7.8 Напорные воды. Напорные воды
Напорные воды - это... Что такое Напорные воды?
- Наполнительный агрегат
- Напорный трубопровод
Смотреть что такое "Напорные воды" в других словарях:
напорные воды — Подземные воды, заключенные между водоупорными слоями и находящиеся под гидростатическим давлением. Syn.: межпластовые воды … Словарь по географии
НАПОРНЫЕ ВОДЫ — подземные воды, находящиеся под давлением, превышающим атмосферное. Приурочены к водоносным горизонтам, залегающим между водоупорными пластами; при вскрытии устанавливаются выше водоупорной кровли … Большой Энциклопедический словарь
напорные воды — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN head waterpressure water … Справочник технического переводчика
напорные воды — подземные воды, находящиеся под давлением, превышающим атмосферное. Приурочены к водоносным горизонтам, залегающим между водоупорными пластами; при вскрытии устанавливаются выше водоупорной кровли. * * * НАПОРНЫЕ ВОДЫ НАПОРНЫЕ ВОДЫ, подземные… … Энциклопедический словарь
НАПОРНЫЕ ВОДЫ — (восходящие воды, неточный синоним: артезианские воды) подземные воды в пластах горных пород, покрытых водоупорной кровлей, на которую эти воды оказывают гидростатическое давление. При вскрытии выработками Н. в. поднимаются выше контакта… … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
Напорные воды — то же, что Артезианские воды … Большая советская энциклопедия
НАПОРНЫЕ ВОДЫ — подземные воды, находящиеся под давлением, превышающим атмосферное. Приурочены к водоносным горизонтам, залегающим между водоупорными пластами; при вскрытии устанавливаются выше водоупорной кровли … Естествознание. Энциклопедический словарь
Напорные воды — ► head water, pressure water Подземные воды, находящиеся под давлением, значительно превышающим атмосферное, и приуроченные к водоносным горизонтам, залегающим между водоупорными (слабопроницаемыми) пластами в пределах сравнительно крупных… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
Артезианские (напорные) воды — воды, обладающие напором и образующиеся при синклинальном, моноклинальном, флексуро и грабенообразном залегании горных пород между водоупорными слоями … Геологические термины
верхние напорные воды — (относительно нефтяного горизонта) [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN upper head water … Справочник технического переводчика
dic.academic.ru
7.8 Напорные воды
Напорные воды (рис. 32, артезианские подземные воды) - воды, насыщающие водопроницаемый слой, заключенный между водоупорными породами, и обладающие гидростатическим напором.
Напорные воды обычно приурочены к геологическим структурам осадочных пород при соответствующем напластовании водопроницаемых и водоупорных слоев или к сложной системе тектонических трещин и сбросов.
Геологическая структура (впадина, мульда, синклиналь, моноклиналь и т. п.), содержащая один или несколько водоносных горизонтов и обеспечивающая напор в них, называется артезианским бассейном.
В артезианском бассейне обычно выделяют:
- область питания,
- область напора,
- в некоторых случаях область стока (разгрузки) напорных вод.
Площади, занимаемые артезианскими бассейнами, колеблются в очень широких пределах.
При вскрытии кровли напорного водоносного горизонта буровой скважиной вода под гидростатическим давлением поднимается выше кровли водоносного пласта и иногда достигает поверхности земли или даже фонтанирует (Рис. 33).
В напорном водоносном горизонте, таким образом, выделяют геометрический уровень, совпадающий с нижней поверхностью водоупорной кровли водоносного слоя, и гидростатический, или пьезометрический уровень, совпадающий с уровнем подъема воды в скважинах.
Напор в каждой точке водоносной породы измеряется высотой, на которую поднимается вода в скважине над нижней поверхностью водоупорной кровли при вскрытии водоносного пласта. По мере погружения пласта напор обыкновенно увеличивается.
Рис. 33. Схема строения артезианского бассейна.
