Hidraulika podzemnih voda Strujanje vode u tlu se

  • Slides: 101
Download presentation
Hidraulika podzemnih voda Strujanje vode u tlu se ovisno o sredini kroz koju voda

Hidraulika podzemnih voda Strujanje vode u tlu se ovisno o sredini kroz koju voda protječe može podijeliti na: - strujanje u poroznim sredinama (stijene međuzrnske poroznosti - pijesak, šljunak) - strujanje u stijenama sa pukotinskom poroznošću (krš) PRIMJENA: 1) Zahvatanje podzemne vode za potrebe vodoopskrbe (zdenci), umjetna infiltracija Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 1

2) Snižavanje razine podzemne vode za potrebe izgradnje građevinskih objekata - brane, stambeni objekti,

2) Snižavanje razine podzemne vode za potrebe izgradnje građevinskih objekata - brane, stambeni objekti, crpne stanice Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 2

3) Procjeđivanje kroz nasipe, ispod brana odnosno iz kanala Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode

3) Procjeđivanje kroz nasipe, ispod brana odnosno iz kanala Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 3

4) Modeliranje pronosa zagađivala tokom podzemne vode. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 4

4) Modeliranje pronosa zagađivala tokom podzemne vode. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 4

MJERILO MODELA Makroskopsko mjerilo (shema kontinuuma) Mikroskopsko mjerilo Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13

MJERILO MODELA Makroskopsko mjerilo (shema kontinuuma) Mikroskopsko mjerilo Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 5

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 6

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 6

Osnovne jednadžbe strujanja vode u poroznoj sredini Podzemne vode struje pri vrlo malim brzinama

Osnovne jednadžbe strujanja vode u poroznoj sredini Podzemne vode struje pri vrlo malim brzinama koje su reda veličine 10 -4 m/s a često puta i znatno manje. Obzirom na vrlo male brzine koje se javljaju u strujanju kroz poroznu sredinu, strujanje je u pravilu laminarno. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 7

Za potrebe proračuna brzina tokova podzemnih voda se u shemi kontinuuma uvodi pojam Darcy-eva

Za potrebe proračuna brzina tokova podzemnih voda se u shemi kontinuuma uvodi pojam Darcy-eva brzina pri čemu je : Q protok (L 3/T) A proticajna površina (L 2) Stvarna brzina strujanja vode kroz porozni medij se dobiva dijeljenjem Darcyeve brzine za poroznošću Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 8

Brzina strujanja vode u poroznom mediju je određena Darcy-evim zakonom koji glasi: ppri čemu

Brzina strujanja vode u poroznom mediju je određena Darcy-evim zakonom koji glasi: ppri čemu je: v Darcy-eva brzina I pad piezometarske linije h razina podzemne vode k koeficijent filtracije Gjetvaj - Hidraulika (m/s)(L/T) (1) (m) (L) (m/s) (L/T) Podzemne vode 2012/13 9

Orijentacione vrijednosti fizikalnih parametara za šljunak, pijesak i glinu * Prikazani podaci se odnose

Orijentacione vrijednosti fizikalnih parametara za šljunak, pijesak i glinu * Prikazani podaci se odnose na geomehaničku poroznost Koeficijent uskladištenja je reda veličine 10 -4 do 10 -5 Koeficijent efektivne poroznosti za računanje brzina kretanja čestice nošene podzemnom vodom nef= 0. 05 -0. 10 Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 10

Srednji porozitet nekih tipova stijena Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 11

Srednji porozitet nekih tipova stijena Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 11

Granica važenja Darcy-evog zakona filtracije Forchheimer-ova jednadžba Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 Reynoldsov

Granica važenja Darcy-evog zakona filtracije Forchheimer-ova jednadžba Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 Reynoldsov broj se definira preko Darcyeve (fiktivne brzine) i reprezentativnog promjera zrna 12

 • KOEFICIJENT FILTRACIJE (vodopropusnosti) p ρ μ - propusnost porozne sredine koji ovisi

• KOEFICIJENT FILTRACIJE (vodopropusnosti) p ρ μ - propusnost porozne sredine koji ovisi o obliku, rasporedu i promjeru zrna - gustoća fluida koji protječe - dinamički koeficijent viskoznosti fluida koji protječe kroz poroznu sredinu Metode određivanja koeficijenta filtracije: - granulometrijske krivulje - laboratorijski (edometar) - probno crpljenje Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 13

