Flow af vand i mættede og umættede jordarter

Læs denne artikel for at lære om vandstrømmen i mættede og umættede jordarter.

Vandstrøm i mættede jordarter:

Vi ved, at grundvand er stort set skjult og ikke kan ses og forstås som overfladevand. Opbevaring af grundvand i mættet zone eller grundvandreservoir udgør dog en væsentlig del af de samlede vandressourcer. I nogle henseender svarer grundvandsreservoirer til overfladevandreservoirer. De har også en særlig kapacitet og skal have udladning og genopladning. Vandstrømmen i mættet jordsone er primært styret af Darcy's lov, hvori det hedder, at hastigheden af ​​strømning gennem et porøst medium er proportional med den første kraft af hydraulisk gradient.

Det kan udtrykkes som:

V = K i

eller Q = KA i

Hvor Q er mængden af ​​vand, der flyder i jorden.

hvis det er en konstant, afhænger det af porøsitet og permeabilitet i jorden og kaldes materialets permeabilitetskoefficient eller hydraulisk ledningsevne.

jeg er tab af hoved pr. længde enhed eller hydraulisk gradient,

Matematisk i = h ₁ - h ₂ / L

V er hastigheden af ​​vand i jorden

og A er tværsnitsareal, gennem hvilket vandet strømmer.

Ved udledningen af ​​denne ligning antog Darcy, at der er antal kapillarrør i jord, gennem hvilket vand passerer på samme måde som det passerer gennem rør. Da hastigheden i den laminære strømning også er proportional med den første effekt af hydraulisk gradient, er strømmen, der overholder Darcy's lov, i det væsentlige laminær. Anvendelse af samme analogi som strømmen gennem rør kan Reynolds nummer anvendes som et indeks for at bestemme anvendelsesområdet for Darcy's lov.

Reynolds tal er udtrykt som

R = Vd / y

hvor V er strømningshastighed

d er gennemsnitlig korndiameter

y er kinematisk viskositet af væsken

γ = μ / ρ = Dynamisk viskositet af væske / Densitet af væske

Det er blevet set, at i naturligt og kunstigt sandigt medium med ensartet kornstørrelsesafvigelse fra flow fra laminær tilstand til turbulent tilstand starter for værdier af R mellem 1 og 10 afhængigt af formen og rækkevidden af ​​kornstørrelse. Næsten i alle tilfælde kan grundvandsstrømmen ses som laminær og følgelig adlyde Darcy's lov.

I rørbrønde, hvor pumpesatser også er ret høje, følger strømmen Darcy's lov op til brøndfladen. Men på brøndfladen. Det kan have tendens til at blive turbulent på grund af høje pumpesatser. Observationen af ​​vandbordet kan meget nemt og retfærdigt gøres ved at notere niveauerne i floder, vandløb og eksisterende brønde.

Flow af vand i umættede jordarter:

Darcy's lov for vandstrøm gennem mættede jordarter holder også godt for umættede jordarter Vand strømmer altid i retning af faldende energi. Således er ligningen V = ki også sandt for umættede jordarter. I modsætning til i mættet jord reduceres tværsnitsarealet af strømmen, da fugtindholdet er mindre.

Det sænker også permeabilitetshastighederne. En anden komplikation m den umættede jord handler om måling af negativt tryk. For mættede jordarter kan energi meget bekvemt måles ved at indsætte piezometer rør i jorden. I umættet jordmasse ud over vandstrømmen findes der også dampstrøm. Det er meget vanskeligt at måle dampstrømmen gennem jorden. Dampstrømmen stiger med et fald i fugtindholdet i jorden. Derfor er det ikke muligt at foretage en perfekt analytisk behandling af vandstrømmen gennem den umættede jordsone.