TŁOKOWY MODEL FILTRACJI W STREFIE NIEPEŁNEGO NASYCENIA

ISBN: 0860-097X-353

188 stron
format: B5
oprawa: miękka
Rok wydania: 2007

Celem opracowania jest przede wszystkim szeroko rozumiana ocena wartości tłokowego modelu infiltracji jako narzędzia do obliczeń inżynierskich i hydrologicznych. Sama ocena została poprzedzona szczegółowym opisem badanego procesu, co pozwoliło zrozumieć jego istotę i ocenić dokonywane uproszczenia. Model został zaprezentowany w swojej formie klasycznej, przy czym przedstawiono wszystkie jego możliwe zastosowania do opisu różnych podstawowych rodzajów filtracji w warunkach niepełnego nasycenia. Na podstawie fizycznego opisu procesu określone zostały również warunki stosowalności modelu. Dzięki nim zaproponowano także pewne udoskonalenia lub uzupełnienia.

SPIS TREŚCI

Przedmowa

Ważniejsze oznaczenia1. Wprowadzenie1.1. Infiltracja w procesie obiegu wody1.2. Infiltracja jako przepływ w ośrodku porowatym1.3. Rola infiltracji w kształtowaniu spływu powierzchniowegoi podpowierzchniowego1.4. Rola infiltracji w kształtowaniu odpływu podziemnego2. Warunki filtracji w strefie niepełnego nasycenia2.1. Wody porowe2.2. Własności filtracyjne gruntu w strefie niepełnego nasycenia2.2.1. Wilgotność gruntu2.2.2. Wysokość wzniosu kapilarnego2.2.3. Współczynnik filtracji2.3. Charakterystyka wilgotności2.3.1. Wzory empiryczne2.3.2. Wzór van Genuchtena2.3.3. Funkcja logistyczna2.3.4. Porównanie wzorów empirycznych2.3.5. Histereza wilgotności2.3.5.1. Przyczyny histerezy2.3.5.2. Krzywe skanujące2.4. Charakterystyka przewodności2.4.1. Zależność wilgotnościowa2.4.2. Zależność ciśnieniowa2.5. Ruch wody w gruncie w strefie aeracji2.5.1. Wzajemna zależność ruchu powietrza i wody2.5.2. Eksperymentalne prawa ruchu wód gruntowych2.5.3. Formuła Buckinghama-Darcy‘-ego2.5.4. Dyfuzja wilgoci2.6. Równania ruchu wód gruntowych2.6.1. Założenia upraszczające2.6.2. Równanie ciągłości przepływu2.6.3. Równania filtracji2.6.3.1. Równanie Buckinghama2.6.3.2. Równanie przewodnictwa2.6.3.3. Dobór równania filtracji2.6.3.4. Różniczkowa pojemność wodna gruntu2.6.4. Pole i warunki jednoznaczności rozwiązania2.7. Infiltracja jako proces filtracji2.7.1. Przyczyny infiltracji2.7.2. Etapy rozwoju infiltracji2.7.3. Rozkład wilgotności za frontem zwilżania2.7.4. Infiltracja w gruncie niejednorodnym2.8. Eksperymentalne badania ruchu w strefie aeracji2.8.1. Badania infiltracji przeprowadzone przez Rubina2.8.2. Dane Zaradnego2.8.3. Dane Staple‘-a2.8.4. Dane Philipa2.8.5. Dane dla osuszania gruntu3. Hydrauliczny opis filtracji w strefie niepełnego nasycenia3.1. Uproszczenia stosowane przy rozwiązaniach analitycznych3.1.1. Rodzaje rozwiązań analitycznych3.1.2. Rozwiązanie kwazianalityczne Philipa3.1.3. Model tłokowy3.2. Nawilżanie gruntu3.2.1. Model infiltracji nasyconej Greena-Ampta3.2.1.1. Wysokość ssania na froncie zwilżania3.2.1.2. Zatopienie powierzchni gruntu3.2.1.3. Ograniczone zasilanie powierzchni gruntu3.2.1.4. Przebieg wysokości hydraulicznej w kolumnie