Saturiranost tla Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 14

Saturiranost tla Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 14

Saturiranost tla Viseći prsten Dvodimenzionalni prikaz trodimenzionalnog područja - obje faze mogu biti kontinuirane

Saturiranost tla Viseći prsten Dvodimenzionalni prikaz trodimenzionalnog područja - obje faze mogu biti kontinuirane Kontinuirana tekuća faza Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 15

RELATIVNI KOEFICIJENT FILTRACIJE kr Relativni koeficijent filtracije Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 SIMBOLIČNI

RELATIVNI KOEFICIJENT FILTRACIJE kr Relativni koeficijent filtracije Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 SIMBOLIČNI DIAGRAM 16

Anizotropija Mogu se razlikovati dvije vrste anizotropije: - anizotropija jednog sloja → posljedica taloženja

Anizotropija Mogu se razlikovati dvije vrste anizotropije: - anizotropija jednog sloja → posljedica taloženja čestica (taloženje krute faze) - anizotropija čitavog vodonosnika uslijed uslojene strukture, gdje se izmjenjuju slojevi vrlo različite vodopropusnosti Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 17

IZOTROPNO TLO ANIZOTROPNO TLO Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 18

IZOTROPNO TLO ANIZOTROPNO TLO Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 18

 Homogenost i izotropnost Homogena i izotropna sredina Gjetvaj - Hidraulika Homogena i anizotropna

Homogenost i izotropnost Homogena i izotropna sredina Gjetvaj - Hidraulika Homogena i anizotropna sredina Nehomogena i izotropna sredina Podzemne vode 2012/13 Nehomogena i anizotropna sredina 19

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 20

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 20

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 21

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 21

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 22

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 22

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 23

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 23

Primjer zavjese na koju djeluju tlakovi tekućina različitih gustoća Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode

Primjer zavjese na koju djeluju tlakovi tekućina različitih gustoća Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 24

n primjer gdje je zagađivalo topivo u vodi (dolazi samo do neznatnog povećanja gustoće

n primjer gdje je zagađivalo topivo u vodi (dolazi samo do neznatnog povećanja gustoće otopine koju sada tvori voda i zagađivalo). n primjer smjera napredovanja zagađivala u slučaju kada je zagađivalo netopivo u vodi i znatno veće gustoće od vode Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 25

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 26

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 26

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 27

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 27

Nestacionarna filtracija kroz anizotropni nehomogeni nasip Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 28

Nestacionarna filtracija kroz anizotropni nehomogeni nasip Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 28

Jednadžba trodimenzionalnog nestacionarnog toka Kontrolni volumen pri čemu je: qx(x, y, z), qy(x, y,

Jednadžba trodimenzionalnog nestacionarnog toka Kontrolni volumen pri čemu je: qx(x, y, z), qy(x, y, z), qz(x, y, z) specifični protoci u x, y, z smjeru koji označavaju prolaz mase vode po jedinici širine i jedinici vremena; P(x, y, z) Δx, Δy, Δz Gjetvaj - Hidraulika je točka koja se nalazi u središtu kontrolnog volumena ΔV; bridovi kontrolnog volumena Podzemne vode 2012/13 29

 Razlika mase vode (mx) koja ulazi i izlazi iz kontrolnog volumena u smjeru

Razlika mase vode (mx) koja ulazi i izlazi iz kontrolnog volumena u smjeru osi x za vrijeme Δt, dana je izrazom: pri čemu je: ρ gustoća fluida qx specifični protok u smjeru osi x Razvojem funkcije qx(x, y, z) u Taylorov red u okolini točke P(x, y, z) i zanemarivanjem članova s višom potencijom od x dobiva se izraz: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 30

Analogno se dobiju izrazi za promjenu mase u y i z smjeru pri čemu

Analogno se dobiju izrazi za promjenu mase u y i z smjeru pri čemu su qy i qz specifični protoci u y i z smjeru Ukupna promjena mase u kontrolnom volumenu jednaka je sumi promjena mase u x, y i z smjeru. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 31

Masa vode sadržana u kontrolnom volumenu Δx*Δy*Δz poroznog medija dana je kao: pri čemu

