33. Динамика подземных вод ,параметры движения, закон фильтрации.

Подземные воды находятся в постоянном движении. Законы движения подземных вод используются при гидрогеологичеких  инженерных расчетах водозаборов, дренажей, определении притоков воды к строительным котлованам.Подземные воды передвигаются в основном путем инфильтрации и фильтрации.Под инфильтрацией понимают движение воды при частичном заполнении пор воздухом либо водяными парами.При фильтрации движение воды происходит при полном заполнении пор(трещин) водой. Масса этой движущей воды создает фильтрационный поток.Фильтрационные потоки различают по характеру движения (установившийся и неустановившийся), гидравлическому состоянию (безнапорные, напорные и напорно-безнапорные). Движение потоков в основном ламинарное (параллельным) , в крупных трещинах и пустотах может быть турбулентным (завихряющемся). В плане фильтрационные потоки можно рассматривать как плоские и радиальные (сходящиеся (например к колодцу) и расходящиеся).

Движение подземных вод в горных породах зависит от их свойств (водопроницаемости и водоотдачи) и степени насыщенности водой. Различают два вида передвижения подземных вод: гравитационное и негравитационное.  Негравитационное движение характерно для физически связанной и капиллярной воды и присуще в основном глинистым, т. е. мелкодисперсным, породам. Негравитационное движение воды получило название миграции влаги, оно обусловливает естественную влажность рыхлых пород. Гравитационное движение воды - это свободное движение подземных вод. Передвижение подземных вод ниже зеркала, в зоне полного насыщения, носит название фильтрации. Различают безнапорную и напорную фильтрации. Безнапорная фильтрация характерна для грунтовых вод, когда поверхность фильтрующейся воды свободна и давление на нее равно атмосферному. Напорная фильтрация свойственна артезианским водоносным горизонтам, в которых давление всегда выше атмосферного и равно высоте пьезометрического уровня в данной точке

Дарси закон устанавливает линейную зависимость между объемным расходом жидкости или газа и гидравлическим градиентом (уклоном, перепадом  давления) в пористых средах, например, в мелкозернистых, песчаных и глинистых грунтах. Дарси закон является эмпирическим, он адекватно описывает характер движения поровой жидкости при относительно малых градиентах давления, в том числе при фильтрации воды через грунт под плотинами и другими гидротехническими сооружениями, через стенки и дно каналов. Дарси закон обычно используют при расчетах режимов разработки нефти и газа.

Формула, выражающая линейный Дарси закон, имеет вид:

 

v = Q / F = ( k / m ) (Dp / L),  (1)

 

где v - скорость фильтрации жидкости или газа,

Q - объемный расход,

F - площадь поперечного сечения образца или эффективная площадь рассматриваемого объема пористой среды,

k - коэффициент проницаемости среды,

m - динамическая вязкость жидкости или газа,

Dр - перепад давления на длине среды L.