1 - водонепроницаемые породы; 2 - напорный водоносный слой; 3,4 - скважины; 5 - направление потока; ВС - пьезометрический уровень, BNC — нижняя поверхность водоупорной кровли, Н1, Н2: — высота напора.
7.9 Движение подземных вод
1. Просачивание воды в почву
Впитывание, или инфильтрация, — процесс проникновения влаги в почву. Передвижение ее от слоя к слою в условиях различной степени насыщения водой нижерасположенных горизонтов почво-грунтов относится к процессу просачивания. Процесс этот сложный и состоит из нескольких стадий.
Чаще выделяют две стадии: впитывания и фильтрации. Вода атмосферных осадков, попадая на сухую почву, в начальный момент подвергается действию сорбционных и капиллярных сил и интенсивно поглощается поверхностью почвенных частиц.
Постепенно поры малого сечения заполняются и движение воды в стадии впитывания осуществляется в виде пленочного и капиллярного перемещения. При полном насыщении всех пор движение воды в стадии фильтрации происходит под преобладающим действием силы тяжести и характеризуется законом ламинарного движения.
В почво-грунтах всегда имеются крупные пустоты, трещины, ходы корневой системы растений, по которым вода с поверхности почвы в форме капельно-струйчатого (турбулентного) движения может проникать на ту или иную глубину.
Этот процесс называют инфлюацией. Соотношение между всеми формами движения меняется в широких пределах в зависимости от влажности почво-грунтов, их механического состава, культурной обработки, наличия воздушных пробок и т. п.
Количественные характеристиками впитывания, или инфильтрации:
- интенсивность впитывания - количество воды в миллиметрах слоя, поглощенной почвой в единицу времени (мм/мин).
- суммарная величина впитывания - слой воды, поглощенной почвой за некоторый промежуток времени, выражается в мм.
Интенсивность впитывания зависит не только от водных свойств почво-грунтов, но в значительной степени определяется и их влажностью. Если почва сухая, она обладает большой инфильтрационной способностью и в первый период времени после начала дождя интенсивность впитывания близка к интенсивности дождя.
С увеличением влажности почво-грунтов интенсивность инфильтрации постепенно уменьшается и при достижении полной влагоемкости в стадии фильтрации становится постоянной, равной коэффициенту фильтрации данного почвогрунта.
Впитывание воды происходит и в мерзлую почву во время снеготаяния, но такое состояние почвы существенно замедляет процесс инфильтрации и фильтрации. При этом интенсивность процесса зависит от начальной влажности перед замерзанием.
2. Передвижение воды в водоносных слоях со свободной поверхностью.
Формула Дарси
В природе существуют два вида движения воды:
1. Ламинарное свойственно движению воды в мелкозернистых породах. Скорости движения в них невелики и измеряются метрами или даже сантиметрами в сутки.
2. Турбулентное – в крупнообломочных и трещиноватых породах, где скорости движения воды значительно больше.
В обоих случаях движение воды в водоносных слоях со свободной поверхностью совершается под влиянием гидростатического напора от мест с более высоким уровнем к местам с более низким уровнем.
В естественных условиях вода передвигается по направлению к выходам источников, к открытым водоемам, если уровень в последних стоит ниже, чем уровень воды в водоносном пласте, и, наоборот, может уходить из водоемов в грунт при обратном соотношении уровней.
Движение воды в водоносном пласте может быть вызвано искусственно откачкой воды из колодца, искусственным дренажем.
Наиболее изучен закон движения воды в мелкозернистых породах — в песках с мелкими, преимущественно капиллярными порами (Рис. 34). Движение воды в случае фильтрации подчиняется закону Дарси, выражаемому формулой
где
Q - количество воды в м3/с, протекающей в единицу времени через данное поперечное сечение породы площадью F м2;
К - некоторая величина, называемая коэффициентом водопроводимости или коэффициентом фильтрации;
h - напор;
l - длина пути фильтрационного потока в метрах.