Masa vode sadržana u kontrolnom volumenu Δx*Δy*Δz poroznog medija dana je kao: pri čemu je sa n označena poroznost vodonosnog sloja, pa se promjena mase unutar kontrolnog volumena može izraziti kao Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 32

Desna strana gornje jednadžbe se za saturirani tok može pisati pri čemu je Ss

Desna strana gornje jednadžbe se za saturirani tok može pisati pri čemu je Ss specifični koeficijent uskladištenja ili pisano u drugoj notaciji: (to je zapravo jednadžba kontinuiteta) Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 33

Specifični protok se na osnovu Darcyevog zakona može izraziti kao Za anizotropnu sredinu u

Specifični protok se na osnovu Darcyevog zakona može izraziti kao Za anizotropnu sredinu u skalarnom obliku vrijedi: pri čemu su sa kx, ky, kz označeni koeficijenti filtracije u odgovarajućim smjerovima Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 34

pri čemu je Ss koeficijent specifičnog uskladištenja (na jedinicu debljine). U slučaju da je

pri čemu je Ss koeficijent specifičnog uskladištenja (na jedinicu debljine). U slučaju da je sloj izotropan (kx=ky=kz=k) jednadžba poprima oblik: ili u drugoj notaciji zapisano: pri čemu je Laplaceov operator u Cartezijevim koordinatama. U slučaju da je strujanje stacionarno jednadžba poprima oblik: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 35

Bezvrtložno strujanje Gjetvaj - Hidraulika Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2009/2010 Podzemne vode 2012/13

Bezvrtložno strujanje Gjetvaj - Hidraulika Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2009/2010 Podzemne vode 2012/13 36

Za potencijalno strujanje nestišljive tekućine vrijedi jednadžba kontinuiteta: kako se brzina može izraziti kao

Za potencijalno strujanje nestišljive tekućine vrijedi jednadžba kontinuiteta: kako se brzina može izraziti kao gradient potencijala: jednadžba potencijalnog strujanja poprima oblik: odnosno: Gjetvaj - Hidraulika Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2009/2010 Podzemne vode 2012/13 37

Matematički model Pod pojmom matematički model se podrazumijeva jednadžba toka te početni i rubni

Matematički model Pod pojmom matematički model se podrazumijeva jednadžba toka te početni i rubni uvjeti izraženi matematičkim simbolima. Početni uvjeti predstavljaju raspored potencijala, odnosno razina podzemne vode u početno vrijeme. U matematičkoj notaciji ovaj uvjet je izražen kao : h = f(x, y, z) za t= 0 Rubni uvjeti opisuju značajke granice pod čijim utjecajem se odvija tok u horizontu. Poznajemo tri tipa rubnih uvjeta: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 38

Rubni uvjeti a) poznat raspored potencijala ili razina podzemne vode na granici (Dirichletov uvjet)

Rubni uvjeti a) poznat raspored potencijala ili razina podzemne vode na granici (Dirichletov uvjet) koji se simbolički može izrazit: h = f(x, y, z, t) pri čemu je sa f označena poznata funkcija u svim točkama granice (npr. vodotok) b) poznata količina protoka na granici (Neumanov uvjet) pri čemu je ∂h/∂n promjena potencijala okomito na granicu (npr. infiltracija iz druge geološke sredine kroz rub modela) c) Cauchyjev uvjet uključuje poznavanje rasporeda potencijala i njegove derivacije (primjer za Cauchyev rubni uvjet je izvor). Rješenja jednadžbe toka mogu biti a) analitička ili egzaktna b) numerička ili približna. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 39

Regionalni modeli toka podzemnih voda Strujanje u vodonosnicima čije je horizontalna dimenzija znatno veća

Regionalni modeli toka podzemnih voda Strujanje u vodonosnicima čije je horizontalna dimenzija znatno veća od vertikalne te se može primjeniti Dupuitova hipoteza. Jednadžba koja opisuje tok podzemne vode se zasniva na dva osnovna zakona - jednadžba kontinuiteta - Darcyev zakon Za nepravilnu geometriju prostora kao i za dane početne i rubne uvijete ovu jednadžbu nije moguće u općem slučaju direktno riješiti već se pristupa (u matematičkom smislu) približnim rješenjima. Od približnih metoda koristi se: a) metoda konačnih diferencija (MKD) b) metoda konačnih elemenata (MKE) c) metoda rubnih elemenata (MRE) Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 40

