Vattenflöde i mättade och omättade jordar

Läs den här artikeln för att lära dig om flödet av vatten i mättade och omättade jordar.

Vattenflöde i mättade jordar:

Vi vet att grundvatten i stor utsträckning är dolt och kan inte ses och förstås som ytvatten. Lagring av grundvatten i mättad zon eller grundvattenreservoar utgör emellertid en betydande del av de totala vattenresurserna. I vissa avseenden liknar grundvattenreservoarerna ytvattenbehållare. De har också en särskild kapacitet och måste ha utsläpp och laddning. Vattenflödet i mättad jordzon regleras primärt av Darcy's lag som säger att flödeshastigheten genom ett poröst medium är proportionellt mot den första kraften i hydraulisk gradient.

Det kan uttryckas som:

V = K i

eller Q = KA i

Där Q är mängden vatten som flyter i jorden.

om det är en konstant, beror det på porositet och permeabilitet i jorden och kallas materialets permeabilitetskoefficient eller hydraulisk ledningsförmåga.

jag är förlusten av huvud per enhet längd eller hydraulisk gradient,

Matematiskt i = h ₁ - h ₂ / L

V är hastighet av vatten i marken

och A är tvärsnittsarea genom vilket vattnet rinner.

Vid härledningen av denna ekvation antog Darcy att det finns ett antal kapillärrör i jordar genom vilket vatten passerar på samma sätt som det passerar genom rör. Eftersom hastigheten i det laminära flödet också är proportionellt mot den första effekten av hydraulisk gradient, är flödet som följer Darcys lag i huvudsak laminärt. Genom att använda samma analogi som flödet genom rören kan Reynolds nummer användas som ett index för att bestämma tillämpningsområdet för Darcys lag.

Reynolds tal uttrycks som

R = Vd / y

där V är flödeshastighet

d är medelkorns diameter

y är vätskans kinematiska viskositet

γ = μ / ρ = Vätskans dynamiska viskositet / Vätskets densitet

Man har sett att i naturligt och konstgjort sandigt medium med likformig kornstorleksavvikelse från flöde från laminärt tillstånd till turbulent tillstånd börjar för värden på R mellan 1 och 10 beroende på formen och intervallet av kornstorlek. Nästan i alla fall kan grundvattenflödet ses som laminärt och följaktligen lyda Darcys lag.

I rörbrunnar, även där pumpningshastigheten är ganska hög, följer flödet Darcys lag upp till brunnsytan. Men vid brunnsytan. Det kan tendera att bli turbulent på grund av höga pumphastigheter. Observationen av vattenbordet kan vara mycket enkelt och rätt noggrant genom att man noterar nivåerna i floderna, strömmarna och befintliga brunnar.

Flöde av vatten i omättade jordar:

Darcys lag för flöde av vatten genom mättade jordar håller också bra för omättade jordar Vatten strömmar alltid i riktning mot minskande energi. Således är ekvationen V = ki också sann för torrmättade jordar. Till skillnad från mättad jord minskar tvärsnittsytan av flödet eftersom fuktinnehållet är mindre.

Det sänker också permeabilitetshastigheterna. En annan komplikation m omättad jord handlar om att mäta negativt tryck. För mättade jordar kan energi mätas mycket bekvämt genom att man sätter in piezometerrör i jorden. I omättad jordmassa förutom vattenflödet finns det också ångflöde. Det är mycket svårt att mäta ångflödet genom jorden. Ångflödet ökar med minskning av markens fukthalt. Därför är det inte möjligt att göra någon perfekt analys av flödet av vatten genom omättad jordzon.