Стратификация почвы – это не что иное, как расположение различных слоев почвы на основе схожих свойств. В целом, природные почвенные отложения формируются в стратифицированном виде. Проницаемость стратифицированных почв или слоистых почв объясняется в этой статье.
В стратифицированных почвах предполагается, что каждый отдельный слой является однородным и изотропным. Коэффициент проницаемости каждого слоя отличается от других слоев. Поэтому для такого типа почв необходимо определить средний коэффициент проницаемости для всей почвенной залежи.
Слои расслоенной почвы
Средний коэффициент проницаемости изменяется в зависимости от направления потока. Направление потока может быть двух типов:
Для обоих случаев предположим, что стратифицированный грунт состоит из 3 слоев толщиной Z1, Z2 и Z3 с коэффициентами проницаемости K1, K2 и K3 соответственно.
1. Поток, параллельный плоскости подстилающего слоя
Пусть Q – общий расход через почвенную залежь, а q1, q2 и q3 – расходы отдельных слоев.
Когда поток параллелен плоскости подстилающего слоя, общий расход равен сумме расходов отдельных слоев.
Следовательно, Q = q1 + q2 + q3 ———– уравнение (1).
Мы знаем, что расход – это произведение площади и скорости. Предположим, что площадь каждого слоя равна A1, A2 и A3.
Площадь всей почвенной залежи, считая ширину почвенного слоя
как единицу.
A= A1 + A2 + A3
= (Z1 + Z2 + Z3) x 1 = (Z1 + Z2
+ Z3)
Течение параллельно плоскостям подстилающего слоя
Согласно закону Дарси, скорость равна произведению коэффициента проницаемости (k) и гидравлического градиента (i). Когда поток параллелен плоскости подстилающего слоя, потеря напора (h) постоянна для всех слоев, следовательно, гидравлический градиент постоянен для всех слоев.
h = h1 = h2 = h3
Следовательно, i1 = i2 = i3 = i
Пусть kH = это средний горизонтальный коэффициент
проницаемости для всего слоя почвы.
Q = kH . i . A
Аналогично, q1 = k1 . i1. A1
q2 = k2 . i2 . A2
q3 = k3 . i3 . A3
Из уравнения (1),
kH . i . A = k1 . i1. A1
+ k2 . i2 . A2 + k3 . i3
. A3 ————– уравнение (2)
Подставляя и решая вышеприведенные выражения в уравнение
(2), средний коэффициент проницаемости при течении параллельно плоскости подстилающего слоя
получен и выражается как
2. Поток, перпендикулярный плоскости подстилающего слоя
Когда поток перпендикулярен плоскости подстилающего слоя, общая потеря напора
потери напора являются суммой потерь напора через отдельные слои и изменяются следующим образом
h = h1 + h2 + h3 ———————
Уравнение (3)
Следовательно, гидравлический градиент, i = i1 + i2 +
i3
Мы знаем, что i = h/Z, так как Z – длина потока в данном случае.
Поэтому потери напора становятся h = i1.Z1
+ i2. Z2 + i3.Z3
Поток, перпендикулярный плоскости подстилающего слоя
Если kv = средний вертикальный коэффициент проницаемости
Тогда из закона Дарси, v = kv.i = kv .
(h/Z)
h
= vZ/kv
Аналогично, h1 = vZ1/k1
h2 = vZ2/k2
и h3 = vZ3/k3
Подставляя и решая вышеприведенные выражения в уравнение (3), можно получить средний вертикальный коэффициент проницаемости, когда поток перпендикулярен плоскости подстилающего слоя, и он выражается как,
- Проницаемость почвы – характеристики, закон Дарси.
- Факторы, влияющие на проницаемость грунта.
- Проницаемость грунта с помощью пермеаметра с постоянным напором – задачи и процедура.
- Что такое потенциальная функция скорости и функция потока?.
- Испытание грунта на проницаемость с переменным напором – назначение и процедуры.
- Определение постоянных Дарси и Чези для потока в трубе.
- Какие существуют типы течения жидкости в трубах?.