лекции 5, 6. Закон движения подземных вод Виды движения подземных вод Подземные воды могут передвигаться в горных породах, как путем инфильтрации, так и путем
 Скачать 0.8 Mb.
|
Основной закон фильтрации подземных вод (закон Дарси)Движение жидкостей в порах и трещинах горных пород называется фильтрацией. В теории фильтрации горная порода рассматривается как среда, состоящая из зерен различной величины и различной формы, которые прилегают друг к другу, образуя между собой сообщающиеся пустоты (поры), где происходит давление жидкости. Фильтрация воды как форма движения изучается давно. Основоположниками этого направления следует считать М.В.Ломоносова, Д.Бернулли и Л.Эйлера, которые положили начало разработки законов подземной гидравлики. В 1856г. на основе опытов фильтрации воды через различные пористые среды, французский исследователь Анри Дарси установил основной закон движения подземных вод, получивший впоследствии его имя, или линейный закон фильтрации, а французский инженер Ж. Дюпюи первым применил этот закон на практике. Анри Филибер Гаспар Дарси (1803–1858гг.) известен всем физикам почв, гидрологам, как автор основного закона движения влаги в насыщенной почве. Началом этого открытия можно считать 1833 г., когда муниципалитет г. Дижона обратился к молодому инженеру-гидрологу с предложением создать проект очистки городских вод. Проблема действительно была острой и насущной: уже в те годы Дижон был одним из центров производства горчицы (дижонская горчица известна во всем мире до сих пор! Она – обязательный компонент «высокой» французской кухни), кожевенного производства. Все водные источники, каналы, подземные воды этого города были чрезвычайно загрязнены. Необходимо было как-то обустроить очистные сооружения, фильтры. И муниципалитет Дижона выделил 55 тысяч франков для строительства очистных сооружений, – сумма по тем временам весьма и весьма солидная. Анри Дарси с неистовством принялся за порученную работу, проводя и лабораторные фильтрационные эксперименты с различными почвенно-песчаными смесями для очистки вод, и создавая проект, и непосредственно в нем участвуя. Его энергия, воля, научная страсть привели к созданию первой в Европе системы городских очистных сооружений с различными фильтрационными засыпками, расчет которых он производил на основе открытой им зависимости фильтрационного потока от градиента гидравлического напора. Впоследствии именно г. Дижон стал эталоном для всей Европы (и не только!) создания очистных сооружений, красивых фонтанных ансамблей, чистых источников. В 1856 г. Дарси опубликовал свои научные результаты по фильтрации различных природных сред, используемых для очистки городских вод. Эти достижения обессмертили его имя, и благодарные дижонцы назвали его именем центральную площадь и городские скверы, а также кинотеатр, остановку автобуса, аптеку, автостраду. На его могиле они выгравировали слова: «Он задумал этот проект, сделал необходимые исследования, произвел все работы, благодаря которым в Дижоне появилась в достатке чистая городская вода. Бесконечная благодарность его таланту и самоотверженности от его родного города». Может ли истинный исследователь желать большего?! Движение воды в реальной пористой среде происходит через систему открытых и сообщающихся между собой пористых каналов и трещин. Вследствие исключительно сложного характера изменчивости путей и скорости движения воды в пористой среде невозможно точное изучение процессов фильтрации через отдельные поровые каналы и трещины. Поэтому движение воды в пористой среде рассматривается бобщенно и его характеристики получают не для отдельных точек по- рового пространства, а для всего поперечного сечения фильтрующей среды в целом. Закон Дарси формулируется следующим образом, количествоводыQ,просачивающейсячерезпородувединицувремени,пропорциональновеличинепадениянапораприфильтрации∆HиплощадипоперечногосеченияпородыFиобратнопропорциональнопутифильтрацииL, измеряемойпонаправлению движения воды. |