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).
Основной закон фильтрации подземных вод - Закон фильтрации Дарси
Движение подземных вод происходит при наличии разности гидравлических уровней (напоров). Воды двигаются от мест с высокими уровнями к местам с низкими уровнями.
Отношение разности напоров к длине пути фильтрации называется гидравлическим (напорным) градиентом. Чем градиент выше, тем больше скорость движения.
I = ΔH/l,
где ΔG = H1-H2 - разность напоров (H);
l - длина пути фильтрации.
Фильтрация в полностью водонасыщенных водах при ламинарном (параллельном, спокойном, без завихрений) движении воды подчиняется закону Дарси.
Q = КфFI,
где Q - расход воды (кол-во фильтрующей воды через поперечное сечение F в единицу времени);
Кф - коэффициент фильтрации;
F - площадь поперечного сечения потока воды (водоносного пласта);
I - Гидравлический градиент.
Введем понятие скорость фильтрации (v) - отношение расхода воды к площади поперечного сечения потока (v = Q/F). Таким образом сформулировать закон Дарси можно как "Скорость фильтрации пропорциональна напорному градиенту"
v = КфI