ODSĄCZALNOŚĆ
1.0. Wprowadzenie.
Odsączalność jest to zdolność ośrodka posiadającego własności przewodzenia wody i nasyconego wodą do oddawania wody wolnej pod wpływem siły ciężkości. W naturze proces ten występuje przy obniżaniu się zwierciadła wody podziemnej.
Odsączalność wyraża się za pomocą współczynnika odsączalności µ. Współczynnik odsączalności jest to stosunek największej możliwej do zgromadzenia się w porach ośrodka objętości wody wolnej, podlegającej sile ciężkości i mogącej z niego odciec, do jego całkowitej objętości.
Należy tu zaznaczyć, że proces odsączania się wody wolnej zachodzi powoli i dlatego w szeregu przypadków zwłaszcza, gdy zwierciadło wody podziemnej ulega wahaniom, operowanie współczynnikiem odsączalności staje się zawodne. W związku z tym zaszła potrzeba wprowadzenia drugiego współczynnika, mianowicie współczynnika odsączalności chwilowej µt. Jest to stosunek odciekniętej z porów ośrodka wody wolnej do jego całkowitej objętości. Jak widać z porównania definicji obu tych współczynników, współczynnik odsączalności chwilowej zależy od czasu trwania procesu odciekania wody i przy dostatecznie długim okresie czasu zbliża się on do współczynnika odsączalności.
Odsączanie się wody zachodzi w przypadku obniżenia się zwierciadła wody podziemnej . Gdy zwierciadło to się wznosi, dochodzi do wypełnienia się tej części por, z których woda zdążyła odciec.
Zagadnienie czasu trwania, po upływie którego można założyć, że nastąpiło całkowite odsączenie się wody wolnej jest skomplikowane: na wielkość współczynnika odsączalności chwilowej ma bowiem wpływ bardzo wiele czynników. W warstwach wodonośnych naturalnych, proces odsączania będzie tym wolniejszy im bardziej są one niejednorodne i im więcej jest przewarstwień o małej wodoprzepuszczalności, które utrudniają wodzie wolnej przepływ pod wpływem siły ciężkości.
W odniesieniu do badań laboratoryjnych, czynnikiem takim może być np.: wysokość wypełnionego piaskiem cylindra.
2.0. Sposób oznaczenia odsączalności.
Jedną z metod określania odsączalności jest metoda wysokich kolumn. Polega ona na umieszczeniu próbek gruntu w cylindrze na siatce filtracyjnej. Od spodu cylinder połączony jest rurką z ruchomym przelewem o regulowanej wysokości przelewu. Całość wypełniona jest wodą. Badanie polega na pomiarze objętości wody wypływającej przez przelew w czasie 1, 2, 3, 5, 10 minut i dalej co 10 minut przy obniżeniu poziomu przelewu o wartość l.
l
Rys. nr 3
µt = µ = lim µt
µt - współczynnik odsączalności chwilowej
Vt - objętość wody, która wypłynęła z kolumny w czasie t
Vc - objętość skały, z której następuje odsączanie
Vc = F l
l – odcinek, o jaki obniżono przelew,
F – pole powierzchni przekroju prostopadłego do osi kolumny gruntu.
3. Wyniki badań.
Doświadczenie zostało przeprowadzone na gruncie o frakcjach 1,0 –2,0 mm. Próbka została umieszczona w rurze o średnicy wewnętrznej d = 4,50 cm. Badanie przeprowadzono zgodnie z opisem przedstawionym w punkcie 2.0. W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano następujące wyniki:
hgórne= 186,0 cm – położenie przelewu przed obniżeniem
hdolne = 65,0 cm – położenie przelewu po obniżeniu
l = hgórne - hdolne = 186,0 – 65,0 = 121,0 cm
F = π.d2 / 4
d = 4,5 cm
F = π.4,52 / 4 = 15,9 cm2
Vc = Fl = 121,0 . 15,9 = 1924,4 cm3
Tab. nr 3. Wyniki badań odsączalności.
| NR | CZAS t [min] |
Vt [cm3] |
Vc [cm3] |
µt |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 170 | 1924,4 | 0,088 |
| 2 | 2 | 283 | 1924,4 | 0,147 |
| 3 | 3 | 340 | 1924,4 | 0,177 |
| 4 | 5 | 375 | 1924,4 | 0,195 |
| 5 | 10 | 410 | 1924,4 | 0,213 |
| 6 | 20 | 433 | 1924,4 | 0,225 |
| 7 | 30 | 442 | 1924,4 | 0,230 |
| 8 | 40 | 450 | 1924,4 | 0,234 |
| 9 | 50 | 452 | 1924,4 | 0,235 |
| 10 | 60 | 459 | 1924,4 | 0,239 |
4.0. Wnioski.
Przeprowadzone doświadczenie określenia współczynnika odsączalności wykazało, że dla czasu t = 60 min. współczynnik ten wynosi µt = 0,239.
Cały przebieg badania wskazuje wyraźnie na znaczenie czasu w przypadku określenia współczynnika odsączalności. Przez pierwszych 30 min. zmiany były dość znaczne, dopiero po tym czasie prędkość zmian zaczęła maleć.
Czas obserwacji należałoby uznać za zbyt krótki, aby można poprawnie określić współczynnik odsączalności µ. Można jednak na tej podstawie uzyskać pogląd na przedstawione zjawisko i jego zależność od czasu.
Współczynnik odsączalności znajduje zastosowanie w pracach prowadzonych nad dokumentacją zasobów wody lub przy projektowaniu ujęć wody, prognozowaniu odwodnienia wykopów i wyrobisk górniczych, modelowaniu przepływu wód podziemnych i migracji zanieczyszczeń w skałach.