Юзюк О.Ю., Бондар А.Є.

Інститут водних проблем і меліорації НААН, м. Київ, Україна

АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ ФОРМУВАННЯ ФІЛЬТРАЦІЙНИХ ВТРАТ ІЗ КАНАЛІВ У ЗЕМЛЯНОМУ РУСЛІ

Фільтраційні втрати води із каналів, незалежно від їх конструктивних особливостей, залежать від стадій фільтрації: вільної та підпертої. Критерієм вільної фільтрації являється те, що фільтраційні витрати мають бути менші за найбільш можливі витрати при відтоці грунтових вод.

Перехід від однієї стадії до іншої залежить від ряду факторів: розміри каналу, водно-фізичні властивості грунтів, умови підземного відтоку, динаміка підземних вод, рівень грунтових вод.

При глибокому заляганні рівня грунтових вод, короткотривалій роботі каналу з невеликими розмірами або невеликим фільтраційним коефіцієнтом, фільтрація може не вийти із першої стадії, так як фільтраційний потік із каналу може не досягнути рівня грунтових вод.

В каналах у земляному руслі вільна стадія фільтрації ділиться на фази:

- фаза поглинаючого або насиченого грунту;

- фаза капілярно-грунтового потоку.

Перша фаза характеризується рухом води у трьох компонентному середовищі: грунт – вода – повітря. Рух води відбувається під дією капілярних і гравітаційних сил, рівня води у каналі (рис. 1, а).

Друга фаза вільної фільтрації починається із моменту, коли фільтраційний потік з’єднується із капілярною каймою грунтових вод і вступає у взаємодію з грунтовими водами (рис. 1, б).

Рис. 1. Схема вільної фільтрації (а – перша фаза, б – друга фаза)

Друга стадія фільтрації характеризується суцільним потоком грунтових вод. Дана стадія найбільш тривала у постійно діючих каналах, де вона спостерігається на протязі багатьох років роботи каналу. Підперта фільтрація носить несталий характер, фільтраційні витрати протягом часу зменшуються. Така стадія має головне значення для оцінки фільтраційних втрат і підпору грунтових вод поблизу постійно діючих каналів (рис. 2).

Рис. 2. Схема підпертої фільтрації

Оскільки втрати вільної фільтрації більші і призводять до встановлення підпертої фільтрації, то необхідно на стадії проектування передбачати надійне та ефективне протифільтраційне облицювання. Якщо ж, фільтраційний потік досягне другу стадію, він буде завдавати шкоду приканальним смугам та може призвести до заболочування прилеглої території.