Способ определения потерь воды при свободной фильтрации через грунт

 

Использование: в области гидротехники, в частности в способах определения потерь воды из оросительных каналов. Сущность изобретения: способ заключается в том, что осуществляют проходку выемки до отметки дна канала, заполняют ее водой на заданную глубину h, поддерживая постоянный уровень воды, производят измерение слоя сработки уровня, расчет скорости сработки уровня, фиксируют значение установившейся скорости сработки V*_ур уровня при различных значениях h в заданном диапазоне глубины наполнения выемки, устанавливают зависимость V*_ур и определяют удельные потери воды при свободной фильтрации через грунт для различных значений h по формуле: q_i=V*_урi·B_i, м₂/сут, где V*_ур - скорость сработки уровня, определяемая по зависимости V*_ур=f(h), м/сут, В -ширина зеркала воды в канале, м. 2 ил.

Изобретение относится к области гидротехники, в частности, к способам определения потерь воды из оросительных каналов.

Известен способ определения потерь воды из оросительных каналов, основанный на использовании в качестве характеристики водопроницаемости грунта коэффициента фильтрации K_f [1].

Недостатком известного способа является использование постоянных значений характеристики водопроницаемости (K_o или K_f) при любой глубине воды в канале h.

Известен способ определения потерь воды при свободной фильтрации через грунт, включающий отрывку в грунте выемки, наполнение ее водой до заданной глубины h, поддержание постоянного уровня при периодическом фиксировании изменения уровня и вычисления скорости сработки уровня до достижения ее установившегося значения V^*_ур [2]. Недостатком данного способа является значительное занижение значений потерь воды из-за неучета изменения водопроницаемости грунтов, вследствие увеличения степени их насыщенности водой (уменьшение объема защемленного воздуха).

Цель изобретения - повышение точности определения значений потерь воды при свободной фильтрации через грунт, в частности из оросительных каналов.

Сущность способа заключается в том, что при определении потерь воды из канала используют устанавливаемую в процессе осуществления способа зависимость скорости сработки уровня воды от глубины воды в канале V^*_ур = f (h).

На фиг. 1 дана зависимость V^*_ур = f (h) для лесовидных суглинков голодной степи; на фиг. 2 - то же, но 1 - по прототипу, 2 - по данному способу.

Способ осуществляют следующим образом.

На трассе проектируемого канала глубиной H и заложением откосов m отрывают выемку шириной по дну b, длиной ≥ 10 b и c указанными значениями H и m. Заполняют выемку водой на глубину h, равную минимальной глубине воды в канале. Поддерживая уровень воды постоянным, периодически измеряют слой сработки уровня (Δh) и рассчитывают скорость сработки (V_ур.). Опыт продолжают до стабилизации V_ур. на установившемся значения V^*_ур , соответствующем глубине воды h₁. Увеличивают глубину наполнения выемки до h₂ и аналогично определяют V^*_ур.2 . То же производят при h₃ > h₄, h₄ > h₃, h₅ > h₄, определяя значения V^*_ур.3-V^*_ур.4-V^*_ур.5. . Строят зависимость V^*_ур = f(h), характеризующую водопроницаемость грунта с увеличением глубины наполнения выемки.

Удельные потери воды (g) определяют по формуле q = V^*_ур·B, м²/сут., где V^*_ур - скорость сработки уровня воды, определяемая по зависимости V^*_ур(h) при заданной глубине выемки, м/сут.

B - ширина зеркала воды, равная b+2 mh, м.

Пример конкретного исполнения.

Способ осуществляли на лесовидных суглинках Голодной степи, характеризуемых по ГОСТУ коэффициентом фильтрации K_f=0,23 м/сут.

Выемка трапецеидального сечения (b = 3 м, m = 1,5, H = 2 м) длиной 30 м была заполнена водой до глубины 0,3 м, которая поддерживалась постоянной в течение всего опыта по определению потерь воды на фильтрацию. Установившаяся скорость V^*_ур сработки уровня составила 0,36 м/сут. Затем глубину воды h последовательно увеличивали до 0,5 - 0,7 - 1,0 - 1,5 м и получили значения V^*_ур, равные, соответственно: 0,44 - 0,60 - 0,87 - 1,15 м/сут. По опытным данным построена зависимость V^*_ур = f(h), которая является линейной (фиг. 1) и может быть описана прямой V^*_ур = K_f+0,67 (h-0,1) м/сут, где K_f=0,23 м/сут; h - в метрах.

Значения удельных потерь воды рассчитывали по формуле g₁ = V^*_ур.i ·B_i=[K_f+0,67 (h_i-0,1)] (b+2mh).

Полученные значения q составили, соответственно: 1,41 - 2,25 - 3,22 - 5,0 - 8,80 м²/сут.

При расчете удельных потерь по способу прототипу при K = 0,23 м/сут получили значения q_пр, равные, соответственно: 1,13 - 1,35 - 1,53 - 1,80 - 1,88 м/сут.

Ошибка Δ при определении потерь, равная
составила в нашем примере для глубин 0,3 - 0.5 - 0,7 - 1,0 - 1,5 м соответственно: 24,8 - 66,7 - 110,0 - 178,0 - 368,0%.

Формула изобретения

Способ определения потерь воды при свободной фильтрации через грунт, включающий отрывку в грунте выемки, наполнение ее водой до заданной глубины h, поддержание постоянного уровня при периодическом фиксировании изменений уровня и вычислении скорости сработки уровня до достижения ее установившегося значения V^*_ур, отличающийся тем, что установившееся значение скорости V^*_ур сработки уровня фиксируют для различных значений h в заданном диапазоне глубины наполнения выемки, затем по полученным значениям V^*_ур строят графическую зависимость V^*_ур = f(h) и определяют удельные потери воды в канале по формуле
q_i = V^*_ур.i· B_i, м²/сут,
где V*_ур.i - скорость сработки уровня м/сут, определяемая по зависимости V^*_ур.i = f(h);
B_i - ширина зеркала воды, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2