7.3. Закон Дарси

Прибор его состоит из цилиндрического сосуда, заполненного слоем песка,

через который при постоянной разности напоров пропускалась вода. С помощью

пьезометров определяли давление в различных по высоте сечениях фильтрацион-

ного песка. Меняли толщину слоя и состав песка и при этом замеряли расходы

воды.

Дарси установил основной закон фильтрации для несжимаемых жидкостей,

называемый законом Дарси.

Математически закон выражается:

, (7.11)

где К – коэффициент, который зависит от свойств грунта и от свойств жидкости;

F = ω = S – площадь фильтрации (площадь поперечного сечения образца);

h – потери напора, определяются по разности показаний пьезометров

(7.12)

L – толщина слоя грунта в направлении фильтрации.

Для установления размерности коэффициента фильтрации К запишем

уравнение Дарси в другом виде, зная, что Q = υ · S:

υ · S = K · S · υ_ф = К · = К · i, (7.13)

где υ_ф – скорость фильтрации,

i – гидравлический уклон (падение пьезометрического напора

на единицу длины).

Из уравнения (7.13) устанавливаем, что

, (7.14)

т.е. К имеет размерность скорости, т.к. i – величина безразмерная,

К выражают в см/с, м/с.

7.4. Физический смысл к (коэффициента фильтрации)

Коэффициент фильтрации К - представляет собой скорость фильтрации при гидравлическом уклоне, равно 1.

Коэффициент фильтрации определяется следующими способами:

1. Наблюдениями за скоростью движения воды в грунте и уровнями воды в

буровых скважинах;

2. Откачкой воды из буровых скважин с измерениями расхода и понижения уровня;

3. Испытаниями в лабораториях образцов грунта на установках, подобных

прибору Дарси;

4. Вычислением по формулам на основании данных о гранулометрическом составе

грунта;

К зависит от фильтрационной способности пористого материала.

7.5. Приток грунтовой воды к сооружениям

Дебит скважины — Q величина расхода при понижении уровня

воды в скважине на 1 [м³/сут]; [м³/час];[м³/с].

Н_см – уровень стояния грунтовых вод до начала откачки;

Н_дин – уровень, устанавливающийся в колодце в процессе откачки.

Грунтовой колодец — колодец, заложенного в водоносном

пласте с горизонтальным непроницаемым подстилающим слоем.

Дебит такого колодца определяется:

(7.15)

Н = Н_ст; h = H_дин,

R – радиус влияния контура

Re = 3000 (Н_ст – Н_дин) ∙ (7.16)

Радиус влияния контура при предварительных расчетах можно принять равным:

–

т 250 до 500 м для песчаных грунтов;

– R от 700 до 1000 м для крупнозернистых грунтов.

Артезианская скважина — если водоносный пласт

располагается между двумя водонепроницаемыми слоями и находится под р_изб,

то расход скважины (дебит) определяется:

(7.17)

А – мошность (толщина) водоносного пласта

– удельный дебит (7.18)

Дренажный канал (водосборная галерея), если

водосборная галерея расположена на водонепроницаемом слое, то дебит:

(7.19)

ℓ – длина галереи

2 b – ширина галереи.

Проницаемость — это способность пород коллекторов пропускать

через систему сообщающихся пор флюиды при наличии перепада давления и

уклона пласта.

К_пр определяется: