PODZEMNÍ VODA. J. Pruška MH 9. přednáška 1

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "PODZEMNÍ VODA. J. Pruška MH 9. přednáška 1"

Adéla Bílková
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 PODZEMNÍ VODA Komplikuje a zhoršuje geologické podmínky výstavby Ovlivňuje fyzikálně- mechanické vlastnosti Je faktorem současných geodynamických procesů Komplikuje zakládání staveb Podzemní stavby mění ustálený režim podzemních vod J. Pruška MH 9. přednáška 1

2 Úlohy IG průzkumu Zjistit výskyt podzemní vody Určit hydraulické parametry zvodnělé oblasti Zjistit režim podzemních vod a směr proudění Určit agresivitu podzemních vod Prognóza vlivu stavby na režim podzemní vody Návrh případného odvodnění J. Pruška MH 9. přednáška 2

3 Oběh vody v přírodě 1 propustné prostředí 2. hydrogeologický poloizolátor 3. puklinové prostředí 4. HPV 5. výpar 6. pohyb mraků s deštěm (od moře na kontinent) 7. srážky 8. studna 9. pramen J. Pruška MH 9. přednáška 3

4 Hydrogeologický kolektor geologické prostředí jež akumuluje a vypouští podzemní vodu, patří sem * pórovité prostředí (zeminy, málo stmelené horniny) * puklinové prostředí (rozpukané skalní horniny) * krasové prostředí (skrasovatělé karbonatické horniny) * puklinovo krasové prostředí J. Pruška MH 9. přednáška 4

5 Hydrogeologický poloizolátor geologické prostředí, přes které protéká podzemní voda do okolního hydrogeologického kolektoru jen za určitých tlakových podmínek Hydrogeologický izolátor geologické prostředí, které není schopné akumulovat a vypouštět podzemní vodu, patří sem poloskalní horniny jílovité břidlice, jíly, masivní nerozpukané horniny J. Pruška MH 9. přednáška 5

6 Zvodeň Zvodeň (nádrž podzemních vod) je hydraulicky spojitá oblast schopná akumulovat, vést a vypouštět gravitační podzemní vodu od místa vsakování do místa výstupu (ať už přírodního či umělého např. čerpání). Určení umístění zvodně a jejích hydrogeologických parametrů je poměrně složitá úloha J. Pruška MH 9. přednáška 6

7 Vadózní oběh podzemní vody mělký oběh podzemní vody probíhající pouze v lokální odvodňované (erozní) oblasti, tvořené jezery, řekami, potoky apod. Pokud je přírodní doplňování vody větší než odtok (drénování) podzemní vody, podzemní voda se akumuluje a její hladina stoupá. J. Pruška MH 9. přednáška 7

8 Profundní oběh podzemní vody hlubinný oběh podzemní vody zasahující do hloubky stovek metrů a vyznačující se pomalým oběhem a pomalou výměnnou podzemní vody J. Pruška MH 9. přednáška 8

9 Fyzikálně-chemické vlastnosti podzemních vod Voda svým oběhem zemí mění svoje fyzikálně-chemické vl. Význam má interakce horninapodzemní voda Vliv rozpouštění okolní horniny Oxidace Hydrolýza J. Pruška MH 9. přednáška 9

10 Určuji : Barvu Zápach Vůní Teplotu Elektrickou vodivost Chemický rozbor J. Pruška MH 9. přednáška 10

11 Chemický rozbor Zjišťuje rozpuštěné soli ve vodě nejčastěji iontové formě v mg l -1 Nejčastěji se určují: Kationty Ca 2+, Mg 2+, Na 4, K 4, Fe 2+, Fe 3+, Mn 2+ Anionty Cl -, SO 4 2-, NO 3-, HCO 3-, NO 2 2- Celková mineralizace vody J. Pruška MH 9. přednáška 11

12 Agresivita vody agresivit a prostředí slabě agresivní středně agresivní silně agresivní Tvrdost vody N Hodnota ph Agresivní oxid uhličitý CO2 Mg +2 HH 4 + SO 4 2- (mg l -1 ) (mg l -1 ) (mg l -1 ) (mg l -1 ) do 3,0 5,0 až 6,5 4 až 15 od 1000 od 100 do od 250 do do ,0 až 5,0 15 až 30 nad 2000 nad 500 od 500 do do 4,0 nad nad 1000 J. Pruška MH 9. přednáška 12

13 Hydrofyzikální vlastnosti Propustnost Koeficient průtoku Objemová stlačitelnost geologického prostředí Koeficient kapacity Difuzivita J. Pruška MH 9. přednáška 13

14 koeficient průtoku charakterizuje schopnost zvodnělé vrstvy propouštět kapalinu či plyn, pro homogenní izotropní prostředí je dán vztahem: T = kb kde T koeficient průtoku k koeficient filtrace b mocnost zvodnělé vrstvy J. Pruška MH 9. přednáška 14

15 Objemová stlačitelnost geologického prostředí Koeficient objemové stlačitelnosti geologického prostředí vyjadřuje změnu původního objemu prostředí vyvolanou změnou tlaku o jednu jednotku (Pa).: β v kde = 1 V dv dp V původní objem prostředí dv změna objemu dp změna tlaku J. Pruška MH 9. přednáška 15

