ДЕЯКІ ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ - Студопедія
ГІДРАВЛИЧНА ТЕОРІЯ ФІЛЬТРАЦІЇ
Під фільтрацією розуміється рух рідини чи газу пористому середовищі (в грунті). Встановлення залежностей між витратою, тисками, фізичними властивостями поточної рідини в пористому середовищі є основним завданням теорії фільтрації. За характером розв'язуваних завдань фільтрація тісно пов'язана з гідравлікою та гідромеханікою, базується на їх основних положеннях та включає гідравлічну та гідромеханічну теорію фільтрації.
Розвиток теорії фільтрації тісно пов'язане з її роллю та значенням у різних галузях техніки, у практиці народногосподарського будівництва. Насамперед фільтраційні розрахунки широко застосовуються у водопостачанні. Визначення припливу води до свердловин, колодязів та водозбірних галерей, розрахунки, пов'язані з питаннями охорони навколишнього середовища та запобігання забруднення водонасичених ґрунтів, проектування гребель-перемичок для створення запасів води проводиться за допомогою теорії фільтрації. У теплопостачанні під час створення систем використання глибинної геотермальної теплової енергії Землі, ґрунтових акумуляторів теплоти також застосовуються методи розрахунку, розроблені теоретично фільтрації.
При зведенні різноманітних будівельних комплексів виникають завдання осушення територій, котлованів і траншей, а також захисту об'єктів від ґрунтових вод різного роду перемичками та насипами. Важливими є завдання визначення притоків ґрунтових вод до різноманітних підземних споруд, а також до шахт та виробок у гірничій справі. Вирішення зазначених завдань практично неможливе без знання теорії фільтрації. Ґрунтові води під гідротехнічними напірними спорудами створюють значний протитиск, призводять у певних умовах до вимивання.ґрунту основ. Проектування гідроспоруд проводиться з урахуванням даних теорії фільтрації. Видобуток нафти і газу, розробка сучасних технологій інтенсифікації притоку середовищ до свердловин.
значною мірою визначаються рівнем розвитку та застосування фундаментальних законів фільтрації (підземної гідравліки).
У зв'язку з прикладним характером цього курсу об'єктом вивчення у ньому є рух ґрунтових вод відповідно до перерахованим колом завдань.
Коротка історія розвитку та роль вітчизняних учених у створенні теорії фільтрації
Рух підземних вод почав вивчатися у XVIII ст. Так, великий учений М.В. Ломоносов ще в 1750 р. у своїй класичній роботі «Про шари землі» відзначав зв'язок підземних вод з гірськими породами, що вміщають їх, а також стан безперервності кругообігу води. За кордоном перші роботи з динаміки підземних вод у гідравлічній постановці виконані французькими вченими А. Дарсі та Ж. Дюпюї. У 1856 р. А. Дарсі вперше встановив основний закон фільтрації, який отримав потім назву лінійного закону Дарсі. Цей закон Ж. Дюпюї застосував до визначення витрат потоків підземних вод та водопритоку їх до свердловин.
Теоретичні основи вчення про рух підземних вод у гідромеханічній постановці задач закладені головним чином працями вітчизняних вчених: H.E. Жуковським, А.Н. Краснопільським, H.H. Павловським, Л.С. Лейбензоном, Г.Н. Каменським, П.Я. Напівбаринова-Кочіна та іншими дослідниками. У своїй узагальнюючій роботі "Теоретичні дослідження руху підґрунтових вод" (1899) H.E. Жуковський вперше ввів поняття «напірна функція» та «сила опору» при фільтрації ґрунтових вод. Грунтуючись на зазначених поняттях, рівняннях Ейлера та законі Дарсі, він вивівдиференціальні рівняння руху підземних вод. Подальший розвиток методів вирішення фільтраційних завдань викладено у його роботі «Просочування води через греблі» (1920). Вказані роботи H.E. Жуковського, а також ряд інших, з іншим цільовим призначенням, але що розробляють рішення гідромеханічних завдань у загальній постановці, такі, як «видозміна методу Кірхгофа» (1890) та ін, створили наукову основу для подальшого розвитку гідромеханічної теорії фільтрації.
Радянський період розвитку теорії фільтрації пов'язаний із фундаментальними дослідженнями академіка H. H. Павловського. Їм, по суті, створено основи сучасних методів розв'язання задач фільтрації під гідротехнічними спорудами у суворій гідромеханічній постановці, визначено критерій існування лінійного закону фільтрації, розроблено теорію нерівномірного руху підземних вод та методи аналогового моделювання за допомогою електрогідродинамічної аналогії (ЕГДА). Значні теоретичні та експериментальні роботи були виконані академіком Л.С. Подальший розвиток теорії фільтрації пов'язані з основними ідеями H.E. Жуковського, H.H. Павловського та Л. С. Лейбензона, що знайшли відображення в роботах В.І. Аравіна, В.Б. Ведернікова, І.Н. Веригіна, Л.А. Галина, H.К. Гірінського, H.І. Дружініна, E.А.Замаріна, H.К. Калініна, Р. Н. Каменського, С.Н. Нумерова, А.Н. Патрашева, П.Я. Напівбаринової-Кочіної, П.Ф. Фільчакова, С. А. Християновича, І.А. Чарного, P. P. Чугаєва, В.H. Щелкачова, В.М. Шестакова та ін.
До особливостей сучасного періоду розвитку теорії фільтрації належать: комплексне застосування теоретичних та експериментальних методів дослідженнярухи фільтраційних вод із ширшим залученням математики та математичної фізики, методів моделювання та електронної обчислювальної техніки; широке залучення та використання в теорії фільтрації досягнень інших суміжних наук; вивчення складніших завдань невстановленої, а також нелінійної фільтрації (планової та об'ємної), деформації середовищ, температурних процесів у підземних пластах та ін. У СРСР проблеми теорії фільтрації розробляються у великій кількості науково-дослідних, проектних та навчальних організацій, дослідження виконуються для потреб народного господарства та зміцнення обороноздатності країни.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: