61057 SNC02432

1. Wstęp

Zagadnienie przepływu filtracyjnego, występującego naturalnie, zawsze jest zagadnieniem trójwymiarowym. O ile można w warunkach laboratoryjnych odtworzyć modele przepływu w trzech wymiarach, to przedstawienie tego na papierze czy też przyjęcie konkretnych danych do obliczeń jest już wręcz niemożliwe. Rozwiązaniem tego problemu jest rozpatrywanie przepływu filtracyjnego dwuwymiarowo, przy założeniu, że geometria układu warstw, właściwości ośrodka gruntowego i parametry przepływu są takie same. Przyjmuje się wtedy, że składowa prędkości filtracji normalna do przekroju wynosi zero. Jeśli w badanym ośrodku zmienia się np. układ warstw czy jego właściwości, możemy zastosować kilka układów dwuwymiarowych do rozwiązania tego problemu.

Rozwiązywanie problemów można wykonywać graficznie, korzystając z właściwości siatki hydrodynamicznej. Siatkę hydrodynamiczną kreśli się od ręki, co jest już pierwszym przybliżeniem rozwiązania, a następnie poprawia się ją do czasu, aż spełni warunki istnienia prawidłowej siatki hydrodynamicznej:

-    linie prądu i ekwipotencjalne są ortogonalne,

-    średni rozstaw linii prądu i powierzchni ekwipotencjalnych będzie taki sam.

W momencie posiadania prawidłowo skonstruowanej siatki hydrodynamicznej, możemy zauważyć, że spadek wysokości hydraulicznej w każdym kwadracie ma taką samą wartość. Kolejną właściwością siatki jest to, że przepływ przez dowolny wycinek siatki, w obrębie tej samej wstęgi ma taką samą wielkość.

2. Przebieg ćwiczenia

Badania przeprowadzono na modelu, którego konstrukcję przedstawiono na rys. 1. Model został częściowo wypełniony wodą, a następnie umieszczono w nim jednorodny, drobny piasek. Ustalano stałą różnicę zwierciadła wody po obu stronach przegrody i utrzymując ją, zmierzono wydatek wody przepływającej. Następnie wprowadzono barwnik przy samej powierzchni piasku i mierzono czas w którym barwnik przepłynie na drugą stronę przegrody. Badanie powtórzono trzy razy, zmieniając miejsce podania barwnika. Drogę przepływu barwnika zaznaczano na ścianie modelu, a następnie skopiowano je na przezroczystą folię.