Основные виды движения подземных вод

 

Подземные воды в большинстве своем находятся в движении. Раздел гидрогеологии, изучающий закономерности движения подземных вод, называется динамикой подземных вод. Движение подземных вод подчиняется определенным законам с присущими им определенными формами передвижения. Все это учитывается при гидрогеологических расчетах, при решении вопросов водозабора и водопонижения уровней подземных вод.

Подземные воды передвигаются в горных породах путем инфильтрации или фильтрации. При инфильтрации передвижение воды происходит при частичном заполнении пор воздухом или водяным паром. При фильтрации движение подземных вод происходит при полном заполнении пор или трещин водой. Масса этой движущейся воды создает фильтрационный поток. 

По характеру движения выделяют два вида движения подземных вод: ламинарный и турбулентный.

Ламинарное движение – это такое движение, когда струйки воды в водонасыщенных породах двигаются без завихрения, параллельно друг другу с небольшими скоростями (не более 400 м/сут), образуя при этом сплошной поток (рис. 25, а). В своей практической деятельности мы чаще всего имеем дело с ламинарным движением подземных вод.

 

Рис

. 25 –

Движение

струек

воды

при

а

–

ламинарном

,

б

–

турбулентном

движении

 

Турбулентное движение – это движение подземных вод с большими скоростями, вихреобразное, с перемешиванием отдельных струй и даже с разрывом сплошности потока (рис. 25, б). Турбулентное движение возникает в весьма широких трещинах горных пород или в местах интенсивной откачки трещиноватых подземных вод. Встречаются редко.

Движение подземных вод может быть установившимся и не установившимся, напорным и безнапорным. При установившемся движении все элементы фильтрационного потока (скорость, расход, направление и т.д.) не изменяются во времени. При не установившемся движении элементы фильтрационного потока изменяется не только от одной точки к другой, но изменяется и от времени. 

 

 7. Фильтрационные параметры горных пород и способы их определения.

Коэффициент фильтрации – это скорость фильтрации при напорном градиенте равном I =1. Коэффициент фильтрации в основном определяется размерами и формой пор. На значения коэффициента фильтрации также влияют свойства фильтрующейся воды – вязкость, плотность; минеральный состав породы, степень засоленности и др. 

Коэффициент фильтрации очень важный показатель водопроводных свойств грунтов. Этот показатель входит практически во все формулы динамики подземных вод. 

Можно выделить 4 способа определения коэффициента фильтрации (k_ф):

- 1-й способ – литературный. Определение коэффициента фильтрации производится по данным, приведенным в литературе (табл. 2. 6).

 

Название горной породы	Суглинок	Супесь	Песок
kф , м/сут	Менее 0,005	0,1-5	0,5-1

Таблица 2.6 –Коэффициент фильтрации некоторых горных пород

 

Безусловно, определение коэффициента фильтрации по литературным данным носит ориентировочный характер, и делают это при производстве приближенных расчетов. 

- 2-й способ – расчетный. Коэффициента фильтрации определяют по специальным графикам. Применяют этот способ в основном для песчаных пород. Он тоже приближенный, но более точный, чем первый.

- 3-й способ – лабораторный. Суть этого способа заключается в том, что в специальный цилиндр помещают испытываемый грунт, и через него начинают фильтровать воду под некоторым напором (трубка СПЕЦГЕО). 

Во время опыта замеряем расход (Q) профильтрованной воды и напорный градиент (I), а диаметр цилиндра известен (F). Затем определяют коэффициент фильтрации по формуле: 

Простота и дешевизна лабораторных методов позволяют широко их использовать для массовых определений коэффициента фильтрации. В строительной практике более широко используется именно 2-й способ, т.к. он позволяет определить значение коэффициента фильтрации в грунтах, которые будут находиться в основании зданий, т.е. под определенным давлением. При решении вопросов водоснабжения применяют 1-й способ определения коэффициента фильтрации. 

- 4-й способ – полевой. Это наиболее точный способ. Коэффициент фильтрации определяют непосредственно на строительной площадке, на участке предполагаемого водоснабжения, т.е. без нарушения естественных залеганий пород. Коэффициент фильтрации определяется с помощью откачек воды из скважин. А в случае неводоносных грунтов – методом налива воды в шурфы и нагнетанием воды в скважины.

 

Ответьте на вопросы:

1.Что изучает гидрогеология?

2. В чем заключается отрицательное значение подземных вод при строительстве зданий и сооружений?

3. В чем заключается инфильтрационная теория происхождения подземных вод?

4. В чем заключается конденсационная теория происхождения подземных вод?

5. Как образуются ювенильные воды?

6. Как образуются минерализованные воды?