Виды  и  законы  движения   подземных вод  в горных  породах  и  пластах

Главными видами движения подземной воды в горных породах и пластах являются процессы фильтрации и инфильтрации.

Процесс фильтрации – это механическое движение свободной воды под действием градиента напора в порах и трещинах горных пород в условиях их полного заполнения этой водой. Физико-химические взаимодействия в этом случае не рассматриваются.

В зоне аэрации наблюдается процесс инфильтрации -  это механическое движение в условиях неполного насыщения пор свободной  и  физически связанной водой под действием гидростатического давления и молекулярно-капиллярных сил.

К основным гидродинамическим характеристикам  подземных вод относят следующие.

Расход потока подземных вод  Q – характеризует количество свободной воды, движущейся через поры и трещины горных пород образующих водоносный пласт, измеряется в м3 в сутки.

Скорость фильтрации  V, измеряется в метрах в сутки, она определяется как 

V=Q/F,                                                                                  (4.1)
здесь F- площадь поперечного сечения потока, перпендикулярно к которому движется вода.

Гидродинамический напор Н – это основная сила в зоне полного насыщения. Действие этой силы оценивается градиентом напора I, который создается разностью напоров DН, действующих на принятой длине участка фильтрации L,

I=DН/L                                                                                  (4.2)
Коэффициент фильтрации k – оценивает величину внутреннего сопротивления применительно к движению воды в порово-трещинном пространстве. Величина k зависит от свойств фильтрующейся воды и структуры порово-трещинного пространства.

Фильтрация описывается в общем виде уравнением Дарси

Q=VF=kIF                                                                            (4.3)
Оно устанавливает линейную зависимость между расходом потока и градиентом напора, характеризует стандартную (установившуюся) фильтрацию и получило название закона Дарси.

Согласно уравнению (4.3) расход потока подземных вод зависит от свойств среды, через которую идет фильтрация, пропорционален площади поперечного сечения потока и градиенту напора по направлению движения, который определяется уравнением (4.2).

Скорость фильтрации можно выразить из уравнения Дарси:

V=kI                                                                                      (4.4)             От сюда видно,что она является расчетной величиной и не учитывает наличие скелета породы.