Движение подземных вод

Движение свободных подземных вод происходит под влиянием силы тяжести по порам, трещинам и пустотам различных размеров. Характер движения воды в горных породах, насыщенных водой, может быть различным и зависит главным образом от размера и формы пор, трещин, пустот, а также скорости движения воды. В зависимости от характера движения различают движение воды ламинарное и турбулентное.

Ламинарное движение подземных вод характеризуется тем, что вода перемещается параллельными не смешивающимися друг с дру­гом струйками, без завихрения и разрыва.

Турбулентное движение характеризуется вихреобразностью, бес­порядочностью, перемешиванием струй.

Ламинарное движение воды наблюдается при небольших ско­ростях течения. При скоростях, превышающих определенную крити­ческую скорость, ламинарное движение переходит в турбулентное. Движение подземных вод в большинстве случаев характеризуется небольшими скоростями, поэтому имеет ламинарный характер. Турбулентный характер движения подземных вод может наблюдаться в районах развития карста и в крупнообломочных хорошо промытых породах.

Линейный закон фильтрации. Ламинарное движение подземных вод подчиняется линейному закону фильтрации, открытому в XIX веке французским гидравликом Дарси. Этот закон формулиру­ется следующим образом: скорость ламинарного движения пропорцио­нальна гидравлическому уклону в первой степени.

Математически линейный закон фильтрации выражается формулой: u = k* I,

Рис 74.

где u — скорость ламинарного дви­жения; к — коэффициент фильтрации, характеризующий водо­проницаемость пород; I - гидравлический уклон или гидравлический градиент, т. е. падение напора на единицу пути фильтрации.

Величину гидравлического уклона можно получить, если взять разность уровней подземных вод в двух точках, расположенных по направлению движения подземных вод, и поделить на расстояние между ними (рис.74). Если уровни в этих точках соответственно обозначить через Н1 и Н2, а расстояние между ними через I, то гидравлический уклон будет равен: I = H1 – H2 / l

Если принять I = 1, то u = к, т. е. коэффициент фильтрации численно равен скорости фильтрации при гидравлическом уклоне, равном единице.

Коэффициент фильтрации выражается в тех же единицах, что

и скорость, т. е. м/сутки, см/сек.

Нелинейный закон фильтрации. Турбулентное движение под­земных вод подчиняется нелинейному закону фильтрации, который формулируется следующим образом: скорость турбулентного дви­жения пропорциональна гидравлическому уклону в степени 1/2.

Математически нелинейный закон фильтрации выражается фор­мулой:

u = к √ I.