16 Koeficient kapacity Koeficient kapacity vyjadřuje kapacitu zvodnělé vrstvy, tedy její schopnost akumulovat či propouštět vodu v závislosti na výšce hladiny podzemní vody. Koeficient kapacity je bezrozměrná veličina a pro podzemní vodu s volnou hladinou je dán vztahem: S = S + n v S kde S v koeficient kapacity S s = S s /b b mocnost zvodnělé vrstvy n aktivní pórovitost Aktivní pórovitost je pórovitost oblasti, z které vytéká či do které přitéká voda při kolísání hladiny podzemní vody J. Pruška MH 9. přednáška 16

17 Difuzivita Difuzivita je poměr koeficientu průtoku T a kapacity S v.pro prostředí o volné hladině podzemní vody je vyjádřena vztahem: D = T S = kb n v kde D difuzivita S v koeficient kapacity k koeficient filtrace b mocnost zvodnělé vrstvy n aktivní pórovitost J. Pruška MH 9. přednáška 17

18 Podzemní vody v pórovitém prostředí: Podzemní vody v pórovitém prostředí: Propouštět podzemní vodu může jen pórovité prostředí - zeminy (nezpevněné sedimenty). Pro posouzení zvodnění zemin je nutné znát jejich zrnitost, pórovitost nebo účinnou pórovitost, koeficient filtrace popř. další hydrofyzikální parametry. Pohyb podzemní vody v pórovitém prostředí je velmi složitý proces, a tak se pro zjednodušení řešení nahrazuje fiktivním filtračním prouděním kapaliny plně nasyceným prostředím. Fiktivní filtrační rychlost můžeme pak zapsat následujícím vztahem: J. Pruška MH 9. přednáška 18

19 v = Q A kde Q skutečný průtok A průtočná plocha Z filtrační rychlosti se dá určit skutečná průměrná rychlost proudění v pórech, tzv. efektivní rychlost: v e f = v n kde v ef efektivní rychlost v fiktivní filtrační rychlost n účinná pórovitost J. Pruška MH 9. přednáška 19

20 U stálené proudění nastává v zemině při konstantní filtrační rychlosti a piezometrickém tlaku. V přírodních podmínkách je v pórovitém prostředí nejčastěji proudění laminární, pro které platí Darcyho filtrační zákon. Přechod od laminárního proudění k turbulentnímu je dán hodnotou Reynoldsova čísla (Re >5 až 10): R e = v s d v e f kde R e Reynoldsovo číslo v s průměrná průtoková rychlost d e efektivní průměr zrn v viskozita kapaliny (pro vodu při 18 C 1, m 2 s -1 ) J. Pruška MH 9. přednáška 20

21 Proudění podzemní vody v puklinovém prostředí Ve skalních horninách se pohybuje podzemní voda plochami nespojitosti (puklinami, trhlinami, zlomy apod.). Hydrogeologický význam ploch nespojitosti je dán jejich vznikem (genezí) a určuje se řadou charakteristik, jako jsou otevřenost, průběžnost, výplň, drsnost stěn apod. Plochy nespojitosti tvoří vzhledem k pórům v zeminách (nezpevněných sedimentech) podstatně menší síť plošných cest pro podzemní vodu, mají menší kapacitu a výrazně větší průtok. J. Pruška MH 9. přednáška 21

22 Při proudění podzemní vody puklinami navíc často dochází k vyplavování jemných částic horniny. Proudění podzemní vody puklinami je převážně turbulentní a neplatí zde Darcyho zákon. Hydrogeologicky se dá puklinové prostředí popsat pomocí koeficientu filtrace k, koeficientem průtoku T, koeficientem kapacity S v a hydraulickou vodivostí D. Určení těchto parametrů je možné většinou jen pomocí velmi náročných měřeních J. Pruška MH 9. přednáška 22

23 Proudění podzemní vody diskontinuitami Q 3 ge = H 12vL L g gravitační zrychlení e vzdálenost rovnoběžných desek v kinematická viskozita (pro vodu v = m 2 s -1 ) L délka desek ve směru proudění H L rozdíl hladin 3 λge L K = 12v T λ četnost diskontinuit g gravitační zrychlení e vzdálenost rovnoběžných desek v kinematická viskozita (pro vodu v = m 2 s -1 ) J. Pruška MH 9. přednáška 23

24 Proudění soustavou Q14 Q24 Q34 0 diskontinuit + + = Q ij = cij ( H i H j ) Q ij proudění z uzlu i do uzlu j H i hydraulická výška v uzlu i c H ij i H j = c ij H i hydraulická výška v uzlu i c ij hydraulická vodivost mezi uzly i a j H1 1 Q14 c14 Q34 H4 4 Q24 c24 H2 2 c34 H3 3 J. Pruška MH 9. přednáška 24

Podobné dokumenty

Proudění podzemní vody

Proudění podzemní vody Podpovrchová voda krystalická a strukturní voda vázaná fyzikálně-chemicky adsorpční vázaná molekulárními silami na povrchu částic hygroskopická (pevně vázaná) obalová (volně vázaná) volná voda kapilární