Post on 07-Feb-2018
PONIRANJE VODE U ZEMLJIŠTE- Upijanje, filtracija i slobodno poniranje -
Pod pojmom poniranje u širem smislu podrazumeva se pojava kod koje voda ulazi u zemljište i kreće se na dole prema slobodnom nivou podzemnih voda.
Predstavlja jednu od najznačajnijih komponenti formiranja rečnog oticaja
Određuje Karakter odvodnjavanja zemljišta Intenzitet površinskog oticaja Povećanje zaliha podzemnih voda
KVANTITATIVNE KARAKTERISTIKE
Brzina (intenzitet) poniranja Vf (koeficijent infiltracije i brzina infiltracije) – količina vode (u mm) koja ponire prema jedinici površine zemljišta u jedinici vremena (čas).
Brzina kvašenja Vk (brzina napredovanja granice kvašenja) Srednja brzina kvašenja t
zv maxk
Zmax – maksimalna dubina do koje u datom trenutku, po poniranju, dolazi do promene vlažnostit - vreme od početka prisustva vode na površini zemlje do momenta vlažnosti na dubini Zmax.
Istinita brzina napredovanja poniranja
ddsvk
Poniranje vode u zemljištu se ostvaruje u obliku Strujnica – turbulentno kretanje vode po prslinama, porama i
pukotinama Kapilarnog (laminarnog) kretanja – po kanalima i porama sitnijih
razmera Dejstva kapilarnih sila
Kako će se kretati zavisi od karaktera šupljina i pora i nivoa podzemnih voda
Početni stadijum poniranja: sile trenja i sile otpora vazduha su male, preovladavaju kapilarne sile – upijanje (infiltracija)
Sa povećavanjem dubine zemljišta: pore su ispunjene vodom –kretanje se odvija uglavnom pod dejstvom gravitacije i zavisi odkoeficijenta filtracije datog zemljišta - filtracija
Slobodno poniranje – voda odnosi čestice zemljišta, ne popunjavajući pore, a pri tome se vlaga prenosi skoro do nivoa podzemnih vodaSlobodno poniranje može se pojaviti i u početnom stadijumu poniranja, kada količina vode koja je dospela u zemljište nije popunila sve pore.
0.6 – 2.5Navodnjavana zemljišta - podzoli
0.06 – 0.7Glina0.66 – 1.5Suglina1.5 – 3Supesak3 – 34Pesak
Brzina filtracije (mm/min)
zemljište
Brzina filtracije ili koeficijent filtracije
MEHANIZAM PRODIRANJA VODE KROZ ZEMLJIŠTE
Dejstvuju sile Sile gravitacije stuba vode koji ponire S Apsorpcione sile kapilara HL, merene preko visine kapilarnog
upijanja H u datom zemljištu Pritisak površinskog sloja vode h Razlika pritiska zemljišta P i atmosferskog pritiska PoPo
h
P HL
S
S
PPS
hHKS
PPhHSKiKv oof 1
Pretpostavka: kretanje je laminarno – važi Darsijev zakon za brzinu infiltracije
Gde suK - koeficijent filtracije datog zemljištaS + H + Po – P - pritisci koji izazivaju kretanje vodei - gradijent pritiska ili relativna brzina poniranja vode u zemljište u odnosu na koeficijent filtracije
SPPhHS
Kv
i of
Ako Postoji vazdušni uzgon Po – P = 0 Zanemari površinski sloj vode h = 0
SHKK
SHSKv f
Brzina filtracije Vf´ - zavisi od sila gravitacijeVf´ = K = const
Brzina kapilarnog penjanjaVf´´ - smanjuje se sa povećanjem dubine zemljišta S po hiperboličnom zakonu
SHKvII
f
postepeno prelazi u filtraciju
KvIImin,f
Jednačina bilansa zasićenja zemljišta vlagom
dvds f gde je deficit (nedostatak) vlažnosti zemljišta
sUU Sumarni sloj ponirajuće vode u zemljištu do dubine S
s
0s
t
0ff dsdvv
Raspored deficitavlažnosti zemljištas i sumarnogsloja infiltracijevode u zemljištupo dubini
0 0.1 0.2 0.3
50
100
150
200f
s
Brzina kretanja fronta kvašenja Vk
kako je 0 ≤ s ≤ 1 sledi da Vk ≥ Vfs
fk
vddsv
SHSKv
ddsv
ss
fk
SHKK
dv
ss
sk
Brzina kvasenja
Kako je ova brzina takođe sastavljena iz dve brzine VfIII
(gravitacione brzine poniranja) i VfIV (brzine kapilarnog
usisavanja)
s
IIIf
KV
S
KHVs
IVf
Pod pretpostavkom da je S/H ≤ 2 sledi
odnosno
2
HS
21
HS1ln
HS
HK2S
sHK
dds 1
HS1ln
HS
KH
HKS
HS
KH
221 22
Pa je brzina infiltracije
AKKHKv f
5.0
22
2HKK
HKHKK
SHKKVs
KRIVA INFILTRACIJE
Kriva infiltracije izražava sposobnost zemljišta da apsorbuje određenu količinu vode u zavisnosti od intenziteta upijanja po vremenu
Zavisi od Reljefa Fizičko-mehaničkih, hemijskih osobina o stanja obrade zemljišta Vegetacionog pokrivača Intenziteta padavina
Zanemaruje se često koeficijent oticaja Teorijska jednačina (važi u slučaju da je zemljište pokriveno
slojem vode)
AKv f
Empirijske formule
Gde suVf – intenzitet infiltracije u mm/minKf – koeficijent filtracijeKo i n – empirijski parametri zavise od mehaničkog sastava zemljišta, intenziteta kiše i dr. Ko – intenzitet upijanja na kraju prvog trenutka vremena.
no
ffKKv
2 CmKo
Gde sum i c– parametri a zavise od mehaničkih i drugih osobina zemljišta - deficit vlažnosti zemljišta na h = 0.5 m.
Rešenje S.F. Fedorov – neplodna slana zemljišta (utvrdio da je n = 2/3)
OPŠTA FORMULA ZA PRORAČUN INTENZITETA INFILTRACIJE
Gde suVf - intenzitet infiltracije u mm/minKf - koeficijent infiltracije u mm/mini - intenzitet kiše u mm/min - deficit vlažnosti zemljišta u mm - vreme u minutama od početka kišee - osnova prirodnog logaritma
i
fff eKiKv
Formula HORTON-a
eKVKv foffVo - početni intezitet infiltracije - parametar
Formila POPOV-a
f
i
f Kiev
BAV f 2
1
Formila FILIP-a
OPŠTI OBLIK KRIVE INFILTRACIJE
V(mm/min)
f
Ko
Kf
1 32 4 5 6 7
no
ffKKv
ZNAČENJE PARAMETARA U HORTONOVOJ JEDNAČINI
Vf
Vo
1
12
2
Kf
Fo
Fk
- mala vrednost parametra
- velika vrednost parametra
VEZA IZMEĐU INTENTITETA PALE KIŠE, INFILTRACIJE I HIDROGRAMA DIREKTNOG OTICAJA
va
vb
va
vd
vf
i(mm/cm)
Qm /s3
t
t
a) b)
d)
a)
tiV
tiV
bb
aa
VLAŽNOST ZEMLJIŠTA
Sposobnost zemljišta da molekularnim silama zadrži znatne količine vode (% ili mm).
Definiše početne uslove zakona infiltracije (Ko, Vo i Kf) Na vlažnost zemljišta utiču:
Struktura zemljišta (gline, velika razlika Ko i Kf) Aktivnost podzemnih životinja (krtice, rovci, gliste, crvi, ...) u
sušnom periodu povećavaju Ko jer idu u dubinu za vlagom a kasnije u vlažnom periodu idu ka površini pa je odnos Ko/Kf manji
Rastvaranje minerala Vazduh u zemljištu Toplota (sa povećanjem T smanjuje se viskozitet, a pri negativnoj T
nema poniranja) Stanje zemljišta i vegetacionog pokrivača Antropogeni faktori (seča šuma, promena načina obrade zemljišta,
kultura i td.)
Povr{ ina terena
Šema prodiranja vode kroz zemljište
KOEFICIJENT OTICANJA
Ako se pretpostavi da je za vreme pojave jakih kiša (pljuskova) isparavanje zanemarljivo, tada se ukupne efektivne padavine (Pef), koje oteknu površinskim putem, mogu dobiti kao razlika bruto padavina (P – ukupna pala kiša na slivu) i sumarnog upijanja (F)
tt
ef fdtidtFPP00
gde je i – intezitet padavina i f – intenzitet infiltracije
Odnos efektivnih i bruto padavina predstavlja koeficijent oticaja, tj:
PPef
Vrednost sumarnog upijanja (F) često se u literaturi naziva gubitak (sa gledišta površinskog oticaja.
Jedan od najjednostavnijih načina za određivanje gubitaka tokom pljuska je metoda -indeksa, koja u suštini predstavlja prosečni intenzitet infiltracije tokom pljuska, pod uslovom da su ostali gubici mali. Ova metoda predpostavlja da su gubici konstanti za vreme trajanje kiše.
k
efPt)i(
0
Neto ki{a
Teorijski gubicii,vf
Gubitak - indeks
t
i