Движение грунтовых вод

Движение воды в пористых средах называют фильтрацией. Естественная фильтрация, или поток грунтовых вод, образуется в результате инфильтрации в грунт атмосферных осадков.

Искусственный фильтрационный поток создается при откачке воды из котлованов, осушении болот, фильтрации через земляные плотины и др.

Грунтовые воды могут подвижными и неподвижными.

Неподвижные грунтовые воды образуются при скоплении воды в котлованах. Подвижные грунтовые воды образуются при инфильтрации атмосферных осадков и наличии падения рельефа подстилающих и водоносных пластов.

Грунтовый поток будет напорным, если водопроницаемый слой заключен между двумя водонепроницаемыми слоями и безнапорным, если водопроницаемый слой только подстилается водопроницаемым слоем грунта.

Скорость фильтрации жидкости через пористую среду описывается формулой Дарси:

n = К_ф×J, (1.71)

где n - скорость фильтрации;

К_ф – коэффициент фильтрации, определяется экспериментально;

J – гидравлический градиент грунтового потока.

Расход фильтрационного потока описывается зависимостью:

Q = К_ф×w×J, (1.72)

где w - площадь живого сечения, нормального к потоку.

Рис. 1.14 – Схема притока грунтовых вод к колодцу

На рис. 1.14 представлена схема цилиндрического колодца (скважины), доведенной до водоупора. На схеме принято:

Н – глубина водоносного пласта;

r₀ – радиус колодца;

h – глубина воды в колодце;

S – глубина откачки;

R – радиус влияния колодца;

УГВ – уровень грунтовых вод.

При откачке воды из колодца, уровень воды в колодце и водоносном пласте будет снижаться, причем движение воды по направлению к колодцу будет происходить с образованием так называемой депрессионной воронки.

Уравнение дебита совершенного колодца представляется в следующем виде:

или . (1.73)

Для определения радиуса R предложены ряд зависимостей, одна из них имеет вид:

. (1.74)

Коэффициент фильтрации определяется по формуле:

. (1.75)

Здесь r₀ и Н известны, величины Q, h и R определяются опытной откачкой.

Часть II

ВОДОСНАБЖЕНИЕ