Рис. 35. Разрез участка подземного потока.
Величина напора определяется по разности уровней в двух сечениях потока, т. е. h = h2 - h3, где h2 и h3 — высота уровней в точках А и В. Под влиянием напора вода из сечения АА1 перемещается в направлении сечения BB1.
Отношение i есть падение напора на единицу длины пути фильтрации, т. е. напорный градиент, или гидравлический уклон, и обозначается
i =h/l.
Разделив обе части равенства на площадь F, получим
где
v =Q/F.
Величина v носит название скорости фильтрации.
Скорость фильтрации не является действительной скоростью движения воды в порах породы, она представляет фиктивную (приведенную) скорость движения воды.
Площадь поперечного сечения потока F в формуле принята равной площади поперечного сечения породы, тогда как в действительности вода передвигается в породе только по порам и площадь сечения потока равна общей площади пор.
Чтобы получить действительную скорость движения вод в порах грунта и, надо расход воды Q разделить на площадь, занятую порами, т. е.
где
р — коэффициент пористости.
Действительная скорость движения воды больше скорости фильтрации (u>v), так как коэффициент пористости меньше единицы.
Коэффициент фильтрации может быть определен путем лабораторного анализа в специальных приборах, загруженных испытуемым грунтом, а также на основании механического анализа грунта с последующим применением эмпирических формул расчета.
Установлено, что коэффициент фильтрации зернистых грунтов зависит от величины пористости, действующей величины зерен грунта и вязкости фильтрующейся воды, которая в свою очередь зависит от температуры воды. Все эти величины в явном или скрытом виде входят в предложенные эмпирические формулы расчета коэффициента фильтрации.
Таблица 1 - Ориентировочные значения коэффициента фильтрации рыхлых горных пород
| Порода | Коэффициент фильтрации, м/сут | Порода | Коэффициент фильтрации, м/сут |
| Глина Суглинок легкий Супесь | 0,001 0,05…0,10 0,10…0,50 0,25…0,50 | Песок мелкозернистый Песок крупнозернистый Гравий Галечник | 1…5 20…50 20…150 100…500 |
studfiles.net
Классификация подземных вод по характеру залегания. Воды зоны аэрации и зоны насыщения. Напорные и безнапорные подземные воды
Подзе́мные во́ды — воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Наиболее важна в научном и практическом отношении классификация подземных вод по характеру залеганию, использующая и некоторые другие классификации. Классификация по характеру залегания подземных вод (их иногда называют «общими») разрабатывали такие известные гидрогеологи, как Ф.П.Саваренский, А.М.Овчиников, Е.В.Пинеккер и др. По характеру залегания подземные воды подразделяются на: почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные. Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Грунто́вые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению. Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах. Артезиа́нские во́ды — напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур, образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров. Минера́льные во́ды.Питьевые минеральные воды (лечебно–питьевые минводы) — природные подземные (известны также талые, воды поверхностных водоёмов, искусственные и др.) воды, которые характеризуются наличием определённых минеральных солей, газов, органических веществ и других химических соединений, в отличие от питьевых, в более высоких концентрациях минерализации или обладающие специфическими химико–физическими и другими свойствами — температура, содержание биологически активных компонентов (CO2, h3S, As и др.), природная радиоактивность (быстрораспадающиеся радиоактивные вещества — радон) и оказывающие вследствие этого лечебное действие при внутреннем и наружном (ванны, ингаляции и проч.) применении. Минеральные воды имеют важное бальнеологическое значение и их широко используют в санаторно–курортном лечении. Минводы используют для так называемого питьевого лечения и для ванн, купаний, душей, проводимых в бальнеолечебницах и в лечебных бассейнах, а также для ингаляций и полосканий при заболеваниях носоглотки и верхних дыхательных путей, для орошений при гинекологических болезнях, для промываний, главным образом при заболеваниях органов пищеварения, нарушениях обмена веществ и т. д.
Воды зоны аэрации.Зона аэрации занимает верхний слой почвенно - грунтовой толщи: от земной поверхности и до уровня грунтовых вод. Через зону аэрации осуществляется взаимосвязь атмосферы и грунтовых вод. В этой зоне происходят: инфильтрация дождевых и талых вод, формирование почвенной воды и верховодки, фильтрация гравитационной воды и десукция влаги растительностью с последующей ее транспирацией. Попадая после дождей или таяния снега в грунт, вода расходуется прежде всего на смачивание почвенного слоя и формирование почвенных вод, под которыми понимают временное скопление свободной (гравитационной) и капиллярной воды в почвенной толще. Эти воды имеют связь с атмосферой и участвуют в питании корневой системы растений. Почвенные воды обычно просачиваются в более глубокие слои грунта и не образуют постоянного водоносного горизонта. Почвенный сток возникает лишь при сильных дождях или снеготаянии, если в почве имеются наклонные слабопроницаемые прослои и если часть почвы насыщается водой. Мощность слоя с почвенной водой обычно изменяется от нескольких сантиметров до 1 – 1,5 м. Инфильтрующиеся вертикально вниз под действием силы тяжести воды зоны аэрации, встречая на своем пути относительный водоупор (отдельные прослои или линзы грунтов, обладающие слабой водопроницаемостью), образуют верховодку, т.е. временные, сезонные скопления подземных вод. Мощность верховодки обычно равна 0,4 – 1,0 м, редко достигает 2 – 5 м. Почвенные воды и верховодка обычно пресные. Однако в болотных и торфянистых почвах эти воды могут иметь застойный режим и высокую концентрацию кислот органического происхождения. Воды зоны аэрации легко подвержены загрязнению с поверхности земли. Выше уровня грунтовых вод в пределах зоны аэрации располагается капиллярная зона (ее иногда называют капиллярной каймой). Воды этой зоны (особенно при неглубоком залегании грунтовых вод) часто участвуют в питании почвенных вод и поглощаются корневой системой растений. Весьма характерно изменение влажности грунта в зоне аэрации после обильного увлажнения: по мере приближения к уровню грунтовых вод влажность грунта увеличивается от наименьшей до полной влагоемкости.
Напорные и безнапорные воды.Напорные (артезианские) воды – это подземные воды, залегающие в водоносных горизонтах между водоупорными пластами. Артезианские воды залегают глубже горизонта грунтовых вод и имеют более стабильный режим. Области питания и распространения артезианских вод обычно не совпадают. При вскрытии артезианского водоносного горизонта скважиной находящаяся под напором вода поднимается по скважине и может даже излиться на земную поверхность (в случае, если линия напора лежит выше уровня земли). Напор в артезианских водах создается в основном гидростатическим давлением, а также геостатической нагрузкой (весом вышезалегающих пород). Артезианские воды нередко имеют повышенную минерализацию. Обычно они менее подвержены загрязнению в сравнении с грунтовыми водами. Безнапорные воды - воды в наземных водоёмах, водотоках и в трубах при неполном их заполнении, а также подземные воды, имеющие свободную поверхность (водное зеркало). Подземные безнапорные воды находятся в первом от земной поверхности водопроницаемом слое, образуя верховодку, грунтовые воды, либо насыщают водопроницаемый слой горных пород, располагающийся между водоупорными породами (слоями), не достигая его водонепроницаемой кровли, — так называемые межпластовые безнапорные воды. Для практики важно, что уровень безнапорных вод в подземных горных выработках (буровых скважинах, колодцах, шурфах и т.п.) без откачки устанавливается на глубине появления подземных вод, в отличие от напорных вод, у которых уровень устанавливается ниже места вскрытия водоносного пласта.
megaobuchalka.ru
