Природний безнапірний однорідно-шаруватий потік
Для однорідно-шаруватого безнапірного водоносного пласта на горизонтальному водотриві диференціальне рівняння можна отримати шляхом приведення пласта до однорідного за допомогою так званої функції Гіринського (Gi), яка пов'язана з напором залежністю
(5)
де
- напір, що відповідає потужності пласта
при горизонтальному водотривкому шарі.
|
(6) |
Функція Гіринського (Gi) визначається за допомогою виразу:
(7)
Практично визначення функції Гіринського для однорідно-шаруватого горизонтального пласта отримують за формулою:
(8)
де
- кількість шарів;
і
-
відповідно коефіцієнт фільтрації і
потужність окремих шарів в будь-якому
перерізі;
-
повна потужність потоку в розрахунковому
перерізі;
-
відстань від середини і-го шару до
горизонтального водотривкого шару.
Спочатку отримаємо розв’язок рівняння фільтрації одномірного потоку зі сталою водопровідністю, а потім за допомогою правил переходу отримаємо розв’язок для схеми Гіринського.
Для схеми потоку зі сталою водопровідністю маємо:
(9)
Проінтегруємо останнє рівняння. Після першого інтегрування маємо:
(10)
після другого інтегрування отримуємо вираз для напору:
(11)
де
і
–
константи інтегрування, які визначаються
граничними умовами задачі.
Для
однорідного напірного відкритого потоку
із заданими напорами
при
і
при
отримуємо:
(12)
а вираз (9) набуває вигляду:
(13)
Для
переходу до схеми Гіринського отриману
формулу слід замінити таким чином:
В результаті маємо:
(14)
З цієї формули знаходимо рівняння для визначення інфільтрації:
|
(15) |
Врахування локального опору ложа водоймищ
За
умовами задачі русло річки на межі
потоку не є досконалим, тобто не перетинає
всю потужність потоку і розташоване у
верхньому слабо проникному шарі
двошарового пласта. У такому випадку
виникає порушення передумови Дюпюі,
тобто при розвантаженні фільтраційного
потоку в річку, лінії току в добре
проникному шарі набувають криволінійного
вигляду, а у верхньому слабо проникному
шарі, у відповідності з передумовою
перетікання, стають вертикальними.
Таким чином, на межі має місце гранична
умова III-го роду (
).
Для таких випадків застосовують метод фільтраційних опорів – поблизу меж потоків виділяють локальні опори, які не залежать від формування всього потоку. Потім ці величини локальних опорів вводять як поправку в розрахункову формулу.
(16)
де
- величина локального опору ложа, тоді
.
(17)
