Vannstrøm i mettet og umettet jord

Les denne artikkelen for å lære om vannstrømmen i mettede og umettede jordarter.

Vannstrøm i mettet jord:

Vi vet at grunnvannet stort sett er skjult og ikke kan sees og forstås som overflatevann. Lagring av grunnvann i mettet sone eller grunnvannsreservoar utgjør imidlertid en vesentlig del av de totale vannressursene. I noen henseender er grunnvannreservoarene lik reservoarer for overflatevann. De har også en spesiell kapasitet og må ha utslipp og lade opp. Vannstrømmen i mettet sone i jord styres primært av Darcys lov som sier at hastigheten av strømning gjennom et porøst medium er proporsjonalt med den første kraften til hydraulisk gradient.

Det kan uttrykkes som:

V = K i

eller Q = KA i

Hvor Q er mengden vann som strømmer i jorden.

hvis det er en konstant, avhenger det av porøsitet og permeabilitet i jorda og kalles permeabilitetskoeffisient eller materialets hydrauliske konduktivitet.

jeg er tap av hode per lengde eller hydraulisk gradient,

Matematisk i = h ₁ - h ₂ / L

V er hastigheten på vann i jord

og A er et tverrsnittsareal gjennom hvilket vannet strømmer.

Ved å utlede denne ligningen antok Darcy at det er antall kapillærrør i jord gjennom hvilket vann passerer på samme måte som det passerer gjennom rør. Siden hastigheten i laminarstrømmen også er proporsjonal med den første kraften til hydraulisk gradient, er strømmen som adherder Darcys lov, hovedsakelig laminær. Ved å bruke samme analogi som strømmen gjennom rør, kan Reynolds tall brukes som en indeks for å bestemme bruken av Darcys lov.

Reynolds tall er uttrykt som

R = Vd / y

hvor V er strømningshastighet

d er gjennomsnittlig korndiameter

y er kinematisk viskositet av væsken

γ = μ / ρ = Dynamisk viskositet av væske / Densitet av væske

Det har blitt sett at i naturlig og kunstig sandig medium med jevn kornstørrelsesavvik fra strømning fra laminær tilstand til turbulent tilstand starter for verdier på R mellom 1 og 10 avhengig av formen og spekteret av kornstørrelse. Nesten i alle tilfeller kan grunnvannstrømmen anses å være laminær og følgelig adlyd Darcys lov.

I rørbrønner også hvor pumpesatsene er ganske høye, holder strømmen opp Darcys lov opp til brønnflaten. Men i brønnen ansiktet. Det kan ha en tendens til å bli turbulent på grunn av høye pumpestrømmer. Observasjonen av vanntabellen kan være veldig enkelt og ganske nøyaktig gjort ved å merke nivåene i elver, bekker og eksisterende brønner.

Vannstrøm i umettede jordarter:

Darcys lov for vannstrøm gjennom mettet jord er også bra for umettede jordarter Vann strømmer alltid i retning av redusert energi. Dermed er ligningen V = ki også sant for umettet jord. I motsetning til mettet jord blir tverrsnittsflaten redusert siden fuktighetsinnholdet er mindre.

Det senker også permeabilitetshastighetene. En annen komplikasjon m den umettede jorda handler om å måle negativt trykk. For mettede jordarter kan energi meget bekvemt måles ved å sette inn piezometerrør i jorda. I umettet jordmasse i tillegg til vannstrømmen eksisterer det også dampstrøm. Det er svært vanskelig å måle dampstrømmen gjennom jorda. Dampstrømmen øker med nedgang i fuktighet i jorda. Derfor er det ikke mulig å gjennomføre en perfekt analysebehandling av vannstrømmen gjennom umettet jordsone.