2.2. Фильтрация в зоне аэрации
Специфическим признаком зоны аэрации является неполное водонасыщение, тесно связанное с проявлением капиллярных сил.
При гравитационном влагопереносе в зоне неполного насыщения скорость фильтрации определяется законом, идентичным закону Дарси, в котором коэффициент пропорциональности существенно зависит от влажности.
где
Из теоретических соображений и анализа экспериментальных данных следует, что зависимость коэффициента влагопереноса от относительной влажности имеет степенной характер вида:
где
где:
Для показателя степени рекомендуется использовать значения n = 3
В определенном диапазоне изменения влажности можно пользоваться экспоненциальной зависимостью коэффициента фильтрации от влажности:
где по литературным данным принимают
В теории влагопереноса обычно вместо высоты давления используется величина давления всасывания. Зависимость коэффициента фильтрации (влагопереноса) от давления всасывания рекомендуется выражение:
где:
Уравнение вертикального влагопереноса:
где
Скорость инфильтрационного просачивания рассчитывается:
где:
При n = 3 получено решение:
При интенсивном протекании процессов влагопереноса существенно проявляется неупорядоченная неоднородность строения зоны аэрации, которая обуславливается литолого-фациальной изменчивостью пород, наличием ходов землероев и остатков растений. Для учета этого фактора при математическом описании влагопереноса используется модель блоковой гетерогенной среды, аналогичной среде с двойной емкостью. Влияние гетерогенности пород зоны аэрации на процессы инфильтрации подтверждается существующими данными о довольно резкой площадной неравномерности инфильтрации.