Фильтрационный поток

Динамика и режим подземных вод

Напор и напорный градиент. Движение гравитационных подземных вод осуществляется под действием силы тяжести и (или) градиента давления.

Общая энергия жидкости в любой точке потока может быть охарактеризована выражением: , где

H – это пьезометрический напор, Z – энергия положения относительно

единой плоскости сравнения, – энергия давления жидкости в данной точке потока, P – гидростатическое давление, γ – плотность единицы объема воды.

При погружении пьезометра (скважина, колодец) в любую точку потока вода под действием гидростатического давления Р в данной точке поднимется до верхней границы потока.

Высота, на которую поднимется вода под действием гидростатического давления в данной точке потока: (м, см), называется пьезометрической высотой.

В каждой точек общая энергия потока подземных вод определяется выражением , м.

В реальных условиях при сравнении напора подземных вод в различных точках потока в качестве единой плоскости сравнения обычно принимается уровень Мирового океана (Z=0). В этом случае величина напора (м) равна абсолютной отметке уровня, до которого поднимается вода под действием гидростатического давления.

При движении жидкости в пористой среде (фильтрация) или движении потока подземных вод в естественной среде напор (энергия потока) расходуется на преодоление сил трения, в результате пьезометрический напор уменьшается по направлению движения потока подземных вод. Движение подземных вод происходит от области с большим напором к области с меньшим напором.

Потеря напора подземных вод (ΔН, м) на участке между двумя сечениями потока, отнесенная к расстоянию между сечениям и (L – длина пути фильтрации, м), называется градиентом пьезометрического напора (напорным градиентом) и определяется из выражения

Значение напорного градиента I характеризует потерю пьезометрического напора на единицу длины пути фильтрации. Знак (–) указывает, что величина напора уменьшается по направлению движения подземных вод.