что такое свободная вода
Свободная вода
СВОБОДНАЯ ВОДА (а. free water; н. freies Wasser; ф. eau libre; и. agua libre) — подземная вода, содержащаяся в горных породах и находящаяся под влиянием капиллярных и гравитационных сил. Капиллярная вода заполняет капиллярные поры, а при уменьшении влажности — только углы пор в горных породах.
Капиллярная свободная вода, связанная с уровнем грунтовых вод, называется капиллярно-поднятой, в отрыве от него — капиллярно-подвешенной водой. Оба вида капиллярной свободной воды передают гидростатическое давление и перемещаются под действием сил поверхностного натяжения.
Капиллярно-поднятая вода образует т.н. капиллярную кайму, которая постоянно восстанавливается за счёт подтягивания воды по капиллярам с уровня грунтовых вод. Капиллярное поднятие зависит от гранулометрического и минералогического состава пород зоны аэрации, температуры воды и от других факторов. Максимальная высота поднятия в глинистых породах 8-10 м, в крупнозернистых песках несколько см, в галечниках и гравии отсутствует.
Капиллярно-подвешенная вода образуется чаще всего в супесчаных отложениях в основном за счёт атмосферных осадков. Наибольшее количество этой воды, удерживаемое породой, соответствует наименьшей влагоёмкости или водоудерживающей способности породы. Капиллярная вода в зависимости от состава горных пород по-разному влияет на изменение физико-механических свойств горных пород. Как правило, она приводит к уменьшению прочности пород в горных выработках.
Гравитационная вода перемещается в горные породы под действием силы тяжести и градиента напора, возникающего как за счёт разности гипсометрических отметок (для верхних водоносных горизонтов), так и за счёт различного геостатического давления (для глубокозалегающих горизонтов). Её содержание зависит от пористости и трещиноватости горных пород (максимальная насыщенность горных пород водой называется полной влагоёмкостью). Содержание гравитационной воды в породе определяется как разность между полной и капиллярной влагоёмкостью.
Гравитационная вода, легко отдаваемая горными породами, добывается для водоснабжения, она откачивается при осушении котлованов, карьеров и шахт. Интенсивный водоотбор сопровождается оседанием земной поверхности. В некоторых районах действие свободной воды приводит к развитию карста, суффозии, солифлюкции, образованию плывунов и др. В областях ведения горных работ это приводит к нарушению устойчивости бортов карьеров и откосов котлованов, повышенной обводнённости выработок, внезапным прорывам вод и плывунов в горной выработке.
свободная вода
3.3.5 свободная вода (free water): Вода, присутствующая как отдельная фаза.
5.17 свободная вода: Вода, увлекаемая в гидравлическую или пневматическую систему и образующая с технологической средой две фазы, имеющие тенденцию к разделению в зависимости от плотностей воды и технологической среды.
