Współczynnik filtracji

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Współczynnik filtracji charakteryzuje zdolność przesączania wody będącej w ruchu laminarnym przez skały porowate i jest miarą przepuszczalności hydraulicznej skał (gruntów). Przesączanie odbywa się siecią kanalików utworzonych z porów gruntowych. Grunt stawia opór przesączającej się wodzie, opór ten i współczynnik filtracji zależy od właściwości gruntu:

Współczynnik filtracji jest miarą przepuszczalności wyłącznie dla wody i nie powinno się go stosować w przypadku innych płynów, do których odnosi się współcześnie stosowana wersja formuły Darcy'ego.

Wyznaczanie współczynnika filtracji[edytuj | edytuj kod]

Metoda wzorów empirycznych[edytuj | edytuj kod]

Należy uznać skład granulometryczny, posiadać wykres uziarnienia i wartość porowatości gruntu. Uzyskuje się tą metodą wartości orientacyjne.

Metody laboratoryjne[edytuj | edytuj kod]

Przy użyciu aparatów filtracyjnych różnej konstrukcji – ze stałym i ze zmiennym spadkiem hydraulicznym. Aparaty ze stałym spadkiem stosuje się do gruntów dobrze przepuszczalnych a ze zmiennym do słabo przepuszczalnych. Badania przeprowadza się na próbkach o strukturze nienaruszonej lub naruszonej. Wyniki badań otrzymane na próbkach o strukturze nienaruszonej są zbliżone do wyników badań polowych w warunkach naturalnych. Podczas pomiarów współczynnika filtracji należy określić temperaturę przesączającej się wody. Ze wzrostem temp cieczy zmniejsza się lepkość i zwiększa prędkość przepływu:

kT=k10*(0,7+0,03T)

kT – wsp. filtracji uzyskany dla wody o temp. T [st.C]

k10 – zredukowany współczynnik filtracji w odniesieniu do temp. wody 10 st.C

Pomiar ze stałym spadkiem hydraulicznym[edytuj | edytuj kod]

Badanie polega na przepuszczeniu wody przez próbkę o znanych wymiarach geometrycznych i na pomiarze wydatku oraz spadku hydraulicznego. Współczynnik filtracji wyznacza się ze wzoru Darcy’ego:


 k={Q \over {F*I}}


(gdzie: Q-wydatek,  Q={V \over t}={v*F} , F-powierzchnia przekroju, I-spadek hydrauliczny,  I=\frac {\Delta h}{l} ,
V-objętość [m3], t – czas [s], v – prędkość filtracji [m/s], h-różnica poziomów [m], l-długość pozornej drogi filtracji liczona w linii prostej od jej początku do końca, niezależnie od krętości kanałów porowych [m])

W aparacie do pomiaru możliwy jest przepływ wody przez próbkę w kierunku z góry na dół i odwrotnie. Istnieje możliwość zmiany kierunku przepływu w trakcie badania. Powolne doprowadzanie wody do próbki od dołu ma na celu usuniecie powietrza z porów gruntu. Badanie wykonuje się dla kilku różnych spadków hydraulicznych, nie zmieniających się w trakcie badania (po 2-3 powtórzenia).

Pomiar ze zmiennym spadkiem[edytuj | edytuj kod]

W aparatach tego typu istnieje możliwość dużych spadków hydraulicznych, co ma szczególne znaczenie przy filtracji przez grunty słabo przepuszczalne. W gruntach tych w przypadku całkowitego wypełnienia porów gruntu wodą związaną ruch wody jest możliwy po przekroczeniu spadku początkowego I0. Pomiaru dokonuje się w aparacie filtracyjnym obserwując opadanie poziomu wody w rurce o przekroju f w czasie ti poziom wody obniży się z wysokości h0 do h1. Utrzymując dolna wodę na poziomie przekroju C, ciśnienie piezometryczne w tym przekroju będzie równało się 0. W tym przypadku prędkość filtracji zmienia się w czasie, w zależności od wysokości H czyli wysokości położenia zwierciadła wody w rurce w danym momencie czasu.


 v={k* \frac {h}{l}}

.

Metody polowe[edytuj | edytuj kod]

Dają najbardziej miarodajne wyniki. Są najkosztowniejsze i pracochłonne. Do polowych metod należą: próbne pompowanie studni z otworami obserwacyjnymi, próbne pompowanie bez otworów obserwacyjnych, krótkotrwałe pompowanie studni, bezpośredni pomiar przepływu i otworu wiertniczego, zalewanie szurfów i szybików, sczerpywanie.

Literatura[edytuj | edytuj kod]

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przepuszczalność (hydrodynamika) Prawo Darcy'ego

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

http://hydrohelper.eu/Formula/Index strona z wzorami służącymi do obliczania współczynników filtracji w warstwie o napiętym oraz swobodnym zwierciadle wody.