Zachodniopomorski Uniwersytet Data wykonania Technologiczny 17.12.2010

Katedra Budownictwa Wodnego

Sprawozdanie z laboratorium Mechaniki Płynów

ćwiczenie nr 3

Temat: Wyznaczanie współczynnika filtracji.

Rok II IŚ

Gr. I B

Skład:

Jan Drożdż,

Agata Jastrzębska, Joanna Jarecka,

Tomasz Kalinowski,

Dawid Romanowski,

Krzysztof Skrzypkowski

1. Część teoretyczna

Filtracja:

- to ruch wody w skałach,

- polega na bardzo powolnym przemieszczaniu się wody przez system porów.

Prawo filtracji (prawo Darcy'ego):

pozorna prędkość wody (cieczy) jest wprost proporcjonalna do spadku hydraulicznego.

gdzie: u - pozorna prędkość cieczy (prędkość filtracji) [m/s],

- strumień objętości wody [m³/s],

A - powierzchnia pełnego przekroju skały [m²],

k - współczynnik filtracji [m/s],

I - spadek hydrauliczny [-]

ʌh - różnica wysokości hydraulicznych

L - długość

Współczynnik filtracji:

- oznacza się „k”;

- można zdefiniować jako wartość prędkości filtracji w przypadki I=1, a więc podczas swobodnego ruchu wody w gruncie pod wpływem własnego ciężaru;

- zależy od filtracyjnych własności ośrodka skalnego, np.

* wymiarów cząstek, * zagęszczenia,

* porowatości, * wilgotności,

* składu mineralnego, * struktury próbki;

- zależy również od fizycznych właściwości filtrującej cieczy:

* ciężar właściwy, * temperatura,

* lepkość.

2. Kolejność wykonywania czynności:

I. Pomierzyć geometryczne parametry stanowiska.

II. Otworzyć dopływ wody do stanowiska i utrzymywać poziom wody na wysokości połowy skarpy.

III. Odczekać do momentu, aż krzywa depresji będzie stała, jednocześnie kontrolować stały poziom wody przed skarpą.

IV. Zmierzyć wydatek dwukrotnie.

V. Pomierzyć poziomy wody w rurkach piezometrycznych.

VI. Pomiar powtórzyć dla wyższego poziomu wody przed skarpą.

VII. Przemodelować wał i pomiary powtórzyć.

3. Tabela pomiarów i obliczeń

Pomiar	Nr piezometru	zi [cm]	V [cm^3]	t [s]	b [cm]	Q [cm^2/s]	Qśr [cm/s]	q
I	7-19	22	370	60	10	6,17	6,13	0,613
		7-19	22	367	60	10			6,12
		7-19	22	366	60	10			6,1
	II	9-19	32	516	30	10			17,2	17,21	1,721
		9-19	32	515	30	10			17,17
		9-19	32	518	30	10			17,27

WYŻSZY POZIOM WODY PRZED SKARPĄ

Pomiar	Nr piezometru	zi [cm]	V [cm^3]	t [s]	b [cm]	Q [cm^2/s]	Qśr [cm/s]	q
I	7-19	22	405	60	10	6,75	6,78	0,678
		7-19	22	410	60	10			6,83
		7-19	22	407	60	10			6,78
	II	9-19	32	524	30	10			17,47	17,43	1,743
		9-19	32	525	30	10			17,5
		9-19	32	520	30	10			17,33

4. Obliczenia

wał 1 poziom 22 cm
Lp.	x	z	z2	q	Qśr[m3\s]	k	kśr
7	120	20,5	21	0,613	6,13	0,363259	0,509826
8	110	19,5	20	0,613	6,13	0,370495
9	100	18,5	19	0,613	6,13	0,377231
10	90	17,5	18	0,613	6,13	0,383125
11	80	16	16	0,613	6,13	0,445818
12	70	14,5	15	0,613	6,13	0,454074
13	60	13	13	0,613	6,13	0,553083
14	50	11,5	12	0,613	6,13	0,567593
15	40	10	10	0,613	6,13	0,76625
16	30	8,5	9	0,613	6,13	0,817333
17	20	6,5	7	0,613	6,13	1,886154		0,943077
18	10	6,2	6,2	0,613	6,13	5,02459
19	0	6		0,613	6,13

wał 1 poziom 32 cm
Lp.	x	z	z2	q	Qśr[m3\s]	k[cm/s]	kśr
9	100	28,6	29	1,721	17,21	0,428878	0,435056
10	90	27,1	27	1,721	17,21	0,448592
11	80	24,8	25	1,721	17,21	0,469449
12	70	22,5	23	1,721	17,21	0,491153
13	60	19,8	20	1,721	17,21	0,571192
14	50	17	17	1,721	17,21	0,686861
15	40	14	14	1,721	17,21	0,873826
16	30	11,1	11	1,721	17,21	1,250727
17	20	7,1	7	1,721	17,21	6,518939		3,25947
18	10	6,3	6,3	1,721	17,21	27,536
19	0	6,2		1,721	17,21

wał 2 poziom 22 cm
Lp.	x	z	z2	q	Qśr[m3\s]	k	kśr
7	120	20,3	20	0,678	6,78	0,448524	0,558037
8	110	20,4	20	0,678	6,78	0,411147
9	100	19,3	19	0,678	6,78	0,41879
10	90	18,4	18	0,678	6,78	0,425538
11	80	16,5	17	0,678	6,78	0,430835
12	70	15,3	15	0,678	6,78	0,505458
13	60	13,6	14	0,678	6,78	0,512375
14	50	12	12	0,678	6,78	0,634891
15	40	10,3	10	0,678	6,78	0,863832
16	30	8,5	9	0,678	6,78	0,928979
17	20	6,5	7	0,678	6,78	2,300254		1,150127
18	10	6,2	6,2	0,678	6,78	11,02439
19	0	6,1		0,678	6,78

wał 2 poziom 32 cm
Lp.	x	z	z2	q	Qśr[m3\s]	k[cm/s]	kśr
9	100	28,8	29	1,743	17,43	0,43436	0,61158
10	90	27,7	28	1,743	17,43	0,420811
11	80	25,3	25	1,743	17,43	0,47545
12	70	23,1	23	1,743	17,43	0,497432
13	60	20,3	20	1,743	17,43	0,578493
14	50	17,5	18	1,743	17,43	0,61038
15	40	14,4	14	1,743	17,43	0,884996
16	30	12	12	1,743	17,43	0,990716
17	20	7,3	7	1,743	17,43	6,602273		3,301136
18	10	6,3	6,3	1,743	17,43	27,888
19	0	6,2		1,743	17,43

Błędy wynikają z niedokładności :

-stopera,

-miary

-piezomertru

-osób wykonujących ćwiczenie.

5. Wnioski

Każdy ruch wody powodował naruszenie skarpy.

---