Основные виды и законы движения подземных вод.

Динамика подземных вод – раздел гидрогеологии изучающий закономерности движения подземных вод.

Движение зависит от свойств горных пород, степени насыщенности и делится на:

1 Гравитационное. Движение части атмосферных осадков, небольшими порциями, отдельными разрозненными струйками или каплями, под действием силы тяжести. (проверь!)

2 Не гравитационное. Характерен для физически связанной воды, он присущ мелкодисперсным (глиняным) породам.

Движение подземных вод в зоне полного насыщения – фильтрация и обусловлено действием гидростатического давления, т.е. давление оказывается вышележащими массами H2O, это движение является основным объектом изучения гидрогеологии.

Закон Дарси: υ=k l (для ламинарного движения)

υ – Скорость фильтрации

l – напорный градиент

k – коэффициент фильтрации, численно характеризующий водопроницаемость водоносной породы. м/сут (см/сек)

 

Закон Шези-Краснопольского: (для турбулентного движения)

K_В – коэффициент водопроницаемости трещиноватой, закарстованной или крупнообломчатой породы, аналогичный коэффициенту фильтрации.

 

При движении подземных вод преобладает ламинарное движение, иногда отмечается и несоответствие движения закону Дарси. Выделяются нижний и верхний пределы применимости закона. Определяются пределы скоростями фильтрации.

Внешне однородные водоносные породы могут быть изотропными и анизотропными. В изотропных породах водопроницаемость одинакова во всех направлениях, в анизотропных – разная.

Движение подземных вод параллельно напластованию (учебник)

=> =>

r – водопроницаемость

h – мощность

q – единичный расход

движение подземных вод перпендикулярно к напластованию (учебник)

 

При заметном изменении уровня грунтовых вод во времени расчеты производятся по формулам неустановившегося движения. Такие условия складываются при неравномерной инфильтрации атмосферных осадков или поверхностных вод, колебаниях уровня воды в поверхностных водотоках и водоёмах, испарении неглубокозалегающих грунтовых вод, создании водохранилищ и прудов, орошении и осушении земель, сооружении шахт, карьеров и скважин для добычи полезных ископаемых.

Такое движение может быть выражена дифференциальным уравнением , предложенным Ж. Буссинеском.

Н – абсолютные или относительные отметки уровней грунтовых вод

t – время

hср – средняя мощность фильтрационного потока

μ – коэффициент водоотдачи

x – расстояние от начального вертикального сечения фильтрационного потока

ω - инфильтрация