Densitatea Apei și Permeabilitatea Intrinsecă a Solurilor în Funcție de Temperatură

Abstract

Lucrarea de faţă prezintă două aplicaţii în care sunt studiate variaţiile densităţii apei , respectiv a permeabilităţii intrinseci a solurilor, în funcţie de temperatură.

Sunt prezentate rezultatele numerice obţinute folosind datele din literatură, grafice ilustrative, precum şi câteva concluzii pe baza acestora.

1. Introducere

O problemă tot mai discutată în zilele noastre este poluarea sub diferitele sale forme. Cele mai întâlnite forme de poluare se realizează prin intermediul apei, mai exact prin dizolvarea poluanţilor în apă şi transportul acestora mai departe în râuri sau în sol, contaminând apele freatice.

Deoarece 21,8% din totalul de apă dulce este conţinută în apele subterane şi doar 0,34% în râuri şi lacuri, restul fiind în majoritate zăpadă şi gheaţă, este foarte importantă studierea comportamentului apei şi a rapidităţii infiltraţiei acesteia în sol.

Lucrarea are ca scop determinarea variaţiilor permeabilităţii intrinseci cu temperatura pentru diferite tipuri de soluri şi roci, mai exact a capacităţii solurilor de a lăsa să treacă apa prin ele. În prealabil sunt determinate variaţiile densităţilor apei pure şi a apei sărate în funcţie de temperatură şi este făcută o comparaţie între rezultatele obţinute.

Formulele de calcul sunt prezentate în partea de noţiuni teoretice.

2. Noţiuni teoretice

Permeabilitatea intrinsecă, notată ki , este definită ca fiind capacitatea solului de a lăsa apa să treacă prin el. Se calculează cu următoarea formulă:

(1)

unde K- conductivitatea hidraulică

η- vâscozitatea dinamică a fluidului

ρ- densitatea fluidului

g- constanta acceleraţiei gravitaţionale

Pentru calculul densitaţii apei pure în funcţie de temperatura T este utilizată relaţia [2]:

În natură apa poate conţine diverse substanţe dizolvate. Vom considera apa sărată în cele ce urmează.

În practică, pentru calculul densităţii unei soluţii în funcţie de salinitate, pe care o notăm cu S, se foloseşte următoarea formulă aproximativă [2]:

unde:

Cu ajutorul acestor formule vom calcula densitatea apei pure şi densitatea apei de mare pentru diferite valori ale temperaturii, considerând că S = 35

Pentru calcularea permeabilităţii intrinseci mai este nevoie de valorile conductivităţii hidraulice pentru diferite tipuri de soluri şi a vâscozităţii dinamice a apei pentru diferite temperaturi, valori care există în literatura de specialitate [2].

3. Rezultate numerice

Folosind formula (2) şi (3), pentru apa pură şi cea de mare s-au obţinut rezultatele din Tabelul 1, utilizând programul Maple