Diskretizacija prostora Metoda konačnih diferencija (MKD) Metoda konačnih elemenata (MKE) Metoda rubnih elemenata Gjetvaj

Diskretizacija prostora Metoda konačnih diferencija (MKD) Metoda konačnih elemenata (MKE) Metoda rubnih elemenata Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 41

Metoda konačnih diferencija Diskretizacija prostora za metodu konačnih diferencija Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode

Metoda konačnih diferencija Diskretizacija prostora za metodu konačnih diferencija Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 42

 Jednadžbe u čvoru se mogu dobiti na osnovu dva pristupa: a) zamjenom (mehaničkom)

Jednadžbe u čvoru se mogu dobiti na osnovu dva pristupa: a) zamjenom (mehaničkom) parcijalnih derivacija konačnim diferencijama b) iznalaženje jednadžbi u čvorovima primjenom jed. kontinuiteta i Darcy-eve. Način označavanja čelija Ćelija i pripadajući protoci Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 43

Korištenjem Darcy-evog zakona mogu se izraziti protoci iz pojedinih smjerova: pri čemu su :

Korištenjem Darcy-evog zakona mogu se izraziti protoci iz pojedinih smjerova: pri čemu su : Q 1, Q 2, Q 3, Q 4 t srednji (prosječni) protoci u odabranom vremenskom intervalu vrijeme unutar intervala (t, t+∆t) Tt'10, T 20, T 30, T 40 prosječna vrijednost transmisivnosti među čvorovima Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 44

pri čemu je: q 0 vanjski dotok neovisan o piezometarskoj razini u čvoru. On

pri čemu je: q 0 vanjski dotok neovisan o piezometarskoj razini u čvoru. On može opisivat crpljenje, evaporaciju, infiltraciju uslijed oborina ili zdenaca. U skladu s usvojenim pristupom mogu se uvrstiti oznake: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 45

Transmisivnosti oko čvora (i, j) se mogu izraziti kao: Konačno se može zamijeniti i

Transmisivnosti oko čvora (i, j) se mogu izraziti kao: Konačno se može zamijeniti i Nakon zamjene članova za sve čvorove (i, j) dobiva se N jednadžbi za N nepoznatih piezometarskih visina hij(t+∆t): Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 46

Rubni uvjeti a) nepropusna granica Postavit će se rubne čvorove tako da se položaj

Rubni uvjeti a) nepropusna granica Postavit će se rubne čvorove tako da se položaj jednog ili više čvorova podudara sa položajem nepropusne granice. Rubni čvorovi Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 47

b) zadana razina podzemne vode Čvorovi u kojima je zadana vrijednost potencijala (razina podzemne

b) zadana razina podzemne vode Čvorovi u kojima je zadana vrijednost potencijala (razina podzemne vode) su jednostavni za uvrštavanje u sustav jednadžbi. Oni imaju unaprijed riješenu jednadžbu koja je u obliku: Nivogram Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 48

Čvorovi u kojima je konstantan potencijal se za potrebe numeričkog pristupa mogu tretirati kao

Čvorovi u kojima je konstantan potencijal se za potrebe numeričkog pristupa mogu tretirati kao čvorovi sa vrlo velikom poroznošću npr. S = 1030 i tada se tretiraju kao obični čvorovi. Čvor koji može prihvatiti toliku količinu vode neće bitno mijenjati razinu vode obzirom da dotoci i istjecanje ne mogu bitno promijeniti količinu vode u ćeliji. Primjer strujanja za kojeg ne vrijedi Dupouitova hipoteza Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 49

 Dodavanje infiltracije od oborina Stacionarno strujanje Izostavit član Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode

Dodavanje infiltracije od oborina Stacionarno strujanje Izostavit član Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 50

Eksplicitan pristup (Aproksimiramo integral na osnovu poznatog stanja na početku vremenskog intervala) Gjetvaj -

Eksplicitan pristup (Aproksimiramo integral na osnovu poznatog stanja na početku vremenskog intervala) Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 51

Implicitni pristup (Aproksimiramo integral na osnovu poznatog stanja na kraju vremenskog intervala) pri čemu

Implicitni pristup (Aproksimiramo integral na osnovu poznatog stanja na kraju vremenskog intervala) pri čemu su i=1, . . . NX i j=1, . . , NY Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 52