Смотри также родственные термины:
33. Свободная вода древесины
F. I Humidite libre
Вода, содержащаяся в полостях клеток и межклеточных пространствах древесины
Полезное
Смотреть что такое «свободная вода» в других словарях:
Свободная вода — (a. free water; н. freies Wasser; ф. eau libre; и. agua libre) подземная вода, содержащаяся в г. п. и находящаяся под влиянием капиллярных и гравитационных сил. Kапиллярная водa заполняет капиллярные поры, a при уменьшении влажности… … Геологическая энциклопедия
свободная вода — Вода, увлекаемая в гидравлическую или пневматическую систему и образующая с технологической средой две фазы, имеющие тенденцию к разделению в зависимости от плотностей воды и технологической среды. [ГОСТ Р 51109 97] Тематики промышленная чистота … Справочник технического переводчика
свободная вода — laisvasis vanduo statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free water vok. freies Wasser, n rus. несвязанная вода, f; свободная вода, f pranc. eau libre, f … Fizikos terminų žodynas
свободная вода — laisvasis vanduo statusas T sritis chemija apibrėžtis Nepastovus vandens kiekis, esantis medžiagos kapiliaruose bei tarpsluoksniuose ir išgaruojantis iki 105 °C. atitikmenys: angl. free water rus. свободная вода … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
свободная вода — laisvasis vanduo statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Nepastovus vandens kiekis, esantis medžiagos kapiliaruose bei tarpsluoksniuose ir išgaruojantis iki 105 °C. atitikmenys: angl. free water; interstitial water vok. freies… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
свободная вода древесины — Вода, содержащаяся в полостях клеток и межклеточных пространствах древесины. [ГОСТ 23431 79] Тематики древесина (строение и свойства) Обобщающие термины физико механические свойства древесины и их показатели EN free moisture FR i humidite libre … Справочник технического переводчика
Свободная вода древесины — 33. Свободная вода древесины E. Free moisture F. I Humidite libre Вода, содержащаяся в полостях клеток и межклеточных пространствах древесины Источник: ГОСТ 23431 79: Древесина. Строение и физико механические свойства. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
КАПЕЛЬНОЖИДКАЯ СВОБОДНАЯ ВОДА — см. Гравитационная вода … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
Вода гравитационная свободная — – вода, содержащаяся в порах грунта, не подверженная действию молекулярных сил, связывающих воду с поверхностью грунтовых частиц, передвигающаяся в капельно жидком состоянии под действием сил тяжести, а также сил поверхностного натяжения.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ВОДА БЕЗНАПОРНАЯ (СВОБОДНАЯ) — вода в порах и трещинах г. п., испытывающая давление, равное атмосферному; в основном это грунтовые воды, но встречаются и межпластовые. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия
Что такое свободная вода
Вся вода в почве, не находящаяся под влиянием сорбционных сил, т. е. не связанная, называется свободной водой.
Поведение свободной воды в почве определяется почти исключительно сочетанием силы тяжести и капиллярных сил. Под влиянием первой из них свободная вода стремится стечь вниз. Капиллярные силы могут действовать в различных направлениях, в Tofo числе и вверх, и часто поэтому противодействуют силе тяжести, хотя в других случаях могут иметь и одинаковое с нею направление.
При поступлении жидкой воды на поверхность почвы в виде дождя, талых, полых или оросительных вод она начинает впитываться в почвенную толщу и просачиваться вниз преимущественно под влиянием силы тяжести. Такую воду, находящуюся в состоянии нисходящего передвижения, называют просачивающейся гравитационной водой. Вода в зависимости от интенсивности поступления на поверхность почвы и от фильтрационных свойств почвы может заполнять собой или все поры почвы, или только часть их.
Достигнув водонепроницаемого (или водоупорного) слоя, просачивающаяся гравитационная вода начинает накапливаться над ним, заполняя все поры почвы, за исключением отдельных изолированных пор, в которых может остаться так называемый защемленный воздух в виде отдельных изолированных пузырьков. Водоупорный слой как бы подпирает собою эту скапливающуюся воду, поэтому ее можно назвать подпертой гравитационной влагой. Содержащий ее слой называется водоносным горизонтом. Такая вода обладает способностью вытекать из стенок естественного или искусственного разреза почвенно-грунтовой толщи. Если заложить скважину, врезающуюся в толщу почвы или грунта, в которой находится подпертая гравитационная вода, то она, вытекая из стенки скважины (или колодца), заполняет ее до определенного уровня. Воду, содержащуюся в грунте глубже этого уровня, принято называть грунтовой водой или грунтовыми водами. Если этот уровень находится в почвенной толще, такие воды мы называем почвенно-грунтовыми. Закладывая несколько скважин или колодцев близко друг от друга и мысленно соединяя уровни воды в них, мы получим воображаемую поверхность, которая будет называться зеркалом грунтовых вод. Когда зеркало грунтовых или почвенно-грунтовых вод наклонно (его наклон часто, хотя и не всегда, совпадает с наклоном водоупорного слоя), то воды будут стекать в направлении наклона; в этом случае мы будем иметь стекающую подпертую гравитационную воду. Если зеркало вполне горизонтально, что бывает редко, то говорят о застойной подпертой гравитационной воде.
