PODZEMNÍ VODA Komplikuje a zhoršuje geologické podmínky výstavby

Prezentace na téma: "PODZEMNÍ VODA Komplikuje a zhoršuje geologické podmínky výstavby"— Transkript prezentace:

1 PODZEMNÍ VODA Komplikuje a zhoršuje geologické podmínky výstavby
Ovlivňuje fyzikálně-mechanické vlastnosti Je faktorem současných geodynamických procesů Komplikuje zakládání staveb Podzemní stavby mění ustálený režim podzemních vod J. Pruška MH 9. přednáška

2 Úlohy IG průzkumu Zjistit výskyt podzemní vody
Určit hydraulické parametry zvodnělé oblasti Zjistit režim podzemních vod a směr proudění Určit agresivitu podzemních vod Prognóza vlivu stavby na režim podzemní vody Návrh případného odvodnění J. Pruška MH 9. přednáška

3 Oběh vody v přírodě 1 propustné prostředí
2. hydrogeologický poloizolátor 3. puklinové prostředí 4. HPV 5. výpar 6. pohyb mraků s deštěm (od moře na kontinent) 7. srážky 8. studna 9. pramen J. Pruška MH 9. přednáška

4 Hydrogeologický kolektor geologické prostředí jež akumuluje a vypouští podzemní vodu, patří sem * pórovité prostředí (zeminy, málo stmelené horniny) * puklinové prostředí (rozpukané skalní horniny) * krasové prostředí (skrasovatělé karbonatické horniny) * puklinovo krasové prostředí J. Pruška MH 9. přednáška

5 Hydrogeologický poloizolátor geologické prostředí, přes které protéká podzemní voda do okolního hydrogeologického kolektoru jen za určitých tlakových podmínek Hydrogeologický izolátor geologické prostředí, které není schopné akumulovat a vypouštět podzemní vodu, patří sem poloskalní horniny – jílovité břidlice, jíly, masivní nerozpukané horniny J. Pruška MH 9. přednáška

6 Zvodeň Zvodeň (nádrž podzemních vod) je hydraulicky spojitá oblast schopná akumulovat, vést a vypouštět gravitační podzemní vodu od místa vsakování do místa výstupu (ať už přírodního či umělého – např. čerpání). Určení umístění zvodně a jejích hydrogeologických parametrů je poměrně složitá úloha J. Pruška MH 9. přednáška

7 Vadózní oběh podzemní vody mělký oběh podzemní vody probíhající pouze v lokální odvodňované (erozní) oblasti, tvořené jezery, řekami, potoky apod. Pokud je přírodní doplňování vody větší než odtok (drénování) podzemní vody, podzemní voda se akumuluje a její hladina stoupá. J. Pruška MH 9. přednáška

8 Profundní oběh podzemní vody hlubinný oběh podzemní vody zasahující do hloubky stovek metrů a vyznačující se pomalým oběhem a pomalou výměnnou podzemní vody J. Pruška MH 9. přednáška

9 Fyzikálně-chemické vlastnosti podzemních vod
Voda svým oběhem zemí mění svoje fyzikálně-chemické vl. Význam má interakce hornina-podzemní voda Vliv rozpouštění okolní horniny Oxidace Hydrolýza J. Pruška MH 9. přednáška

10 Určuji : Barvu Zápach Vůní Teplotu Elektrickou vodivost
Chemický rozbor J. Pruška MH 9. přednáška

11 Chemický rozbor Zjišťuje rozpuštěné soli ve vodě nejčastěji iontové formě v mgl-1 Nejčastěji se určují: Kationty Ca2+, Mg2+, Na4, K4, Fe2+, Fe3+, Mn2+ Anionty Cl-, SO42-, NO3-, HCO3-, NO22- Celková mineralizace vody J. Pruška MH 9. přednáška

12 Agresivita vody J. Pruška MH 9. přednáška

13 Hydrofyzikální vlastnosti
Propustnost Koeficient průtoku Objemová stlačitelnost geologického prostředí Koeficient kapacity Difuzivita J. Pruška MH 9. přednáška

14 koeficient průtoku charakterizuje schopnost zvodnělé vrstvy propouštět kapalinu či plyn, pro homogenní izotropní prostředí je dán vztahem: kde T koeficient průtoku k koeficient filtrace b mocnost zvodnělé vrstvy J. Pruška MH 9. přednáška

15 Objemová stlačitelnost geologického prostředí
Koeficient objemové stlačitelnosti geologického prostředí vyjadřuje změnu původního objemu prostředí vyvolanou změnou tlaku o jednu jednotku (Pa).: kde V původní objem prostředí dV změna objemu dP změna tlaku J. Pruška MH 9. přednáška

