Елементи фільтраційного потоку

Рух підземних вод і розсолів

З точки зору гідромеханіки розрізняють ламінарний і турбулентний рухи води.

Турбулентний характерний для карстових вод і характеризується великими швидкостями руху вод.

Основним типом руху є ламінарний, який підкоряється закону Дарсі.

Ще виділяють, так званий, плівковий рух – відбувається при нерівномірній товщині шару зв’язаних вод на поверхні мінеральних часток породи і спрямований в бік ділянок з меншою шару.

Зважаючи на те, що вільна вода в ГП це розчин, не однорідний за складом, тож розглядаючи їх рух необхідно враховувати рух фізично і хімічно неоднорідних рідин і розчинених в них речовин.

Виділяють наступні види руху підземних розчинів (фільтрації):

1) Вимушена конвекція – відбувається під дією градієнту зовнішнього тиску по відношенню до рідини;

2) Природна конвекція – відбувається під впливом градієнту щільності в середині рідини;

3) Молекулярна дифузія розчинених речовин – відбувається під впливом градієнту концентрації в середині розчину.

Найбільший інтерес представляє процес вимушеної конвекції, тому що він має найбільшу швидкість і протікає під впливом зовнішніх факторів..

Елементи фільтраційного потоку

Фільтраційний потік – рух рідини крізь пористе середовище (колектори).

Незважаючи на те, що реальний потік йде відкритими порами і тріщинами, умовно допускається, що фільтраційний потік прямує через всю породу.

До елементів фільтраційного потоку відносять: п’єзометричний напір, напірний градієнт, лінії рівних напорів, ліній потоку, швидкість фільтрації, витрати потоку.

Для умов прямолінійно-паралельного потоку закон Дарсі має вигляд:

де Q – витрата потоку;

k – коефіцієнт фільтрації, величина якого залежить від властивостей породи та рідини, що фільтрується;

F – площа поперечного перерізу фільтруючого середовища;

– різниця напорів;

– довжина ділянки фільтраційного потоку.

Напір визначається за формулою:

де р – гідростатичний тиск в точці потоку;

– щільність;

– висота даної точки потоку над обраною площею порівняння.

Відношення →h_p називається п’єзометричною висотою – це висота на яку має піднятися рідина на даною точкою потоку під впливом гідростатичного тиску в даній точці. Якщо потік ґрунтовий, ця величина дорівнює глибині занурення даної точки від дзеркала ґрунтових вод; якщо потік напірний, то глибинні занурення від п’єзометричної поверхні.

Напірний градієнт (гідравлічний ухил) – Величина падіння напору на одиницю довжини в напрямку фільтрації → I.

Напори в межах потоку розподілені відповідно до положення п’єзометричної поверхні.

Поверхні які мають у всіх точках однакові напори називаються поверхнею рівних напорів. Сліди перетину цих поверхонь на покрівлі водоносного пласта – лінії рівних напорів. Проекція останніх на горизонтальну площину – гідроізопєзи чи гідроізогібси.

Лінії токів перетинають поверхню рівних напорів під прямим кутом. Системи ліній рівних напорів і перпендикулярних до них ліній току утворюють гідродинамічну сітку.

Швидкість фільтрації отримуємо, розділивши величину витрати потоку на величину поперечного перерізу:

де k – проникність;

μ – в’язкість.

При мінімальних градієнтах тиску і відповідно при дуже низьких коефіцієнтах фільтрації відомих для НГ колекторів, а також в умовах низької проникності середовища закон Дарсі виконується.

Поиск по сайту: