Przepływ wody w glebach nasyconych i nienasyconych

Przeczytaj ten artykuł, aby dowiedzieć się o przepływie wody w glebach nasyconych i nienasyconych.

Przepływ wody w glebach nasyconych:

Wiemy, że wody podziemne są w dużej mierze ukryte i nie można ich zobaczyć ani zrozumieć jako wód powierzchniowych. Jednakże magazynowanie wód podziemnych w strefie nasyconej lub zbiorniku wód podziemnych stanowi znaczną część całkowitych zasobów wodnych. Pod pewnymi względami zbiorniki wód podziemnych są podobne do zbiorników wód powierzchniowych. Mają także szczególną pojemność i muszą mieć absolutorium i doładować. Przepływ wody w nasyconej strefie gleby jest przede wszystkim regulowany przez prawo Darcy'ego, które stwierdza, że ​​prędkość przepływu przez porowate medium jest proporcjonalna do pierwszej mocy gradientu hydraulicznego.

Można go wyrazić jako:

V = K i

lub Q = KA i

Gdzie Q jest ilością wody przepływającej w glebie.

jeśli jest stałą, zależy od porowatości i przepuszczalności gleby i jest nazywany współczynnikiem przepuszczalności lub przewodnictwa hydraulicznego materiału.

i jest utratą głowy na jednostkę długości lub gradientu hydraulicznego,

Matematycznie i = h ₁ - h ₂ / L

V to prędkość wody w glebie

i A jest przekrojem poprzecznym, przez który przepływa woda.

Wyprowadzając to równanie Darcy założyła, że ​​istnieje liczba rur kapilarnych w glebach, przez które woda przepływa w podobny sposób, w jaki przechodzi przez rury. Ponieważ prędkość przepływu laminarnego jest również proporcjonalna do pierwszej mocy gradientu hydraulicznego, przepływ zgodny z prawem Darcy'ego jest zasadniczo laminarny. Stosując taką samą analogię, jak w przypadku przepływu przez rury, numer Reynoldsa można wykorzystać jako wskaźnik do określenia zakresu stosowalności prawa Darcy'ego.

Numer Reynoldsa jest wyrażony jako

R = Vd / γ

gdzie V jest prędkością przepływu

d jest średnią średnicą ziarna

γ jest lepkością kinematyczną płynu

γ = μ / ρ = Dynamiczna lepkość płynu / Gęstość płynu

Zauważono, że w naturalnym i sztucznym środowisku piaszczystym o jednakowej wielkości ziarna odchylenie przepływu od stanu laminarnego do burzliwego zaczyna się od wartości R od 1 do 10 w zależności od kształtu i zakresu wielkości ziarna. Niemal we wszystkich przypadkach przepływ wód podziemnych można uznać za laminarny i dlatego przestrzegają prawa Darcy'ego.

W studniach rurowych również tam, gdzie współczynniki pompowania są dość wysokie, przepływ zachowuje prawo Darcy'ego do powierzchni studni. Ale na twarzy studni. Może mieć tendencję do stawania się turbulentnym z powodu wysokich wskaźników pompowania. Obserwację poziomu wody można bardzo łatwo i dość dokładnie wykonać, odnotowując poziomy w rzekach, strumieniach i istniejących studniach.

Przepływ wody w glebach nienasyconych:

Prawo Darcy'ego do przepływu wody przez glebę nasyconą jest również dobre dla gleb nienasyconych Woda zawsze płynie w kierunku zmniejszania energii. Tak więc równanie V = ki jest również prawdą o nienasyconych glebach. Inaczej niż w glebie nasyconej, pole przekroju przepływu zmniejsza się, ponieważ zawartość wilgoci jest mniejsza.

Obniża również współczynniki przepuszczalności. Kolejne powikłania m nienasyconej gleby dotyczą pomiaru podciśnienia. W przypadku gleb nasyconych energia może być bardzo wygodnie mierzona przez wprowadzenie rurki piezometrycznej do gleby. W nienasyconej masie gleby oprócz przepływu wody występuje również przepływ par. Bardzo trudno jest zmierzyć przepływ pary przez glebę. Przepływ pary wzrasta wraz ze spadkiem wilgotności gleby. W związku z tym nie jest jeszcze możliwe doskonałe analityczne przetwarzanie przepływu wody przez nienasyconą strefę gleby.