ФИЛЬТРАЦИЯ
Основные понятия. Фильтрацией называется движение жидкости (в частности, воды) в пористой среде. Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность земли, просачиваются вглубь, заполняя поры между частицами грунта, и образуют потоки грунтовых вод, передвигающиеся под действием сил тяжести. Потоки грунтовых вод называют фильтрационными потоками. Движение фильтрационного потока может быть равномерным и неравномерным, напорным и безнапорным.
Равномерным движением фильтрационного потока называется движение, когда уклон свободной его поверхности равен уклону подстилающего водонепроницаемого слоя i. И, наоборот, при i =1 будет неравномерное движение.
Движение фильтрационного потока будет безнапорным, если жидкость движется по наклонному непроницаемому пласту (водоупору) с образованием свободной поверхности, называемой депрессионной поверхностью, давление на которой равно атмосферному.
Движение фильтрационного потока называется напорным, если жидкость заключена между двумя непроницаемыми пластами без образования свободной поверхности.
Как всякий поток, фильтрационный поток характеризуется расходом Q, скоростью V, уклоном дна i, уклоном свободной поверхности I и поперечным сечением S.
Количество воды, проходящее через живое сечение пористой среды за единицу времени, называют фильтрационным расходом Q. Отношение расхода Q к площади живого сечения пористой среды называют скоростью фильтрации Vф. Здесь уместно заметить, что скорость фильтрации Vф меньше истинной скорости движения жидкости в порах грунта Vист, т. е. скорость фильтрации Vф—фиктивная скорость движения фильтрационного потока.
Основной закон фильтрации. Основная задача практических расчетов фильтрации — это определение скорости фильтрации Vф, расхода фильтрационного потока Q.
В 1866 г. французский ученый А.Дарси на основании анализа экспериментальных исследований открыл основной закон фильтрации:
Vф —скорость фильтрации; I—градиент фильтрации или пьезометрический уклон фильтрационного потока; k—коэффициент фильтрации, м/сут или см/с
Коэффициент фильтрации k имеет размерность скорости, характеризует водопроницаемость грунта и зависит от размера и формы частиц грунта, степени их однородности и пористости, температуры жидкости.
| Наименование грунта | k, см/с | Наименование грунта | k, см/с |
| Глина Суглинок Супесь Иловатые грунты | 1,10-7 1,10-7…1,10-5 1,10-5…1,10-3 1,10-3…1,10-2 | Мелкозернистый песок Среднезернистый песок Крупнозернистый песок Гравий и галька | 1,10-4…1,10-3 1,10-3…1,10-2 1,10-2…1,10-1 1,10-1…1,10 |
Фильтрационный расход можно определить по формуле
S - площадь живого сечения фильтрационного потока.