gruntu3.2.2. Obliczanie infiltracji nienasyconej3.2.3. Reżimy infiltracji3.2.4. Czynny wznios kapilarny3.2.5. Obliczanie przepływu poziomego w strefie niepełnego nasycenia3.3. Osuszanie gruntu3.3.1. Tłokowy model osuszania o ostrym froncie3.3.1.1. Prędkość filtracji w kolumnie gruntu3.3.1.2. Rozwiązanie ciągłe3.3.1.3. Rozwiązanie nieciągłe3.3.1.4. Przebieg wysokości hydraulicznej w kolumnie gruntu3.3.1.5. Weryfikacja modelu3.3.1.6. Bierny wznios kapilarny3.3.1.7. Warunki wystąpienia redystrybucji wilgoci3.3.2. Kinematyczny model infiltracji z osuszaniem3.3.2.1. Rozwiązanie modelu kinematycznego metodącharakterystyk3.3.2.2. Prędkość ruchu frontu zwilżania w modelukinematycznym3.3.2.3. Weryfikacja kinematycznego modelu osuszania3.4. Front zwilżania3.4.1. Profil wilgotnościowy frontu zwilżania3.4.2. Weryfikacja wzoru na kształt frontu zwilżania3.4.2.1. Weryfikacja wzoru na kształt frontu dla różnych gruntów3.4.2.2. Weryfikacja wzoru na kształt frontu dla różnychwilgotności początkowych3.4.2.3. Weryfikacja wzoru na kształt frontu dla różnychwielkości zasilania3.4.2.4. Weryfikacja wzoru na kształt frontu dla różnychgłębokości zatopienia powierzchni3.4.2.5. Weryfikacja wzoru na kształt frontu dla różnychkierunków infiltracji3.4.2.6. Wnioski3.4.3. Poprawność modelu tłokowego3.4.4. Model tłokowy o rozmytym froncie3.4.5. Weryfikacja modelu tłokowego3.4.5.1. Weryfikacja modelu tłokowego dla infiltracji3.4.5.2. Weryfikacja modelu tłokowego dla filtracji poziomej3.4.5.3. Weryfikacja modelu tłokowego dla podsiąku kapilarnego3.4.5.4. Weryfikacja modelu tłokowego o rozmytym fronciedla redystrybucji wilgoci3.5. Odpływ do warstwy wodonośnej3.5.1. Dynamiczny wznios kapilarny3.5.1.1. Dynamiczny wznios kapilarny przy nawilżaniu3.5.1.2. Dynamiczny wznios kapilarny przy osuszaniu3.5.2. Nawiązanie kontaktu hydraulicznego ze strefą saturacji3.6. Infiltracja nieustalona3.6.1. Założenia modelu3.6.2. Dyskretny przebieg procesu ciągłego3.6.3. Infiltracja przy wzroście zasilania3.6.4. Infiltracja przy spadku zasilania3.6.5. Propagacja frontu zwilżania3.6.5.1. Powstanie nowego frontu3.6.5.2. Nakładanie się frontów3.6.5.3. Rozpłynięcie się frontu3.6.6. Zasilanie wód podziemnych3.6.6.1. Natężenie zasilania wód podziemnych3.6.6.2. Prędkość infiltracji przez strefę aeracji3.6.7. Infiltracja z rozmytym frontem3.6.8. Przykład zastosowania opisu tłokowego infiltracji nieustalonej4. Zastosowanie hydraulicznego opisu filtracji w strefie aeracji4.1. Infiltracja w gruncie uwarstwionym4.1.1. Infiltracja nasycona4.1.2. Infiltracja nienasycona przy spadku przewodności gruntu4.1.3. Infiltracja nienasycona przy wzroście przewodności gruntu4.2. Hydrodynamiczny model odpływu ze zlewni4.2.1. Założenia do obliczeń infiltracji4.2.2. Spływ powierzchniowy4.2.3. Spływ podpowierzchniowy4.3. Inne praktyczne zastosowania modelu tłokowego4.3.1. Lewarowanie kapilarne4.3.2. Zasilanie systemu drenażowego w czasie osuszania gruntu5. PodsumowanieLiteraturaStreszczeniaSpis rysunkówSpis tabel