Jak vyplývá z hlavního principu pohybu podzemní vody, součinitel filtrace je rychlost filtrace při tlakovém spádu I = 1. (Poměr tlakové diference delta H k délce filtrační dráhy l se nazývá hydraulický sklon resp. hydraulický spád I) Filtrační koeficient zemin je obecně určen geometrií pórů, tj. jejich velikostí a tvarem. Hodnotu filtračního koeficientu ovlivňují také vlastnosti filtrované vody (viskozita, hustota), minerální složení liber, stupeň slanosti atd. Viskozita vody je zase závislá na teplotě, takže korekční teplotní koeficient se často zavádí (0,7-0,03 ), aby propustnost vody dosáhla jednotné teploty 10 °C.

K získání přiměřených hodnot koeficientu filtrace se používají výpočetní, laboratorní a terénní metody. 1) Výpočtem se CF stanovuje především pro písky a štěrkopísky. Metody výpočtu jsou přibližné a doporučují se pouze v počátečních fázích výzkumu. Pro výpočty se používá jeden z mnoha empirických vzorců, který dává do vztahu půdní CF s jeho granulometrickým složením, pórovitostí, stupněm homogenity atd.

Terénní metody umožňují stanovit CF v podmínkách přirozeného výskytu hornin a cirkulace podzemní vody, což poskytuje nejspolehlivější výsledky. Terénní metody jsou však ve srovnání s laboratorními metodami pracnější a dražší. CF vodonosných hornin se určuje čerpáním vody ze studní a v případě nevodnatých půd – naléváním vody do jam a vstřikováním vody do studní

50. Filtrační koeficient. Darcyho zákon Filtrační koeficient je fyzikální veličina, která je charakteristická pro vodní kapacitu geologické horniny, která se rovná rychlosti filtrace vody s tlakovým gradientem rovným jednotce:

Filtrační toky podzemní vody se liší povahou svého pohybu a řídí se dvěma zákony. Pohyb vody paralelního typu se nazývá laminární a řídí se lineárním Darcyho zákonem.

Pro nejjednodušší podmínky přímočarého-paralelního proudění má Darcyho lineární filtrační zákon tvar

kde Q je průtok, m3/den; Kf – filtrační koeficient v závislosti na vlastnostech kapaliny a filtračního média, m/den; F je průřezová plocha toku, m2; ΔН—tlaková ztráta, m; ΔL je délka filtračního průtokového úseku, m.

Podle Darcyho zákona je množství vody Q procházející trubicí naplněnou rozptýleným materiálem přímo úměrné tlakovému rozdílu H v krajních částech trubky, přímo úměrné ploše průřezu trubky F, nepřímo úměrné délce filtrační cesty L a přímo úměrné koeficientu Kf, konstantnímu pro daný materiál, charakterizujícímu propustnost materiálu vyplňujícího trubici.

ČTĚTE VÍCE
Kolik základního oleje bych měl přidat do své mýdlové báze?

51. Výpočtové metody pro stanovení koeficientu filtrace. Výpočtem se CF stanovuje především pro písky a štěrkopísky. Metody výpočtu jsou přibližné a doporučují se pouze v počátečních fázích výzkumu. Pro výpočty se používá jeden z mnoha empirických vzorců, který dává do souvislosti CF půdy s jejím granulometrickým složením, pórovitostí, stupněm homogenity atd.

52. Laboratorní metody stanovení koeficientu filtrace. Laboratorní stanovení kf se provádí pomocí několika schémat a zařízení různé konstrukce. V laboratořích hydrauliky a mechaniky zemin jsou široce používány přístroje a zkušební metody, které při stanovení kf neberou v úvahu a nepočítají s vytvářením vnějšího tlaku na zeminu. Patří sem metody pro stanovení kf nesoudržných zemin pomocí Darcyho, Timova, Kamenského trubice atd.

Zařízení Darcy (obr. 8.1, a) je válec s plochou průřezu A, ve kterém je na mřížce umístěn vzorek půdy o výšce l. Voda se filtruje přes půdu při vhodném tlakovém rozdílu ΔH (na obr. 8.1 a odshora dolů se také používá filtrace zdola nahoru). Na výstupu průtoku se měří objem vody prošlé za určitou dobu a zjišťuje se průtok Q za jednotku času. Potom pomocí vzorců (8.1), (8.2), přičemž Δs=l, se určí koeficient filtrace:

Typicky jsou piezometry připojeny k válci, což umožňuje zaznamenávat piezometrické hladiny vody v různých částech vzorku (viz obr. 8.1, a). Měřením rozdílů hladin ΔH1, ΔH2 a vzdáleností Δl1, Δl2 mezi piezometry se vypočítá kf pomocí vzorce (8.3) pro určitý úsek vzorku (ΔH=ΔHi, l=Δli, i=1, 2, . ).

