МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ)

ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА

Б.В. ЛЕОНОВ

Подземная гидромеханика Методические указания и контрольные задания

для самостоятельной работы студентов дневного и заочного отделений

специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация

газонефтепроводов и газонефтехранилищ"

Владивосток

2013

Методические указания включают задачи по курсу "Подземная гидромеханика" для практического изучения закономерностей движения жидкости в различных природных условиях для студентов специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ". Рассматриваются фильтрационные расчеты при естественных и нарушенных работой дренажных (водозаборных) сооружений условиях.

Составитель - доцент кафедры инженерных систем зданий и сооружений Инженерной школы ДВФУ канд. техн. наук Б.В. Леонов

Руководитель общеобразовательной

программы, профессор, канд. техн. наук С.Ф. Соломенник

Методические указания печатается

с оригинал-макета, подготовленного автором

__________________________________________________________________

© Б.В. Леонов, 2013

1 Общие методические указания

Подземная гидромеханика является теоретической основой для решения практических задач проектирования, строительства и эксплуатации газонефтепроводов и нефтехранилищ, а также основой для решения вопросов инженерной геологии, гидротехники, в частности, устройства и эксплуатации дренажных (водопонизительных) и водозаборных сооружений, применяемых для улучшения условий строительства и эксплуатации инженерных сооружений и используемых промышленных территорий.

В основу изучения предмета подземная гидродинамика положены знания, полученные из учебных курсов математики, физики, теоретической механики, гидравлики. Изучение дисциплины предусматривается в течение одного семестра и не предусматривает выполнение практических работ.

Методические указания направлены на углубление и закрепление у студентов теоретических знаний и практических навыков в вопросах, составляющих основу количественного изучения закономерностей движения жидкости в различных природных условиях, которые наиболее часто встречаются при решении практических задач подземной гидромеханики.

1.1 Условия фильтрации. Расчетные схемы

Построение расчетной схемы фильтрации производится на завершающем этапе схематизации природной гидродинамической модели, при которой сложные природные условия фильтрации жидкостей заменяются расчетными условиями разумной сложности, так как учет большого числа факторов делает невозможным математическое описание процесса фильтрации. Расчетные схемы изображаются в виде карт, планов и разрезов, на которых отображают основные факторы, оказывающие существенное влияние на движение жидкостей.

В дальнейшем рассматриваются две основных группы условий фильтрации: движение жидкости в естественных условиях и движение жидкости в условиях, нарушенных работой дренажных (водозаборных) сооружений. По условиям фильтрации выделяются следующие типы потоков: напорный и безнапорный (рис 1).

Безнапорные потоки жидкости формируются на первом от поверхности выдержанном по площади непроницаемом пласте или водоупоре. Потоки жидкости характеризуются глубиной h, имеют свободную поверхность и непосредственную связь с атмосферой.

Напорные потоки жидкости относятся к пластам рыхлых и трещиноватых пород, залегают между пластами непроницаемых или слабо проницаемых горных пород, имеют пьезометрический уровень (напор) Н, превышающий отметки подошвы верхнего непроницаемого пласта (кровли).

а)

б)

Рис. 1 - Схема движения подземных вод в неоднородных пластах при горизонтальном положении водоупора: а) напорное движение подземных вод по напластованию; б) безнапорное движение подземных вод при резком изменении водопроницаемости по пути движения; 1 - водопроницаемый пласт; 2 – поверхность водоупора; 3 - пьезометрический уровень Н; 4 - уровень грунтовых вод с глубиной h; 5 – относительная отметка или превышение пьезометрического уровня над плоскостью сравнения напоров (0 _ _ _ 0)