16 Koeficient kapacity Koeficient kapacity vyjadřuje kapacitu zvodnělé vrstvy, tedy její schopnost akumulovat či propouštět vodu v závislosti na výšce hladiny podzemní vody. Koeficient kapacity je bezrozměrná veličina a pro podzemní vodu s volnou hladinou je dán vztahem: kde Sv koeficient kapacity Ss = Ss/b b mocnost zvodnělé vrstvy n´ aktivní pórovitost Aktivní pórovitost je pórovitost oblasti, z které vytéká či do které přitéká voda při kolísání hladiny podzemní vody J. Pruška MH 9. přednáška

17 Difuzivita Difuzivita je poměr koeficientu průtoku T a kapacity Sv.Pro prostředí o volné hladině podzemní vody je vyjádřena vztahem: kde D difuzivita Sv koeficient kapacity k koeficient filtrace b mocnost zvodnělé vrstvy n´ aktivní pórovitost J. Pruška MH 9. přednáška

18 Podzemní vody v pórovitém prostředí:
Propouštět podzemní vodu může jen pórovité prostředí - zeminy (nezpevněné sedimenty). Pro posouzení zvodnění zemin je nutné znát jejich zrnitost, pórovitost nebo účinnou pórovitost, koeficient filtrace popř. další hydrofyzikální parametry. Pohyb podzemní vody v pórovitém prostředí je velmi složitý proces, a tak se pro zjednodušení řešení nahrazuje fiktivním filtračním prouděním kapaliny plně nasyceným prostředím. Fiktivní filtrační rychlost můžeme pak zapsat následujícím vztahem: J. Pruška MH 9. přednáška

19 kde Q skutečný průtok A průtočná plocha
Z filtrační rychlosti se dá určit skutečná průměrná rychlost proudění v pórech, tzv. efektivní rychlost: kde vef efektivní rychlost v  fiktivní filtrační rychlost n´ účinná pórovitost J. Pruška MH 9. přednáška

20 kde Re Reynoldsovo číslo vs průměrná průtoková rychlost
U stálené proudění nastává v zemině při konstantní filtrační rychlosti a piezometrickém tlaku. V přírodních podmínkách je v pórovitém prostředí nejčastěji proudění laminární, pro které platí Darcyho filtrační zákon. Přechod od laminárního proudění k turbulentnímu je dán hodnotou Reynoldsova čísla (Re >5 až 10): kde Re Reynoldsovo číslo vs průměrná průtoková rychlost de efektivní průměr zrn v viskozita kapaliny (pro vodu při 18°C 1,14510-6 m2s-1) J. Pruška MH 9. přednáška

21 Proudění podzemní vody v puklinovém prostředí
Ve skalních horninách se pohybuje podzemní voda plochami nespojitosti (puklinami, trhlinami, zlomy apod.). Hydrogeologický význam ploch nespojitosti je dán jejich vznikem (genezí) a určuje se řadou charakteristik, jako jsou otevřenost, průběžnost, výplň, drsnost stěn apod. Plochy nespojitosti tvoří vzhledem k pórům v zeminách (nezpevněných sedimentech) podstatně menší síť plošných cest pro podzemní vodu, mají menší kapacitu a výrazně větší průtok. J. Pruška MH 9. přednáška

22 Při proudění podzemní vody puklinami navíc často dochází k vyplavování jemných částic horniny. Proudění podzemní vody puklinami je převážně turbulentní a neplatí zde Darcyho zákon. Hydrogeologicky se dá puklinové prostředí popsat pomocí koeficientu filtrace k, koeficientem průtoku T, koeficientem kapacity Sv a hydraulickou vodivostí D. Určení těchto parametrů je možné většinou jen pomocí velmi náročných měřeních J. Pruška MH 9. přednáška

23 Proudění podzemní vody diskontinuitami
g gravitační zrychlení e vzdálenost rovnoběžných desek v kinematická viskozita (pro vodu v = 1 m2s-1) L délka desek ve směru proudění HL rozdíl hladin  četnost diskontinuit g gravitační zrychlení e vzdálenost rovnoběžných desek v kinematická viskozita (pro vodu v = 1 m2s-1) J. Pruška MH 9. přednáška

24 Proudění soustavou diskontinuit
Qij proudění z uzlu i do uzlu j Hi hydraulická výška v uzlu i Hi hydraulická výška v uzlu i cij hydraulická vodivost mezi uzly i a j J. Pruška MH 9. přednáška