Wyznaczanie współczynnika filtracji metodami polowymi
WSPÓŁCZYNNIK FILTRACJI
Współczynnik filtracji charakteryzuje zdolność przesączania wody będącej w ruchu laminarnym przez skały porowate (grunty). Przesączanie odbywa się siecią kanalików utworzonych z porów gruntu grunt stawia opór przesączającej się wodzie. Opór ten zależy od: 1. właściwości gruntu (porowatości, uziarnienia, składu mineralogicznego szkieletu gruntowego) 2. właściwości filtrującej cieczy (lepkości) 3. gęstości właściwej wody 4. przyśpieszenia ziemskiego g. Lepkość cieczy zależy od jej temp. Wartość współczynnika filtracji podaje się dla temp. 10 C. Przesączanie odbywa się zgodnie z prawem Dartego v=k*i (v- prędkość filtracji cieczy, k współczynnik filtracji[m/s], i- spadek hydrauliczny). Współczynnik filtracji określa zależność między prędkością filtracji cieczy a spadkiem hydraulicznym. Ma on miano prędkości . Metody wyznaczania współczynnika filtracji 1. na podstawie wzorów empirycznych, 2doświadczalnie: metody laboratoryjne, polowe. Żeby wyznaczyć współ. filtracji ze wzorów empirycznych należy znać jego skład glanulometryczny, posiadać jego wykres uziarnienia, w niektórych wzorach należy znać też wartość porowatości gruntu. Obliczenia wzorami empirycznymi są znacznie zawyżone, są to wartości orientacyjne. Labolatoryjnie współ. filtracji określa się przy użyciu aparatów różnych konstrukcji: ze stałym spadkiem oraz ze zmiennym spadkiem hydraulicznym, z kierunkiem przepływu góra-dół i odwrotnie. Badania wykonuje się w zasadzie na próbkach o nie naruszonej strukturze pobranych w terenie do pierścieni. Aparat ze stałym spadkiem stosuje się najczęściej do gruntów dobrze przepuszczalnych a ze zmiennym do słabo przepuszczalnych. Wyniki są na ogół bardziej zbliżone do wartości rzeczywistych. Metody laboratoryjne stosuje się w pierwszej fazie projektowania. Są to metody znacznie tańsze od polowych. 3 metody polowe- dają najbardziej miarodajne wyniki najkosztowniejsze i pracochłonne. Oznaczenie współczynnika filtracji bezpośrednio w złożu (okkreślenie właściwości filtracyjnych całej warstwy a nie tylko w punkcie z którego pobrano próbkę do badania). Stosowane metody: 1 próbne pompowanie studni z otworami obserwacyjnymi 2 próbne pompowanie bez otworów 3 krótkotrwałe pompowanie studni 4 bezpośrednie pomiar przepływu wody gruntowej 5 zalewanie studni wierconych i otworu wiertniczego 6 zalewanie szurfów i szybików7 szczerpywanie. Najlepsze wyniki otrzymuje się najdroższą metodą próbnego pompowania studni z otworami obserwacyjnymi. Najtańsze i najszybsze są metody szurfów i szybików ale są niedokładne.
Oznaczenie współczynnika filtracji na podstawie pompowań przy nieustalonym dopływie do studni. Podstawą obliczeń są wzory Theisa lub Theisa-Jacoba. Równanie *** rozwiązać można w stosunkowo łatwy sposób metodą nomograficzną. W tym celu sporządza się w układzie bilogarytmicznym wykres funkcji charakterystycznej W(u). Z danych otrzymanych z pompowań rysujemy na przezroczystej kalce w identycznej skali wykres s=f(r2/t), albo s=f(1/t). Wykres s=f(r2/t) wykonujemy, jeżeli pomiary depresji prowadzono w kilku otworach obserwacyjnych, przy jednym otworze obserwacyjnym, albo przy pomiarach w samej studni wykonujemy wykres s=f(1/t). Sporządzony wykres z pompowania nakładamy na wykres funkcji charakterystycznej, zgrywając je możliwie najdokładniej z zachowaniem równoległości układu współrzędnych obu wykresów. Na odcinku, na którym krzywe wykazują najlepszą zgodność wybieramy dowolny punkt arbitralny P, dla którego odczytujemy współrzędne na osiach obu wykresów. Otrzymane dwie pary współrzędnych W(u), s, oraz u i 1/t (lub r2/t) umożliwiają obliczenie szukanych parametrów hydrogeologicznych ze wzorów Theisa i Theisa-Jacoba. W przypadku pompowania z różnymi, lecz stałymi w pewnym przedziale czasu wydajnościami Q, zamiast wykresu s=f(1/t) lub s=f(r2/t) sporządzamy wykres s/Q=f(1/t) lub s/Q=f(r2/t).