Блок концептуальный. 
Геология

Законы фильтрации

Законы фильтрации выявлены эмпирически. Основным из них служит закон Дарси, устанавливающий линейную связь между скоростью фильтрации V и напорным градиентом I. Скорость фильтрации воды через пустотность в горной породе рассчитывают как отношение просачивающегося через нее количества воды Q в единицу времени по всей площади поперечного сечения породы F.

Если скорость фильтрации выразить как где k — коэффициент фильтрации, тогда.

Разделив обе части последнего уравнения на F, получим Q/ F= V=k? I. (8.4).

Уравнения (8.2) и (8.4) отражают математическую запись закона Дарси [311. На практике величину коэффициента фильтрации k при напорном градиенте 1=1 принимают равной скорости фильтрации V.

Линейный закон фильтрации применим для напорных типов вод с ламинарным движением, которое происходит параллельно-струйчато с плавным изменением скорости без разрывов и пульсаций. Значительные отклонения от закона Дарси наблюдаются при высоких или малых скоростях фильтрации.

Высокие скорости фильтрации, характеризующие турбулентное движение, возникают в грубообломочных, сильно трещиноватых и закарстовапных породах.

Критическая скорость перехода ламинарного движения в турбулентное зависит от структуры и пористости фильтрующей породы, плотности и вязкости жидкости. Экспериментально установлено, что при турбулентном режиме движения скорость фильтрации пропорциональна режиму в степени Vi. Следовательно, уравнение 8.2, выражающее линейный закон фильтрации, для нелинейного режима имеет вид.

При малых скоростях фильтрации, характерных для тонкодисперсных глинистых пород, нелинейность проявлена еще более сложной зависимостью V от 1 (рис. 8.3). На участке между точками 1—2 зависимость — параболическая, на участке 2—3 — прямолинейная.

Рис. 8.3. Зависимость между скоростью фильтрации V воды и напорным градиентом / для песчаных (а) и глинистых (б) пород (по Н. А. Цытовичу):

точки 1, 2 соответствуют напорным градиентам: начальному (/₀); предельному (/_ир).