Основные виды и законы движения воды в зоне насыщения
Основные положения. Большинство уравнений статики и гидродинамики получено для идеальной жидкости, отличающихся от реальной жидкости отсутствием сил трения (другими словами – вязкости), ее несжимаемостью и отсутствием температурного расширения. Основными уравнениями гидравлики являются; дифференциальные уравнения Эйлера о движении жидкости, уравнения неразрывности, состояния и сохранения энергии струйки жидкости.
Рисунок – Упрощенная схема движения воды к скважине в зоне насыщения. Величина гидростатического давления Р в данной точке на глубине h определяется: Р = Р0 + γ·h, ( 1 ) Где Р0 – гидростатическое давление на свободной поверхности жидкости (атмосферное); γ·h – избыточное гидростатическое давление столба жидкости высотой h; γ· - плотность жидкости. Уравнение неразрывности объема жидкости выражает закон сохранения массы жидкости. Энергетический потенциал струйки идеальной жидкости определяется уравнением Бернулли (выражает закон сохранения энергии) , ( 2 ), где – пьезометрическая высота, вызванная гидростатическим давлением Р жидкости; z – высота рассматриваемой точки относительно плоскости сравнения; ν – скорость движения жидкости; g – ускорение силы тяжести; ν2/2g – высота скоростного напора; Сумму первых двух членов в ( 2 ) называют напором, или пьезометрическим напором Н = Р/g + z. При этом ( 2 ) преобразуется к виду: Н + ν2/2g = const (3) Если бы идеальная жидкость двигалась без трения и с постоянной скоростью, то пьезометрический напор был бы одинаковым во всех точках струйки. Рисунок - Тубка (струйка) ламинарного течения воды через пористую среду. Реальная жидкость имеет вязкость и часть энергии теряется на преодоление сил трения, что приводит к падению напора по пути движения жидкости. В гидравлической системе жидкость перемещается за счет разности напоров (от более высокого напора к менее высокому). Силы инерции (определяются скоростным напором ν2/2gоказывают меньшее влияние на движение свободной гравитационной воды. Понятие о фильтрации. В горных породах, насыщенных водой она находится в разных состояниях от химически связанной до свободной, которая и заполняет поровое и трещинное пространство. Она и представляет собой основную форму движения подземной воды через сообщающиеся между собой поры, каверны и трещины. В гидрогеодинамике принято рассматривать не движение воды в каждом отдельном канале, соединяющем трещины, а обобщенно, т.е. через всё поперечное сечение фильтрующей среды в целом. Скорость фильтрации относится к важнейшей характеристике движеня подземной воды. Она характеризует количество воды, протекающей в единицу времени через единицу площади поперечного сечения пористой среды. Если обозначить объемный расход воды, фильтрующейся в единицу времени через Q, а площадь поперечного сечения фильтрующей среды через F, то скорость фильтрации ν можно записать в виде . ( 4 ) Размерность скорости фильтрации будет: . Используют также и другие единицы измерения: м/сут, см/сут. Заметим, что скорость фильтрации получена как если бы вода фильтровалась не только через часть поперечного сечения, занимаемую порами, а через всю площадь сечения F (в том числе и занятую скелетом горной породы). C физической точки зрения скорость фильтрации представляет собой фиктивную среднюю скорость, с которой двигалась бы вода, если бы скелет горной породы отсутствовал в поперечном сечении вовсе. При этом всё сечение занимала бы вода. При рассмотрении задач геогидродинамики (фильтрации подземных вод в пористой среде) подразумевается ламинарное (параллельно-струйное) течение, при котором вода в воображаемых струйках перемещаются параллельно без завихрений. Турбулентное же движение, в отличие от ламинарного, имеет место при больших скоростях течения, при которых наблюдается вихреобразное течение, перемешивание отдельных струек и пульсация общего потока. В реальных природных условиях в подавляющем большинстве случаев преобладает ламинарное течение. Тубрулентное течение возможно, например, в призабойной зоне скважины при больших скоростях откачки воды, в близи инженерных сооружений.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (911)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |