Энергия грунтовых вод баланса является энергетический баланс грунтовых вод тела с точки зрения поступающей гидравлической энергии , связанной с притоком грунтовых вод в тело, энергию , связанную с оттоком, преобразования энергии в тепло из - за трения потока, и в результате изменения состояния энергии и уровень грунтовых вод.
Теория [ править ]
Умножая горизонтальную скорость грунтовых вод (размер, например, м3 / день на м2 площади поперечного сечения) на потенциал грунтовых вод (размерная энергия на м3 воды или E / m3), получаем поток энергии (поток) в E / день на м2 площади поперечного сечения. [1]
Суммирование или интегрирование потока энергии в вертикальном поперечном сечении единичной ширины (скажем, 1 м) от нижней границы потока (непроницаемый слой или основание) до уровня грунтовых вод в неограниченном водоносном горизонте дает поток энергии Fe через крест -разрез в Е / сутки на метр ширины водоносного горизонта.
При движении грунтовые воды теряют энергию из-за трения потока, т.е. гидравлическая энергия преобразуется в тепло. В то же время энергия может быть добавлена за счет подпитки воды, поступающей в водоносный горизонт через уровень грунтовых вод. Таким образом, можно составить баланс гидравлической энергии блока почвы между двумя близлежащими поперечными сечениями. В установившемся состоянии, то есть без изменения энергетического статуса и без накопления или истощения воды, хранящейся в почвенном теле, поток энергии в первой секции плюс энергия, добавленная за счет подпитки грунтовых вод между секциями, за вычетом потока энергии во второй секции, должны равняться потеря энергии из-за трения потока.
С математической точки зрения этот баланс может быть получен путем дифференцирования интеграла поперечного сечения Fe в направлении потока с использованием правила Лейбница с учетом того, что уровень грунтовых вод может изменяться в направлении потока. Математика упрощается с использованием предположения Дюпюи – Форххаймера .
Гидравлические потери на трение могут быть описаны по аналогии с законом Джоуля в электричестве (см . Закон Джоуля # Гидравлический эквивалент ), где потери на трение пропорциональны квадрату величины тока (потока) и электрического сопротивления материала, через который протекает ток. происходит. В гидравлике грунтовых вод ( гидродинамика , гидродинамика ) часто используют гидравлическую проводимость (т.е. проницаемость почвы для воды), которая обратно пропорциональна гидравлическому сопротивлению.
Полученное уравнение баланса энергии потока грунтовых вод можно использовать, например, для расчета формы уровня грунтовых вод между дренажами при определенных условиях водоносного горизонта . Для этого можно использовать численное решение , делая небольшие шаги по непроницаемому основанию. Уравнение дренажа решается методом проб и ошибок ( итераций), потому что гидравлический потенциал берется по отношению к контрольному уровню, принимаемому как уровень грунтовых вод на водоразделе на полпути между стоками. При расчете формы грунтовых вод его уровень на водоразделе изначально неизвестен. Следовательно, этот уровень следует принять до того, как можно будет приступить к расчетам формы уровня грунтовых вод. Согласно результатам процедуры расчета, первоначальное предположение должно быть скорректировано и расчеты должны быть перезапущены до тех пор, пока уровень грунтовых вод на водоразделе не станет существенно отличаться от предполагаемого уровня.
Процедура проб и ошибок является громоздкой, поэтому для помощи в расчетах могут быть разработаны компьютерные программы .
Заявление [ править ]
Энергетический баланс потока подземных вод может быть применен к потоку подземных вод в подземные стоки. [2] компьютерная программа EnDrain [3] сравнивает результаты традиционного уравнения расстояния слива , на основе закона Дарси вместе с уравнением непрерывности (т.е. сохранения массы ), с раствором , полученным с помощью энергетического баланса , и это можно увидеть , что В последнем случае расстояние между сливами шире. Это связано с введением энергии, поступающей от поступающей перезарядки.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ RJOosterbaan, J.Boonstra и KVGKRao, 1996, Энергетический баланс потока подземных вод . В: В.П.Сингх и Б.Кумар (ред.), 1996, Гидрология подземных вод, стр. 153–160, том 2 материалов Международной конференции по гидрологии и водным ресурсам, Нью-Дели, Индия, 1993. Академическое издательство Kluwer, Дордрехт, Нидерланды. ISBN 978-0-7923-3651-8 . В сети: [1]
- ^ Энергетический баланс потока подземных вод применительно к подземному дренажу в анизотропных почвах трубами или канавами с входным сопротивлением . В сети: [2] Архивировано 19февраля 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ EnDrain, компьютерная программа для проектирования дренажа с использованием энергетического баланса потока подземных вод, которую можно бесплатно загрузить с: [3] или с: [4]
Внешние ссылки [ править ]
- Статьи по энергетическому балансу стока подземных вод можно скачать по ссылке: [5] под номером. 3 и 4.
