Лекция 7
62.Линейный закон фильтрации
Закон Дарси формулируется следующим образом: количество воды Q,
просачивающейся через породу в единицу времени, пропорционально величине
падения напора при фильтрации Н и площади поперечного сечения породы S и
обратно пропорционально длине пути фильтрации L, измеряемой по
направлению движения воды:
63.Границы применимости закона Дарси
Линейный закон фильтрации применим не для всех типов вод. Первое
ограничение по его применению связано с определенной скоростью фильтрации.
При значительных скоростях фильтрации он нарушается за счет влияния
инерционных сил и турбулентности потока (верхний предел применимости). При
малых скоростях фильтрации на движение влияют не только силы трения, но и
силы молекулярного притяжения, действующие со стороны минеральных частиц
горной породы. В том и другом случае нарушается прямая зависимость между
скоростью фильтрации и напорным градиентом. Закон Дарси применим поэтому только для ламинарного типа движения. Третье ограничение рассматриваемого закона связано с тем, что он разрабатывался для условий свободной фильтрации жидкости, т.е. для вод климатического круговорота. Распространять его действие на воды геологического круговорота, механизм движения которых иной, пока нет оснований. Элизия воды из глинистых отложений при их уплотнении происходит также при определенном начальном градиенте. Применительно к процессам элизии, механизм которых можно уподобить поршневому вытеснению, расход формирующегося потока определяется не градиентом напора, а многими другими факторами. Поэтому ожидать прямой зависимости между расходом потока и градиентом напора нет оснований. Необходимы в этом плане специальные исследования.
64 Конвективное движение воды (тепловое, концентрационное)
Наряду с фильтрацией воды в горных породах имеет место ее конвекция —
тепло- и массоперенос движущимися потоками вещества, в данном случае
дополнительный перенос воды не обязательно в направлении ее основного
движения. Особенно велико значение конвекции в переносе в водном растворе
растворенных в них солей.
Одним из примеров конвективного переноса является вертикальное перемещение в гравитационном поле подземных вод, имеющих разные плотности. В этом случае более тяжелая вода может опускаться в нижние горизонты, а более легкая — в верхние. Правда, этот эффект может значительно проявляться только в том случае, если боковое движение воды (фильтрация) будет незначительным.
Различие в плотности природной воды может быть обусловлено их разной
температурой или концентрацией растворенного вещества. В первом случае
конвективное движение называется тепловым, во втором — концентрационным.
Особенно ярко тепловая конвекция проявляется в том случае, когда меняется фазовое состояние воды. Фильтрующаяся в глубокие горизонты вода, нагреваясь и переходя в пар, резко меняет свою плотность, что заставляет ее как более легкую двигаться вверх. Поднимаясь и охлаждаясь, пар снова переходит в жидкость, которая опускается. Так возникает явление газлифта — способа подъема воды, обусловленного разрежением за счет попадания газа или образования пара. Такой способ подъема воды используется и человеком, когда в воду специально нагнетается воздух и она, становясь более легкой, поднимается.
В этом случае метод подъема воды получил название эрлифт.
65 Элизионное движение воды (внутрипластовая область питания)
Элизия (выдавливание) воды из горных пород начинается с первых
моментов их захоронения в седиментационном бассейне. Решающее значение при
этом имеет уменьшение порового пространства отложений, происходящее с течением времени двумя взаимосвязанными, но различными по своей природе путями:
механического (консолидационного) уплотнения за счет массы вышележащих пород, либо тектонических движений;
физико-химической переработки горных пород водой с заполнением пор
вторичным цементом.
Особенно активно вода отжимается из глинистых отложений в силу того, что
они обладают двумя специфическими свойствами в начальный период седиментации:
1) чрезвычайно высокой пористостью, быстро сокращающейся при уплотнении,
2) наличием минералов с большим количеством кристаллизационной и
конституционной, воды, способной переходить в свободное состояние, начиная
с определенного термобарического уровня.
66 Состав подземных вод (4 группы хим.элементов)
67.Общая минерализация (классы вод: пресные, солоноватые, солёные, рассолы)
68 Жёсткость воды (общая устранимая, постоянная)
69 Общая жёсткость (оч.мягкие, мягкие, умеренно жёсткие, жёсткие, оч.жёсткие)
70 Формы миграции элементов (коллоидная,взвешенная, ист.растворы), геохимические барьеры (мех., ф-х, бгх).
71.Типы хим. анализов подземных вод (Полев. Сокр., полные, спец.)