Mješovit pristup Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 53

Mješovit pristup Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 53

Direktno rješavanje sustava jednadžbi S Sada se sustav jednadžbi može pisati u obliku: P

Direktno rješavanje sustava jednadžbi S Sada se sustav jednadžbi može pisati u obliku: P pri čemu je: A matrica u kojoj su članovi uz nepoznate (tražene) vrijednosti X vektor nepoznatih vrijednosti potencijala u vremenu (t+Δt) b vektor slobodnih članova Matrica A je veličine N*N pri čemu je N=NX*NY ukupan broj čvorova. Većina članova u ovoj matrici je jednaka nuli jer u formiranju jednadžbe za jedan čvor sudjeluju samo četiri susjedna čvora, tj. za čvor k je najviše pet koeficijenata različito od nule. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 54

Čvor za kojeg se pišu jednadžbe i njemu susjedni čvorovi Gjetvaj - Hidraulika Podzemne

Čvor za kojeg se pišu jednadžbe i njemu susjedni čvorovi Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 55

Vrpčasta matrica Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 56

Vrpčasta matrica Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 56

Tečenje sa slobodnim vodnim licem – otvoreni vodonosnik Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13

Tečenje sa slobodnim vodnim licem – otvoreni vodonosnik Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 57

Prilikom modeliranja tečenja sa slobodnim vodnim licem treba također voditi računa da se vodno

Prilikom modeliranja tečenja sa slobodnim vodnim licem treba također voditi računa da se vodno lice h ne može spustiti ispod razina podine vodonosnog sloja b. U slučaju da razina u čvoru padne ispod razine podine obično se usvaja da je u čvoru transmisibilnost jednaka nuli. Ovakav pristup može izazvati dva problema; a) u trenucima kad nivo vode počinje ponovo rast i dignut se iznad kote podine to u čvoru nije moguće jer nema transmisibilnosti i b) voda koja dotiče uslijed infitracije se ne može infiltrirati. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 58

Vodonosnici sa procjeđivanjem ppri čemu je: ql, ij protok među slojevima Bij faktor procjeđivanja

Vodonosnici sa procjeđivanjem ppri čemu je: ql, ij protok među slojevima Bij faktor procjeđivanja Hij tlak u gornjem (susjednom) sloju hij tlak u promatranom vodonosnom sloju Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 59

Sniženje u čvoru u kojem je zdenac Izračunato sniženje u zdencu zbog usvojene linearne

Sniženje u čvoru u kojem je zdenac Izračunato sniženje u zdencu zbog usvojene linearne raspodjele između čvorova nije adekvatno sniženju koje će se javiti u stvarnosti. Iz tog razloga u regionalnim modelima treba sniženje u zdencima posebno tretirati. Sniženje u čvoru u kojemu je zdenac Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 60

Metoda konačnih elemenata Diskretizacione sheme za metodu konačnih diferencija i za metodu konačnih elemenata

Metoda konačnih elemenata Diskretizacione sheme za metodu konačnih diferencija i za metodu konačnih elemenata Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 61

Konačni element Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 62

Konačni element Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 62

Primjena modela toka Nivogram kod iterativnog pristupa rješavanju inverznog problema Gjetvaj - Hidraulika Podzemne

Primjena modela toka Nivogram kod iterativnog pristupa rješavanju inverznog problema Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 63

ZDENCI Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 64

ZDENCI Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 64

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 65

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 65

Zdenci Def: Zdenac je hidrotehnička građevina koja služi za zahvaćanje podzemne vode Zdenci mogu

Zdenci Def: Zdenac je hidrotehnička građevina koja služi za zahvaćanje podzemne vode Zdenci mogu po konstrukciji biti: a) KOPANI - tradicionalan način izgradnje - znatno skuplji (- veća izdašnost (veći radijus)) - trajniji Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 66

b) BUŠENI (profil je obično 400 -1000 mm) - jeftiniji ali manje trajni -

b) BUŠENI (profil je obično 400 -1000 mm) - jeftiniji ali manje trajni - pogodni za duboke vodonosne slojeve - mogu primit veliko sniženje Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 67 File: Zdenac. jpg

Sloj pod tlakom (zatvoreni vodonosni sloj) Nepropusni sloj npr. glina Propusni sloj npr. šljunak

