141 HYA (Hydraulika)

Transkript

1 ČVUT v Praze, fakulta stavební katedra hdraulik a hdrologie (K141) Přednáškové slid předmětu 141 (Hdraulika) verze: 9/28 K141 FSv ČVUT Tato webová stránka nabízí k nahlédnutí/stažení řadu pdf souborů složených z přednáškových slidů předmětu 141 (Hdraulika) vučovaného na fakultě stavební ČVUT v Praze studentům bakalářského směru Stavební inženýrství. Nabízené slid jsou dílem kolektivu autorů, zaměstnanců katedr hdraulik a hdrologie (K141) FSv ČVUT v Praze. Soubor slidů je základní učební pomůckou předmětu 141 a je volně přístupný pro učební potřeb studentů předmětu. Jiné použití slidů nebo jejich částí bez přesné citace online zdroje (nejlépe dle ČSN ISO 69-2) považuje autorský kolektiv za plagiátorství. K141 Copright

2 Proudění podzemní vod

3 Podzemní voda krstalická a strukturní voda vázaná fzikálně-chemick adsorpční vázaná molekulárními silami na povrchu částic hgroskopická (pevně vázaná) obalová (volně vázaná) volná voda kapilární vplňuje kapilární pór gravitační v nekapilárních pórech, pohb vlivem tíže, vtváří volnou hladinu (freatická voda) nad nepropustným podložím - zvodnělé (vodonosné) hornin - (zvodně) mocnost zvodnělé vrstv poloha hladin isohdrohps napjatá (artézská) voda vodní pár v nevplněných pórech Proudění podzemní vod 2

4 Filtrační zákon voda prosakuje pór zemin, zpravidla laminární pohb filtrační rchlost (abstraktní) S fiktivní průtočná plocha pórovitost zemin (zpravidla se udává v %) m - objemová hmotnost vzorku, - hustota skutečná rchlost Darcho filtrační zákon m P 1 ρ v Q PS v f ki v f v f Pv pro lamin. proudění Re f < Re fk k součinitel propustnosti (filtrační součinitel, hdr. vodivost), i sklon hladin (tlakové čár) 1 v fdef Ref,75P,23 ν ν - kinemat. viskosita, d ef - střední zrno zvodně, Re fk = 7 1 Q S Proudění podzemní vod 3

5 Filtrační součinitel závisí na: zrnitosti, tvaru zrn, viskositě (teplotě) stanovení: čerpací zkouška, laboratorní zkoušk, empirické vzorce orientační hodnot k [m den -1 ]: hrubý písek 1 2 střední písek 2 1 jemný písek, kprá písčitá hlína 1 1 písčitá hlína ulehlá,1,5 hlína,1,1 jíl pro k < praktick vodotěsná zemina Proudění podzemní vod 4

6 Rovinné proudění řešení: pro měrný (specifický) průtok q [m 3 s -1 m -1 ] rovnoměrné: proudnice rovnoběžné hdraulický sklon pro všechna proudová vlákna totožný, i i rchlost v celém profilu stejná, q vf k i nerovnoměrné: v libovolném bodě na svislici u d k dl ki f v f Dupuitův zákon: při rovnoměrném i nerovnoměrném (plnule se měnícím) proudění je filtrační rchlost dána sklonem hladin Proudění podzemní vod 5

7 Nerovnoměrné proudění na vodorovném podloží: i d v f k q Sv f k d d q i 1 d 2 d po integraci q k l L 2q x k 2q k C 1 2 L hladina je kvadratická parabola pro vodorovné podloží jen křivka snížení Proudění podzemní vod 6

8 Nerovnoměrné proudění na skloněném podloží: v nekonečnu q Sv, v obecném průřezu f k i i i d takže q Sv f ki d k i ki d i i substituce d d takže i i a po integraci d i d 1 1 i d i d d d C ix ln1 1 i x ln 1 Proudění podzemní vod, pro x = je = 1 x d křivka vzdutí d 1 křivka snížení 7

9 Jímání podzemní vod svislé (studn) úplné studn neúplné vodorovné (zářez, drén, galerie) občejné účel: jímání pitné vod (též umělá infiltrace) odvodnění stavebních jam, odvodnění staveb artézské odvodnění pozemků ochranná opatření proti šíření polutantů hdraulické clon (letiště, Slovnaft,...) zářez drén Proudění podzemní vod 8

10 Řešení úplné studně nesmí docházet k vplavování zrn zemin max. filtrační rchlost na plášti studn v f,k ; 3 podle Gavrilenka a Abramova v [m.den -1 f, k 65 k ] dosah účinnosti studn R podle Kusakina R 575z ky válcovou plochou S 2x při sklonu hladin i d přitéká d Q Sfvf 2 kx Q d 2 k x pro Q = konst. x Q 2 d 2k x původní hladina 2 ln r k r Q Y x z r x Q R d Výpočet odběru vod: uvažujeme x = R, =Y Q Proudění podzemní vod 9

11 Řešení jímání vod zářezem/štolou řešení vchází z rovnice pro tvar hladin při nerovnoměrném pohbu na vodorovném podloží 2 2 2q 1 2 L k 1 = Y, 2 =, L = R R =? Y 2 2 q k 2R Y Y q k ip R 2 ip celková vdatnost: Q 2qL z L z délka zářezu/štol i p : Q štěrk, hrubý písek R i p Y,3-,6 písek,2-,5 písčité hlín,5-,1 jíl. zemin,1-,15 jíl,15-,2 Proudění podzemní vod 1