Порядок выполнения работы

1. В лоток устанавливается затвор шириной b=29см и замеряется величина его отверстия а.

2. Пропускается расход воды Q, определяемый тарировочной мерного треугольного водослива.

3. С помощью щита в конце лотка устанавливается отогнанный гидравлический прыжок и измеряются глубины Н- перед затвором и h_c примерно на расстоянии а за затвором.

4. Поднятием щита в конце лотка устанавливается затопленный гидравлический прыжок и измерения повторяются.

5. По формулам (41) и (42) вычисляются значения коэффициентов расхода для обоих случаев и сопоставляют полученные значения со справочными данными. Опытные и расчетные данные заносятся в табл.13.

Таблица 13

Результат измерений и вычислений

Наименование измеренных величин	Обозначения, размерность измерений	Значения вычислений
Высота отверстия Сжатая глубина после затвора Глубина потока после затвора для затопленного истечения Глубина потока перед затвором Напор на мерном водосливе Напор перед затвором с учетом Расход жидкости Коэффициент расхода	а, см hс, см h2, см Н, см Нм, см Н0, см Q, л/с

Работа №5

Определение коэффициента фильтрации песчаного грунта

на приборе Дарси

Цель работы

Определение коэффициентов фильтрации опытным и экспериментальным путем.

Теоретические сведения

Движение жидкости в пористой среде называется фильтрацией. Движение грунтовых вод можно рассматривать как частный случай фильтрации.

Фильтрационные свойства грунтов различны. По способу фильтровать влагу грунты можно разделить на следующие типы:

1. Однородные, имеющие одинаковые свойства в различных точках своего объема;

2. Неоднородные, имеющие различные свойства в различных точках своего объема;

3. Изотопные, у которых фильтрующие свойства не зависят от направления движения грунтовых вод;

4. Анизатопные, у которых проницаемость различна в разных направлениях.

Фильтрация грунтовых вод может происходить в безнапорном и напорном режимах.

При безнапорном движении грунтовых вод поток имеет свободную поверхность (депрессионная поверхность) с постоянным давлением на ней (как правило, атмосферным давлением).

Для напорного движения грунтовых вод характерно, что поток сверху ограничен водопроницаемым грунтом. Давление в жидкости обычно превышает атмосферное.

В зависимости от природы фильтрующего грунта режим движения грунтовых вод может быть ламинарным и турбулентным. Так, в песчаных и глинистых грунтах наблюдается ламинарная фильтрация, а в галечнике, каменной наброске- турбулентная.

5.1. Ламинарная фильтрация

В 1855 г. французский инженер Дарси, изучая установившееся равномерное движение грунтовых вод, установил, что расход Q, фильтрующийся через слой грунта воды, прямо пропорционален площади фильтрации и гидравлическому уклону:

(43)

где Q - расход;

k - коэффициент фильтрации - величина, характеризующая фильтрационные свойства фильтров; он имеет размерность скорости и числено равен скорости фильтрации при i=1.

I - гидравлический уклон;

- площадь фильтра.

Исходя из того, что и разделив левую и правую части формулы (43) на , получим

(44)

Формула (44) называется основным законом фильтрации и формулой Дарси.

Формула (43) выражает закон ламинарной фильтрации, который имеет место в мелкозернистых грунтах при условии, что R_e≤ R_{e кр.}= 4-12. При нарушении этого условия для крупнозернистых пород имеется в виду турбулентная фильтрация, когда для области квадратичного сопротивления получается, что потери напора на единицу длины потока пропорциональны квадрату скорости.