Sloj pod tlakom (zatvoreni vodonosni sloj) Nepropusni sloj npr. glina Propusni sloj npr. šljunak Nepropusni sloj npr. glina Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 68

Arteški sloj Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 69

Arteški sloj Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 69

Poluzatvoreni vodonosni sloj Slabopropusni sloj npr. glina s prahom Propusni sloj npr. šljunak Nepropusni

Poluzatvoreni vodonosni sloj Slabopropusni sloj npr. glina s prahom Propusni sloj npr. šljunak Nepropusni sloj npr. glina Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 70

 Poluotvoreni vodonosni sloj Spabopropusni sloj npr. zaglinjeni pijesci Propusni sloj npr. šljunak Nepropusni

Poluotvoreni vodonosni sloj Spabopropusni sloj npr. zaglinjeni pijesci Propusni sloj npr. šljunak Nepropusni sloj npr. glina Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 71

 Otvoreni vodonosni sloj (tečenje sa slobodnim vodnim licem) Propusni sloj npr. šljunak Nepropusni

Otvoreni vodonosni sloj (tečenje sa slobodnim vodnim licem) Propusni sloj npr. šljunak Nepropusni sloj npr. glina Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 72

Analitički izrazi za sniženje u zdencu Potpun zdenac u strujanju sa slobodnim vodnim licem

Analitički izrazi za sniženje u zdencu Potpun zdenac u strujanju sa slobodnim vodnim licem Depresioni lijevak za potpuni zdenac u strujanju sa slobodnim vodnim licem Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 73

 Napomena: Integracija se može provesti između bilo koja dva radiusa (r 1 i

Napomena: Integracija se može provesti između bilo koja dva radiusa (r 1 i r 2) i pripadajućih razina podzemne vode (h 1 i h 2). Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 74

 Potpun zdenac u strujanju pod tlakom Nepotpuni zdenac svojim filtarskim dijelom ne dopire

Potpun zdenac u strujanju pod tlakom Nepotpuni zdenac svojim filtarskim dijelom ne dopire do dna vodonosnog sloja. U okolini zdenca radiusa r≈1. 5 M ne vrijedi Dupuitova hipoteza Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 75

Vrelna ploha Dupuitova teorija daje ipak stvarni dotok u zdenac za određeno h 0

Vrelna ploha Dupuitova teorija daje ipak stvarni dotok u zdenac za određeno h 0 i H 0 dok se razine podzemne vode uz zdenac bitno razlikuju Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 76

Radijus utjecaja zdenca Greške u procjeni vrijednosti radijusa utjecaja nemaju veliki značaj jer u

Radijus utjecaja zdenca Greške u procjeni vrijednosti radijusa utjecaja nemaju veliki značaj jer u jednadžbi zdenca vrijednost R ulazi u logaritamskoj funkciji koja za velike brojeve nema znatne razlike u vrijednosti logaritma. U praksi se usvaja da je vrijednost radijusa utjecaja za pojedine materijale slijedeći: Vrsta materijala: R [m] Fini pijesak 25 -100 Srednji do grubi pijesak 100 -500 Fini do srednji šljunak 400 -1500 Krupni šljunak 1500 -3000 Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 77

Grupe zdenaca Zdenci pod tlakom Sniženje vodostaja u nekoj točki u okolini zdenca uslijed

Grupe zdenaca Zdenci pod tlakom Sniženje vodostaja u nekoj točki u okolini zdenca uslijed usporednog crpljenja iz više zdenaca bit će jednako zbroju sniženja uslijed crpljenja svakog pojedinačnog zdenca. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 78

odnosno općenito: U slučaju da su izdašnosti zdenaca identične tj. da vrijedi Q 1=Q

odnosno općenito: U slučaju da su izdašnosti zdenaca identične tj. da vrijedi Q 1=Q 2=. . Qn Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 79

 Zdenci sa slobodnim vodnim licem Sniženje između dviju točaka je definirano izrazom: Gjetvaj

Zdenci sa slobodnim vodnim licem Sniženje između dviju točaka je definirano izrazom: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 80

Jednadžba sniženja uz zdenac sa slobodnim vodnim licem glasi: može se pisati kao: odnosno:

