Помощничек
Главная | Обратная связь

...

Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Потоки с постоянным расходом по пути движения.

Ведение

Динамика подземных вод (гидрогеодинамика) - наука о дви­жении подземных вод в геологической среде. Такое движение характеризуется ламинарным режимом, который подчиняется ли­нейному закона фильтрации.

Прикладное значение гидрогеодинамики определяется воз­можностью решать гидродинамические задачи в реальных при­родных условиях. Решение этих задач, как правило, заключается в оценке величин расходов, скоростей фильтрации, гидростатиче­ских напоров и гипсометрического положения уровня грунтовых вод в конкретных условиях. Это, в частности, необходимо для определения величин подземного стока, фильтрационных потерь водохранилищ, подпора подземных вод и т. д.

Решение гидрогеодинамических задач в реальных условиях связано с большими трудностями, которые вызваны неограничен­ностью природных фильтрационных потоков подземных вод, не­однородностью их состава и свойств вмещающих отложений, сложной конфигурацией линий токов и эквипотенциальных пло­скостей. Учет всех природных факторов, с целью достижения мак­симальной достоверности конечных результатов в этих условиях, не всегда целесообразен технически и экономически.

Поэтому большинство гидрогеодинамических задач решается путем аналитического моделирования, когда реальный природный объект подменяется моделью разумной сложности. Эти модели оформляются в виде расчетной схемы.

Формирование модели разумной сложности связано с существенным упрощением реальной природной обстановки.

Для этого все факторы применительно к изучаемому процессу делятся на главные и второстепенные. Второстепенные факторы затем выво­дятся из учета. Деление факторов на главные и второстепенные относительно и зависит от целевого назначения и требуемой до­стоверности конечных результатов, от сложности гидрогеологи­ческой обстановки и степени ее изученности и, наконец, от харак­тера изучаемых процессов.

Выделив главные факторы, проводят на их основе типизацию и схематизацию гидрогеологических условий с целью представ­ления их в виде расчетной схемы. На основе законов линейной фильтрации определяется функциональная зависимость между выделенными главными факторами в виде одного или нескольких уравнений.

Под типизацией гидрогеологической системы понимается вы­деление в ее объеме объектов с относительно однородными усло­виями фильтрации. Относительно однородными можно считать объекты гидрогеологической системы, в границах которых наблю­дается относительное постоянство плотности подземной воды, гра­диента изменения коэффициента фильтрации вдоль потока (ΔК/ΔX), градиента изменения мощности фильтрационного потока (Δm/ΔX), уклона водоупорного ложа (i), граничных условий.

Схематизация гидрогеологической среды заключается в под­мене приблизительно однородных объектов геологической среды однородными в условиях модели, с конкретными границами их распространения и со средними значениями характеризующих их гидрогеологических параметров.

Определив характер модельного потока, его параметры и расчетную схему, приступают непосредственно к решению поставленной задачи. Это решение зависит от целевого задания. Чаще всего приходится иметь дело с задачами, целевое задание которых заключается в оценке изменения режима и баланса подземных вод при естественном и искусственном изменении гидрогеологической обстановки.

Решение задач в конечном итоге сводится к расчету расхода, гидростатического напора или мощности потока, как функции координат пространства и времени.

Целью практических занятий по Гидрогеологии раздела «Динамика подземных вод» является изучение студентами основных закономерностей движения подземных вод, овладение навыками формирования расчетной схемы и расчет основных гидродинамических элементов потока подземных вод.

 

Задание №1

Потоки с постоянным расходом по пути движения, в однородном пласте.

При оценке условий установившейся фильтрации подземных вод потоки принимаются состоящими из большого числа слабона­клоненных струек. Вертикальные составляющие скорости филь­трации, по сравнению с горизонтальными, весьма малы и ими пренебрегают, горизонтальные же составляющие скорости фильтра­ции принимаются постоянными по глубине.

Это положение явля­ется основной предпосылкой для вывода по Дюпюи формул дви­жения естественных потоков подземных вод.

Установившееся движение потоков подземных вод может быть равномерным и неравномерным. При равномерномдвижении ско­рость потока и уклон поверхности подземных вод постоянны. Такой вид движения возможен в двух случаях; при движении на­порных вод в артезианском пласте постоянной мощности или при движении безнапорного потока грунтовых вод по наклонному во­доупорному основанию с сохранением постоянства мощности по­тока. Такие случаи в природе редки. Обычно движение подземных вод бывает неравномерным.

Неравномерноедвиже­ние - это движение, когда мощность водоносного пласта, скорость фильтрации и уклон поверхности подземных вод непостоянны, их пьезометрическая, или депрессионная, поверхность является криво­линейной (рис. 1).

Рис.1 Схема неравномерного грунтового потока при наклонном залегании водоупора.

При изучении естественных потоков подземных вод обычно ре­шаются прямые и обратные задачи. К прямым задачам отно­сятся: 1) определение расхода подземных вод и других элемен­тов потока; 2) построение депрессионной кривой. Обратные задачи связаны с определением гидрогеологических параметров, характеризующие область фильтрации или условия питания, по данным о распределении напоров.

Поток подземных вод может быть одномерным и двухмерным, а водоносный пласт может подстилаться горизонтальным и наклонным водоупором. В зависимости от этого, уравнения движения подземных вод будут различными.

Расход потока по пути движения может быть постоянным или изменяющимся. Причинами изменения расхода может быть пи­тание подземных вод за счет инфильтрации или испарение с их поверхности.

В случае инфильтрации образуется выпуклая по­верхность подземных вод, в случае испарения - вогнутая. При интенсивной инфильтрации на отдельных участках, например, при поливах на массивах орошения, на поверхности подземных вод образуются бугры.

Расход потока грунтовых вод может изменяться в связи с перетеканием воды в поглощающие горизонты или в результате подпитывания артезианскими водами. В первом случае расход потока в направлении фильтрации уменьшается, во втором — увеличивается.

 

Потоки с постоянным расходом по пути движения.

Расход грунтовогопотока при го­ризонтальном залегании водоуорного основания в общем виде, выражается формулой:

Q = Fv= kBhI (1)

где: F = Bh -площадь поперечного сечения потока (В - ширина потока, h -мощность потока); u = kI -скорость фильтрации (k -коэффициент фильтрации, I -напорный градиент).

Если разделить левую и правую части формулы на В,то получим

Q/B = q = khi (2)

Величина q называется единичным расходом потока, т. е. рас­ходом, отнесенным к единице ширины потока. Единичный рас­ход потока — величина постоянная при установившемся дви­жении.

При горизонтальном залегании водоупорного основания (Н=h), на­порный градиент (уклон) грунтового потока, следовательно, .

(3)

общий расход плоского потока подземных вод со свобод­ной поверхностью:

(4)

Эта формула выведена Дюпюи




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.