Stroom van water in verzadigde en onverzadigde bodems

Lees dit artikel om meer te weten te komen over de stroming van water in verzadigde en onverzadigde bodems.

Stroom van water in verzadigde bodems:

We weten dat grondwater grotendeels verborgen is en niet kan worden gezien en begrepen als oppervlaktewater. De opslag van het grondwater in de verzadigde zone of het grondwaterreservoir vormt echter een belangrijk deel van de totale watervoorraden. In sommige opzichten zijn grondwaterreservoirs vergelijkbaar met oppervlaktewaterreservoirs. Ze hebben ook een bepaalde capaciteit en moeten ontladen en opgeladen zijn. De stroming van water in een verzadigde zone van de bodem wordt primair beheerst door de wet van Darcy, die stelt dat de stroomsnelheid door een poreus medium evenredig is met de eerste kracht van de hydraulische gradiënt.

Het kan worden uitgedrukt als:

V = K i

of Q = KA i

Waarbij Q de hoeveelheid water is die in de grond stroomt.

als dit een constante is, hangt deze af van de porositeit en permeabiliteit van de grond en wordt dit een coëfficiënt van permeabiliteit of hydraulische geleidbaarheid van het materiaal genoemd.

i is het verlies van het hoofd per lengte-eenheid of hydraulische helling,

Wiskundig gezien i = h ₁ - h ₂ / L

V is snelheid van water in de bodem

en A is een doorsnede waar het water doorheen stroomt.

Bij het afleiden van deze vergelijking ging Darcy ervan uit dat er een aantal capillaire buizen in de bodem zit waardoor water op dezelfde manier passeert als het door pijpen gaat. Omdat de snelheid in de laminaire stroming ook evenredig is aan het eerste vermogen van de hydraulische gradiënt, is de stroming die voldoet aan de wet van Darcy in wezen laminair. Door dezelfde analogie toe te passen als die van stroming door pijpen kan het Reynolds getal worden gebruikt als een index om het bereik van toepasbaarheid van de wet van Darcy te bepalen.

Het Reynolds getal wordt uitgedrukt als

R = Vd / γ

waarbij V stroomsnelheid is

d is de gemiddelde korreldiameter

γ is Kinematische viscositeit van de vloeistof

γ = μ / ρ = dynamische viscositeit van vloeistof / dichtheid van vloeistof

Men heeft gezien dat in een natuurlijk en kunstmatig zandig medium met een uniforme korrelgrootte afwijking van stroming van laminaire toestand naar turbulente toestand begint voor waarden van R tussen 1 en 10, afhankelijk van de vorm en het bereik van de korrelgrootte. Bijna in alle gevallen kan de grondwaterstroming als laminair worden beschouwd en daarom de wet van Darcy gehoorzamen.

In buisputten waar de pompsnelheden vrij hoog zijn, voldoet de stroom normaliter aan de wet van Darcy tot aan het putvlak. Maar aan de put. Het kan de neiging hebben om turbulent te worden vanwege de hoge mate van pompen. De waarneming van de watertafel kan heel gemakkelijk en vrij nauwkeurig worden gedaan door de niveaus in de rivieren, beekjes en bestaande putten te noteren.

Stroom van water in onverzadigde bodems:

De wet van Darcy voor stroming van water door verzadigde bodems geldt ook voor onverzadigde bodems. Water stroomt altijd in de richting van afnemende energie. Dus de vergelijking V = ki is ook van toepassing op onverzadigde bodems. Anders dan in verzadigde grond, wordt het doorstroomoppervlak van de dwarsdoorsnede verkleind omdat het vochtgehalte minder is.

Het verlaagt ook de permeabiliteitsnelheden. Een andere complicaties in de onverzadigde bodem gaat over het meten van negatieve druk. Voor verzadigde grond kan energie zeer gemakkelijk worden gemeten door piëzometerbuizen in de grond te plaatsen. In de onverzadigde bodemmassa naast de waterstroom bestaat ook dampstroom. Het is erg moeilijk om de dampstroom door de grond te meten. De dampstroom neemt toe met afname van het vochtgehalte van de grond. Daarom is nog steeds geen perfecte analytische behandeling van stroming van water door de onverzadigde zone van de bodem mogelijk.