Všimněte si, že při testování půdy v zařízení Darcy a podobných zařízeních zůstává rozdíl tlaku ΔH a gradient I v konkrétním experimentu konstantní, ale může se lišit experiment od experimentu.

Na rozdíl od Darcyho zařízení se v zařízení zvaném „Kamenského trubice“ (obr. 8.1, b) filtrační test provádí s hodnotami ΔH a I ve vzorci (8.1), které se během experimentu mění. V tomhle

Darcyho zařízení (a) a Kamenského trubice (b)

V zařízení se voda filtruje odshora dolů a pro válec (trubku) konstantního průřezu bude rychlost filtrace u v každém okamžiku t rovna rychlosti poklesu hladiny vody ve válci. SW, tzn.

Podle Darcyho zákona (8.1).

Vezmeme-li v úvahu (8.4), získáme nebo .

ČTĚTE VÍCE
Jaký výkon by měl mít vysavač pro dobrý úklid?

Integrací diferenciální rovnice nakonec najdeme závislost pro stanovení koeficientu filtrace: , (8.5)

kde t je doba, po kterou hladina vody ve válci klesne o množství SW, tzn. čas změny tlakové diference z výchozí hodnoty h na h – SW.

55. Seismické jevy a jejich druhy. Seismické (z řečtiny – chvění) jevy se projevují v podobě pružných vibrací zemské kůry. Tento impozantní přírodní jev je typický pro oblasti geosynklinály, kde jsou aktivní moderní procesy budování hor, stejně jako subdukční a obdukční zóny.Mořská otřesy se vyskytují v hlubokých oceánských pánvích Pacifiku, méně často v Indickém a Atlantském oceánu. Rychlé stoupání a klesání oceánského dna způsobuje přemísťování velkých mas hornin a generuje jemné vlny (tsunami) na hladině oceánu se vzdáleností mezi hřebeny až 150 km a velmi malou výškou nad velkými hlubinami oceánu. Při přibližování se ke břehu, spolu se stoupáním dna a někdy se zužováním břehů v zátokách, se výška vln zvyšuje na 15-20 m a dokonce 40 m. Zemětřesení. Seismické vlny. Zdroj generování seismických vln se nazývá hypocentrum. Na základě hloubky hypocentra se rozlišují zemětřesení: povrchová – od 1 do 10 km hluboká, kráva – 30-50 km a hluboká (nebo plutonická) – od 100-300 do 700 km. Ty jsou již v zemském plášti a jsou spojeny s pohyby probíhajícími v hlubokých zónách planety. Taková zemětřesení byla pozorována na Dálném východě, ve Španělsku a Afghánistánu. Nejničivější jsou povrchová a korová zemětřesení.

Pro stanovení vodní propustnosti písčitých relativně homogenních hornin se získávají empirické vzorce, které využívají údaje o granulometrickém složení hornin, její pórovitosti a také fyzikálních vlastnostech infiltrující vody.

Nejběžnější jsou vzorce Hazen, Zamarin, Slichter, Terzaghi.

Filtrační koeficient podle Hazenova vzorce bude stanoven:

kde К – koeficient filtrace horniny, m/den; С – koeficient v závislosti na stupni homogenity a pórovitosti horniny; de – efektivní průměr částic, mm; t – teplota vody, °C.

Hazenův vzorec se použije za předpokladu, že koeficient heterogenity horniny Кн má hodnotu menší než 5.

8.2.2. Laboratorní metody stanovení koeficientu filtrace

Laboratorní metody stanovení koeficientu filtrace jsou založeny na studiu procesu filtrace vody přes vzorky hornin s nenarušenou strukturou v zařízeních různých konstrukcí (Kamenskoye, Kolomenskoye, SPETSGEO, KF – 00M, PV atd.).

ČTĚTE VÍCE
Jak daleko od sousedova plotu mohu sázet stromy?

Pro hromadné stanovení filtračního koeficientu pro účely závlah a stavebnictví se používají laboratorní metody.

Schéma filtračního zařízení KF-00M je na Obr. 8.1.

Zařízení KF-00M je určeno pro stanovení koeficientu filtrace písčitých zemin narušeného a nenarušeného složení. Zařízení se skládá z filtrační trubky

Rýže. 8.1. Filtrace

a speciální šroubové teleskopické zařízení, které umožňuje saturaci půdy a regulaci tlaku vody, a pouzdro s víkem.

Filtrační trubka se skládá z hlavního kovového válce (5), pánve (6) a mosazného pletiva (7) vloženého do pánve. Na vršku válce je instalována spojka (2) s mosazným pletivem (3) a skleněným válcem (1), na jehož jedné straně je stupnice. Teleskopické zařízení se skládá ze závěsu (11), šroubu (8) a tyče (4). Dělení tlakového gradientu je vyznačeno na liště.

