Тема 2. Движение подземных вод в зоне насыщения и основные законы фильтрации

Тема 1. Движение подземных вод при неполном насыщении пород водой

Неполное насыщение пород водой характерно для зоны аэра­ции. При изучении вопросов движения воды в неполностью насы­щенных породах необходимо усвоить существующие представления о видах воды в горных породах, их свойствах и условиях пере­мещения. Это в значительной степени определяет распределение влаги в зоне аэрации и характер ее перемещения.

Основными гидродинамическими процессами в зоне аэрации являются: инфильтрация, испарение, транспирация и конденсация. При проработке темы необходимо обратить внимание на основные факторы, определяющие развитие этих процессов и методы их количественной оценки.

Вопросы для самопроверки

[1]. Виды воды в горных породах и их свойства.

2. Какие гидродинамические процессы характерны для зоны аэрации?

3. Что определяет возникновение процессов испарения и конденсации в зоне аэрации?

Тема 2. Движение подземных вод в зоне насыщения и основные законы фильтрации

Движение подземных вод в зоне насыщения - фильтрация, происходит в основном под влиянием гравитационных сил. Чаще всего оно бывает линейным (ламинарным). Однако в некоторых условиях наблюдается отклонение от линейного закона, причем различают верхнюю и нижнюю границы его применения. Верхняя граница определяется критической скоростью фильтрации, свойствами фильтрующейся жидкости и размерами пустот в природе. Выше ее наблюдается переход к турбулентному, или смешанному, режиму движения. Нижняя граница связана с влиянием поверх­ностных сил на границе вода-порода. Она в значительной сте­пени зависит от размера пор, минералогического состава поро­ды, химического состава и степени минерализации воды. При этом в некоторых породах наблюдается существование началь­ного градиента фильтрации, а также изменение проницаемости в некотором диапазоне градиентов выше начального.

При проработке темы необходимо усвоить основные формулы в конечном и дифференциальном виде, описывающие ламинарное движение и пределы применимости этого закона при решении кон­кретных задач, причины отклонения от этого закона, и формулы, описывающие турбулентное и смешанное движение.

Помимо движения под влиянием гравитационных сил, сущест­вует также диффузионно-осмотическое движение воды, в основ­ном имеющее значение в слабопроницаемых слоях и оказывающее в ряде случаев существенное влияние на формирование состава подземных вод. Необходимо знать основные законы и условия возникновения этого вида движения.

Вопросы для самопроверки

1. Линейный закон фильтрации и описывающие его уравнения.

2. Верхний предел применимости линейного закона.

3. Основные уравнения, описывающие турбулентное и сме­шанное движение.

4. Что такое начальный градиент и условия его возникно­вения?

5. Основные факторы формирования диффузионно-осмотичес­кого движения.