КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основной закон фильтрации подземных вод - закон Дарси
Движение подземных вод происходит при наличии разности гидравлических напоров (уровней). Воды движутся от мест с более высоким напором (уровнем) к местам с низким напором (рис. 12.2).
Чем больше разность напоров Δ Н = H 1 — H 2, тем скорость движения подземных вод будет выше. Отношение разности напоров Δ Н к длине пути фильтрации l называют напорным или гидравлическим градиентом I = Δ Н/l. , где Q — расход воды или количество фильтрующей воды через поперечное сечение F в единицу времени, м3/сут; — коэффициент фильтрации, м/сут; F — площадь поперечного сечения потока воды или водоносного пласта, м2; Δ Н — разность напоров, м; l — длина пути фильтрации, м; I — напорный градиент. Разделив обе части уравнения на площадь сечения F и используя понятие скорости фильтрации v, т. е. отношение расхода Q к площади поперечного сечения потока, т. е. v = Q/F, получаем Скорость фильтрации по формуле v = Q/F не отвечает действительной скорости движения воды в породе. Это связано с тем, что в формулу входит величина F, отражающая все сечение фильтрующейся породы, а вода, как известно, течет лишь через часть сечения, равную площади пор и трещин породы. Поэтому величина v является кажущейся. Действительную скорость движения воды v определяют с учетом пористости породы , где п — пористость, выраженная в долях единицы. Так как величина пористости всегда меньше единицы, то действительная скорость движения воды всегда значительно выше скорости фильтрации (примерно в 3—4 раза). Например, в галечниках при п - 0,25 действительная скорость движения подземных вод будет в 4 раза выше скорости фильтрации. В глинистых породах часть пор занята связанной водой и вода передвигается только через открытые поры, поэтому в данном случае в формулу вводят не n, а n акт (активную пористость).
Закон Дарси, или линейный закон фильтрации, справедлив для преобладающего числа случаев фильтрации в самых разнообразных породах, поэтому его называют основным законом движения подземных вод. Однако закон Дарси не является всеобщим. Движение турбулентного потока не подчиняется закону Дарси. Для выражения фильтрации воды в породах с крупными пустотами и трещинами, в хорошо промытых галечниках при турбулентном режиме служит уравнение А. А. Краснопольского, характеризующее нелинейный закон фильтрации: где kк — коэффициент, определяемый опытным путем в поле. Естественные выходы подземных вод на поверхность (источники) Естественный выход подземных вод на земную поверхность называют источником (или родником, ключом). В сущности, источник — это естественное вскрытие подземных вод. По А. М. Овчинникову, источники можно рассматривать как своеобразные природные сооружения, из которых ведется откачка воды. Количество воды, которое дает источник в единицу времени, называется дебитом или расходом источника (л/с, м3/сут). Происхождение источников, их химический и газовый состав, температура, дебит, постоянство существования весьма различны. Это объясняется разнообразием питающих их водоносных горизонтов, различиями в геологическом строении и геоморфологии районов. Наибольший практический интерес представляет классификация источников по характеру их выхода на поверхность (гидродинамическому признаку), т. е. разделение их на нисходящие и восходящие (рис. Нисходящие источники образуются при естественном выходе на дневную поверхность безнапорных вод (грунтовых, трещинно-грунтовых и др.). Подземная вода к нисходящему источнику движется сверху вниз: от области питания к области дренирования, где она и выходит на поверхность. Источники этого типа встречаются в пониженных частях рельефа (речных долинах, оврагах, балках), а также в зоне контакта пород различной водопроницаемости.
Различают источники сосредоточенные, т.е. выходящие в одном месте, и рассредоточенные, когда грунтовая вода выходит в виде отдельных источников вдоль склона оврага или речной долины. Среди нисходящих источников для водоснабжения чаще всего используют источники карстовых и грунтовых вод. Карстовые источники образуются при выходе подземных вод из трещин и полостей закарстованных пород. Дебит карстовых источников достигает огромных величин — нескольких кубических метров в секунду. Так, например, дебит источника Красный Ключ в долине р. Уфы равен 15 м3/с (в период снеготаяния 30— 50 м3/с), в районе г. Гагры — 8 м3/с. Крупные карстовые источники имеются ив других карстовых районах: Источники грунтовых вод образуются в основном эрозионным путем, т. е. при вскрытии грунтовых вод речными долинами, оврагами, балками или при подпруживании грунтового потока водоупорными породами. Дебит источников фунтовых вод обычно не превышает нескольких десятков м3/ч. Этого дебита бывает достаточно для удовлетворения потребностей в воде небольших предприятий и населенных пунктов. Восходящие источники образуются при выходе на поверхность напорных вод. Чаще всего они приурочены к скальным трещиноватым породам. Движение воды к источникам направлено снизу вверх. Восходящий источник можно определить по колебанию в выходящей струе взвешенных песчинок, а также по выделению пузырьков воздуха и газов. Восходящие источники являются очагами разгрузки артезианских, трещинно-жильных, межмерзлотных и подмерзлотных вод. Значительно реже встречаются восходящие карстовые источники. Воды восходящих источников, имеющие лечебное значение, называются бальнеологическими или минеральными. Широко известны железистые источники Железноводска и Ижевска, углекислые источники Ессентуков, Боржоми и Карловых Вар, сероводородные источники Пятигорска, Мацесты, Цхалтубо. Источники с температурой более 80°С (гейзеры) периодически фонтанируют в районах молодой вулканической деятельности (Камчатка, Исландия и др.) и используются для горячего водоснабжения и отопления.
Некоторые понятия Режим подземных вод — это изменение во времени их уровня, химического состава, температуры и расхода. В естественных условиях для подземных вод характерен ненарушенный (естественный) режим, который формируется в основном под влиянием метеорологических, гидрологических и геологических факторов. Метеорологические факторы (осадки, испарение, температура воздуха, атмосферное давление) — основные в формировании режима грунтовых вод. Они вызывают сезонные и годовые (многолетние) колебания уровня, а также изменения химизма, температуры и расхода фунтовых вод. Обычно амплитуды сезонных колебаний грунтовых вод не превышают 2,5—3,0 м, а максимальные составляет 10—15 м (в долинах горных рек, сложенных галечниками и закарстованными известняками). Подъем уровня начинается лишь через некоторое время после выпадения осадков. Этот отрезок времени тем больше, чем меньше водопроницаемость пород и больше глубина залегания грунтовых вод. Гидрологический режим рек влияет на положение уровней подземных вод и их химизм в полосе шириной от 0,2—0,5 км (в песчано-глинистых отложениях) до 2—6 км в хороню проницаемых породах. Колебания уровня подземных вод в речной долине с некоторым отставанием отражают колебания уровня реки. В районах морских побережий уровень грунтовых вод изменяется под действием приливов и отливов. Геологические факторы действуют на любом участке земной коры. С глубиной их значение увеличивается. Среди геологических факторов выделяют медленно действующие (колебательные тектонические движения, внутренняя теплота земного шара и др.) и эпизодические (землетрясения, вулканизм, оползни, грязевые вулканы).
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 6236; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |