных вод подразделяются на несколько стадий. Первая стадия – впитывание это начало наполнения водой части капилляров и пор в грунтах. Вторая стадия – просачивание наполнение большинства капилляров и пор водой и возникновение гравитационного движения вод. Третья стадия – фильтрация, которая наступает при полном насыщении пор и капилляров водой. Фильтрация это движение воды по системе наполненных и соединенных между собой полостей (пор) между зернами горной породы. Движение происходит за счет гидравлического уклона потока, т. е. за счет разницы гидравлического давления в разных частях потока

Движение вод между порами грунта обычно подчиняется законам ламинарного течения жидкости, т.е течению без завихрений и нарушения послойного течения. При таких условиях течения процесс течения можно описать с помощью закона Дарси:

Q = FKh/L (7.1)

где Q – расход воды, т. е. количество воды? протекающее в единицу времени через единицу поперечного сечения потока, измеряется в м³/сек,

F – поперечное сечение потока (м² ),

h – гидравлический напор,

L – расстояние между сечениями потока в точках А и В.

Величина h/L называется гидравлическим уклоном.

Реальная скорость движения воды больше расчетной по величине фильтрации за счет неоднородности пор и грунтов.

Таблица 7.1

Коэффициенты фильтрации грунтов

Величина водопроницаемости	Коэффициент фильтрации, К, м/сутки
Хорошая ( крупные пески, галечник ,карст )	Более 10
Средняя (мелкий песок, трещиноватые породы	10-1
Слабая (супесь, мергель, песчаник)	1-0,01
Плохая (суглинки)	0,01-0,001
Отсутствует (глина, сланцы, магматические)	Менее 0,001

7.2 Движение грунтовой воды при наклонных водоупорах

Задание. (Пример.)

Постройте схему залегания подземных вод и рассчитайте расход грунтовой воды по приведенным данным о залегания грунтовой воды полученных по двум скважинам расположенным на расстоянии 200м друг от друга и пробуренных в крупных песках с коэффициентом фильтрации К = 5 м/сутки. Данные для выполнения задания брать из табл. 7.2.

Таблица 7.2

Отметки скважины	вариант № 1		вариант № 2		вариант № 3		вариант № 4		вариант № 5
	скв.1	скв.2	скв.1	скв.2	скв.1	скв.2	скв.1	скв.2	скв.1	скв.2
Абсолютная от. устья скважины (м)	32	30	22	21	56	55	84	85	42	38
Абсолютная от. УГВ (м) ∙	28	24	-	--	---	---	82	80
Абсолютная от. кровли водоупора (м)	18	19	8	9	48	44			10	12
Мощность водоносного пласта (м) h1 и h2	--	---	---	---	5	7	3	2	8	5
Глубина залегания УГВ (м)	---	---	3	7	--	---

Формула расчета единичного расхода потока воды при наклонном залегании водоупорного пласта (рис 7.1.)

Q = k(H₁ – H₂)(h₁ + h₂)b/2L (7.2)

Пример решения расхода по варианту №1

Подставляем данные из табл. 7.2 для 1-го варианта в формулу 7.2:

Q = 5(28-24)(10+5)1/(2∙200) = 0,75 м³/сут.

Схема к варианту 1 . рис 7.2.

Обозначения: УГВ – уровень грунтовых вод, --- О – уровень мирового океана, L – расстояние между скважинами,

b – ширина потока равная 1.

Величины H₁ и H₂ приведены в таблице 7.2, а величины h₁ и h₂ определяют из h₁ = 28 – 18 = 10, т. е. из величины абсолютной отметки УГВ вычитают абсолютную отметку водоупорной породы. Все абсолютные отметки отмеряются от абсолютного нуля, т. е. от уровня мирового океана (моря).

Все недостающие для расчета величины определяются на основании имеющихся в таблице данных.

Рис 7.1 Рис 7.2.