Filtrační koeficient se vypočítá podle vzorce:

kde К – koeficient filtrace horniny při teplotě 10 °C, m/den; Q – spotřeba filtrované vody, ml; F – plocha průřezu válce, cm2; J – tlakový gradient; t – teplota filtrované vody, °C; r – teplotní korekce, (0,7±0,03t°).

8.2.3. Terénní metody stanovení koeficientu filtrace

Provádí se terénní experimentální práce ke studiu filtračních a fyzikálně-mechanických vlastností hornin, sesuvů a dalších fyzickogeografických procesů a jevů a režimu podzemních vod v zavlažovaných a odvodňovaných oblastech.

Experimentální filtrační práce, jsou terénní hydrodynamické zkoušky, které umožňují stanovit kvantitativní charakteristiky parametrů zvodnělých vrstev.

Hlavními typy experimentálních filtračních prací jsou čerpací, které se dělí na zkušební, experimentální a poloprovozní.

Zkušební čerpání jsou prováděny při předběžném hodnocení filtračních vlastností zvodnělých hornin a kvality podzemních vod za účelem získání srovnávací charakteristiky různých úseků zkoumané oblasti.

Zkušení pumpaři jsou hlavním typem hydrogeologických prací prováděných ve fázi podrobného průzkumu a přesnějšího stanovení hlavních hydrogeologických parametrů.

Experimentální čerpání se provádějí za účelem vytvoření podmínek pro dlouhodobý provoz těžebních vrtů.

Schémata experimentálního klastrového čerpání pro netlakové a tlakové vody jsou na Obr. 8.2.

Zpracování výsledků čerpání zahrnuje stanovení koeficientu filtrace, měrného průtoku, piezo- nebo hladinové vodivosti pro volně proudící vody a redukovaného poloměru vlivu.

Pro výpočet koeficientu filtrace na základě dat čerpání klastrů z dokonalých vrtů za podmínek filtrace v ustáleném stavu se používají následující vzorce:

ČTĚTE VÍCE
Kolik dní můžete uchovávat máslo v lednici?

Pro netlakové vody:

– centrální jamka – první pozorovací jamka:

– první pozorovací studna – druhá pozorovací studna:

Rýže. 8.2. Schéma experimentálního čerpání klastrů: а – bez tlaku, б – tlakové vody: H – tloušťka neomezené zvodnělé vrstvy, m; m – mocnost tlakového horizontu, m; S, S1, S2 – pokles hladiny vody v centrální, první a druhé pozorovací studni, m; Х1, Х2 – vzdálenost od středu k první a druhé pozorovací jamce; r – poloměr centrální studny, m; h1, h2 – hloubka objevených a zjištěných vodních hladin v centrální studni, m

Pro tlakovou vodu:

– centrální jamka – první pozorovací jamka:

– první pozorovací studna – druhá pozorovací studna:

Při výpočtu koeficientu filtrace pomocí vzorců 8.3, 8.4, 8.5 a 8.6 spotřeba vody Q počítáno v m 3 /den.

Průměrný filtrační koeficient se určí takto:

Nejdůležitějšími výpočtovými ukazateli při řešení hydrogeologických problémů, zejména při řešení problematiky využívání podzemních vod pro vodohospodářské potřeby, jsou vedle koeficientu filtrace měrný průtok studnou a poloměr vlivu čerpání.

Specifická rychlost průtoku studnou – množství vody uvolněné studnou při čerpání při poklesu hladiny vody v ní o 1 metr. Specifický průtok studnou se vypočítá pomocí vzorce:

kde q – měrný průtok vrtu, m 3 /den; Q – průtok studnou, m 3 /den; S – pokles hladiny vody při čerpání, m.

Dobře ovlivnit rádius – to je vzdálenost, za kterou prakticky chybí vliv čerpání, tzn. Nedochází k poklesu hladiny podzemní vody.

U netlakových vod se poloměr vlivu vypočítá pomocí Kusakinova vzorce:

kde R – poloměr vlivu vrtu, m; H – tloušťka neomezené zvodnělé vrstvy, m; К – filtrační koeficient, m/den.

Pro tlakové vody se poloměr vlivu vypočítá pomocí Sichardova vzorce:

kde S – pokles hladiny v centrální pozorovací studni, m.

V souladu se specifikovanou možností (viz příloha 11):

1. Stanovte filtrační koeficienty, poloměry vlivu a specifické průtoky pro netlakové a tlakové vody;

2. V libovolně zvoleném měřítku sestrojte diagramy experimentálního čerpání klastrů.