Jednadžba sniženja uz zdenac sa slobodnim vodnim licem glasi: može se pisati kao: odnosno: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 81

odnosno za slučaj djelovanja n zdenaca vrijedi: Kako je pad potencijala Girinskog definiran izrazom:

odnosno za slučaj djelovanja n zdenaca vrijedi: Kako je pad potencijala Girinskog definiran izrazom: pri čemu je h nivo vode u čvoru x, slijedi: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 82

Zdenac uz vodotok Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 83

Zdenac uz vodotok Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 83

Zdenac uz nepropusnu granicu Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 84

Zdenac uz nepropusnu granicu Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 84

Nestacionarno strujanje prema zdencu pri čemu je: s sniženje u točci (s=h 0 -

Nestacionarno strujanje prema zdencu pri čemu je: s sniženje u točci (s=h 0 - h) S koeficijent uskladištenja početni i rubni uvjeti su: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 85

Rješenje vladajuće jednadžbe uz zadane početne i rubne uvjete glasi pri čemu je :

Rješenje vladajuće jednadžbe uz zadane početne i rubne uvjete glasi pri čemu je : BUNARSKA FUNKCIJA Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 86

Bunarska funkcija Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 87

Bunarska funkcija Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 87

Određivanje osnovnih hidrogeoloških parametara pomoću rezultata probnog crpljenja 1. Stacionartni tok - Thiem-ova jednadžba

Određivanje osnovnih hidrogeoloških parametara pomoću rezultata probnog crpljenja 1. Stacionartni tok - Thiem-ova jednadžba Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 88

2. Nestacionarni režim za u < 0. 01 se ovi članovi mogu zanemariti a

2. Nestacionarni režim za u < 0. 01 se ovi članovi mogu zanemariti a u drugom piezometru razlika sniženja između dva piezometra ( točke 1 i 2) se može izraziti ili nakon sređivanja: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 89

kako je : i vrijedi sniženje se može izraziti : Analogno za istu udaljenost

kako je : i vrijedi sniženje se može izraziti : Analogno za istu udaljenost a za različita vremena se može pisati: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 90

Transformacijom prijašnjih jednadžbi te korištenjem dekadskih logaritama proizlazi za jedan logaritamski ciklus: ∆s razlika

Transformacijom prijašnjih jednadžbi te korištenjem dekadskih logaritama proizlazi za jedan logaritamski ciklus: ∆s razlika sniženja za jedan logaritamski ciklus. Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 91

Odnos sniženja i udaljenosti (radijusa) Dijagram za određivanje transmisivnosti Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode

Odnos sniženja i udaljenosti (radijusa) Dijagram za određivanje transmisivnosti Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 92

Koeficijent uskladištenja Dobije se ako se produlji linija sniženja do s = 0 odnosno

Koeficijent uskladištenja Dobije se ako se produlji linija sniženja do s = 0 odnosno Gornji izraz vrijedi za r=R ako je: Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 93

Odnos sniženja i vremena za jedan logaritamski ciklus Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13

Odnos sniženja i vremena za jedan logaritamski ciklus Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 94

Skupina piezometara uz zdenac pod tlakom Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 95

Skupina piezometara uz zdenac pod tlakom Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 95

Nestacionarni tok – metoda povratka Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 96

Nestacionarni tok – metoda povratka Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 96

Odnos zaostalog sniženja i ralativnog vremana povratka t vrijeme proteklo od početka crpljenja t΄

Odnos zaostalog sniženja i ralativnog vremana povratka t vrijeme proteklo od početka crpljenja t΄ vrijeme proteklo od prestanka crpljenja Δs΄ zaostalo sniženje Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 97

Numerički modeli Analitička rješenja su izvedena najčešće pod pretpostavkom da je vodonosni sloj -

Numerički modeli Analitička rješenja su izvedena najčešće pod pretpostavkom da je vodonosni sloj - homogen - izotropan - konstantne debljine - beskonačan - da je početna razina horizontalan - da je razina na rubu područja konstantna - da je crpljenje konstantno - da zdenac u potpunosti zahvaća vodonosni sloj. . Postoje neka približna rješenja za nepotpune zdence, za nestacionarno strujanje prema zdencu, za crpljenje sa promjenjivom količinom, . . Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 98

Numerički model probnog crpljenja na zdencu u Bartolovcu Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13

Numerički model probnog crpljenja na zdencu u Bartolovcu Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 99

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 100

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 100

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 101

Gjetvaj - Hidraulika Podzemne vode 2012/13 101