Voda u tlu

GRAEVINSKI FAKULTET SVEUILITA U RIJECI

VODA U TLU

- postoji kao -

TEMELJNA VODA

ZATVORENA KAPILARNA VODA

OTVORENA KAPILARNA VODA

ADHEZIJSKA VODA


-PODRUJE ADHEZIJSKE VODE ima vode u porama, ali se ona dri samo na kontaktima meu zrncima

-PODRUJE OTVORENE KAPILARNE VODE pore su samo djelomino ispunjene vodom

-PODRUJE ZATVORENE KAPILARNE VODE sve pore su ispunjene vodom (zbog kapilarnog dizanja)

-PODRUJE TEMELJNE VODE sve pore su potpuno ispunjene vodom


Shema toka vode kroz tlo:

h

h - RAZLIKA RAZINE

(RAZLIKA POTENCIJALNE ENERGIJE)

L

Voda tee kroz tlo s mjesta vieg prema mjestu nieg visinskog potencijala, brzinom (v) koja ovisi o propusnosti tla (propusnost tla je

odreena koeficijentom propusnosti k).

Brzine kretanja podzemne vode su tako male da se kinetika energija moe zanemariti.


DARCY-ev ZAKON TEENJA:

fiktivna brzina toka kroz tlo proporcionalna je gradijentu tlaka:

v = ki [ cm/s ]

v fiktivna brzina teenja v = q/A [ cm/s ]

q protok vode [ cm3/s ]

A povrina tla kroz koje voda tee [ m2 ]

i hidrauliki gradijent i = h/L

h razlika razine vode na ulazu i izlazu promatranog podruja [ cm ]

L duljina puta vode kroz tlo [ cm ]

k koeficijent propusnosti mjeri se u laboratoriju ili in-situ

(varira 102 ~ 10-7 cm/s -krupni ljunak do glina)


ODREIVANJE KOEFICIJENTA PROPUSNOSTI (u

laboratoriju):

Metodom uz

promjenjiv

pad

2/1log**

**3,2 hh

dtA

Lak

htA

LQk

**

*

Metodom uz

konstantan

pad


- vea je od fiktivne (v) jer tok vode u tlu postoji samo kroz pore (n), a ne

kroz itav promatrani presjek (povrine A). Osim toga tok vode kroz tlo je

krivolinijski, a ne pravolinijski kako ga

pretpostavlja vrijednost hidraulikog gradijenta (i) pa je stvarna brzina toka

vode kroz tlo razliita od efektivne po smjeru i brzini.

scmn

v

An

qvs /

n = relativni porozitet

Efektivna brzina toka vode (vs) kroz tlo:


TOK VODE KROZ TLO - opisan pomou strujne mree

Strujna mrea se moe odrediti:

Modelskim ispitivanjem (eksperimentalne metode)

Grafikom aproksimacijom Numerikom aproksimacijom (MKE ili MKR)

Proraun protoka i tlaka vode u razliitim tokama sustava za opi sluaj zahtijevaju poznavanje sloene funkcije potencijala

Za ravninsko teenje, uz pretpostavku da je tlo homogeno propusno, polje potencijala dano je Laplace-ovom diferencijalnom jednadbom:

02

2

2

2

y

hk

x

hk yx


U jednostavnijim sluajevima Laplace-ova jednadba ima analitika rjeenja koja predstavljaju dvije familije meusobno ortogonalnih krivulja koje zajedno formiraju strujnu mreu:

EKVIPOTENCIJALE - linije konstantnog potencijala (odreuju podruja istog potencijala h).

STRUJNICE definiraju nain strujanja (strujne kanale)


GRAFIKA APROKSIMACIJA FUNKCIJE POTENCIJALA

(cilj je nacrtati to toniju strujnu mreu)


CRTE STRUJNE MREE ISPOD BRANE:


UVJETI STACIONARNOG TEENJA:

1) Voda tee stacionarno (za svako vrijeme t protok je isti, tj. razina vode u akumulaciji sa skice ne opada)

2) Voda je nestiljiva (promjene volumena uslijed promjene naprezanja se zanemaruju)

3) Ubrzanje vode i sile uslijed ubrzanja se zanemaruju

4) Tok vode ne mijenja strukturu tla


PROTOK izmeu dvije strujnice mora zbog kontinuiteta tekuine biti jednak:

uqqq ......21

1

1

111111 1 b

l

hkbikbvbvAvq

1

1

11 b

l

hkq

2

2

22 b

l

hkq

.

/

2

2

1

1

2

2

21

1

1

2

2

21

1

1

constl

b

l

b

l

b

bl

hb

l

h

kbl

hkb

l

hk

n

n

Odreujemo protok u polju a1b1c1d1:

q1=q2

-ukoliko se crta mrea s konstantnom

razlikom potencijala h


- odnos b/l mora biti konstantan!

(obino iznosi 1; kvadratina mrea)

- ekvipotencijale i strujnice se sijeku pod pravim kutom u cijelom

podruju!!

ISPRAVNA MREA:

Documents

Voda u tlu