Вся ли вода, поступающая в почву, достигает после стекания водоупорного слоя и превращается в подпертую гравитационную воду?
Хорошо известно, что вниз, в глубокие слои, стекает далеко не вся вода. Часть ее задерживается в почвенной и грунтовой толще, не достигая водоупорного слоя. При этом в зависимости от некоторых свойств почвы и грунта распределение задержавшейся в почвенно-грунтовой толще воды может быть различно.
Для того чтобы выявить свойства этой задержавшейся воды, необходимо проследить ее распределение над уровнем грунтовых или почвенно-грунтовых вод. Допустим, что на поверхность почвы поступило такое количество воды (дождя), которое обеспечило сквозное промачивание всей почвенно-грунтовой толщи до уровня почвенно-грунтовых или грунтовых вод. Через некоторое время, после того как закончится просачивание всей свободной гравитационной воды, определим количественно содержание воды во всей почвенно-грунтовой толще над уровнем грунтовых или почвенногрунтовых вод. Такие определения принято делать в каждом 10-сантиметровом слое толщи для того, чтобы выявить распределение влаги во всех подробностях.
Сделаем два допущения: во-первых, что уровень грунтовых вод находится более или менее глубоко — на глубине не менее 6—8 м, и во-вторых, что почвенно-грунтовая толща является вполне однородной по механическому составу и сложению, т. е. не слоистой.
Распределение влаги в почвенно-грунтовой толще по окончании просачивания всей свободной гравитационной влаги схематически изображено на рис. 24. Рисунок этот построен следующим образом. На оси ординат нанесена глубина в метрах, а на оси абсцисс — влажность почвы в процентах of полной влагоемкости и в процентах от веса почвы (нижняя шкала). Напомним, что полной влагоемкостью называется предельное количество влаги, которое может содержаться в почве при условии полного заполнения водой всех пор. Полная влагоемкость выражается в процентах от веса сухой (высушенной при 105°) почвы. Выражая влажность в % от полной влагоемкости, мы характеризуем степень заполнения почвенных пор влагой.
Руководствуясь формой кривой, иначе говоря, распределением влаги в почвенно-грунтовой толще, разделим последнюю на три зоны.
В нижней части почвенно-грунтовой толщи выделится зона 1, в которой влажность равна полной влагоемкости. Эта зона содержит грунтовую воду. Она называется водоносным горизонтом. В этой зоне грунт полностью насыщен влагой, которая способна изливаться из искусственных или естественных разрезов. Зеркало грунтовой воды залегает на уровне ГВ (рис. 24).
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Свободная вода
Свободная вода не связана с твердыми частицами и поэтому легко удаляется сушкой на иловых площадках, фильтрацией или отжимом на машинах. [2]
Свободная вода и щелочь отсутствуют. [5]
Свободная вода обладает некоторой изменчивой структурой, и эта оструктуренность переходит в другую с приближением молекул воды к твердой поверхности. Указывается, что каждая молекула воды может образовывать четыре водородные связи с соседними. [8]
Свободная вода заполняет капиллярные и крупные, некапиллярные поры. [11]
Свободная вода отделяется от осадка простой фильтрацией или отжимом, коллоидно связанная вода может быть частично переведена в свободную форму коагуляцией химическими реагентами или термической деструкцией. Гигроскопическая вода полностью удаляется только при сжигании осадка. [12]
Свободная вода в земной коре, находится в пределах очень неглубокой зоны. Ниже могут находиться многие сотни метров водона-сыщенных пород. Однако в пустынных районах эта зона сильно сокращается или не существует вовсе. [13]
Свободная вода ( асвоо) испаряется в первую очередь и затраты теплоты на этот процесс определяются теплотой парообразования воды как самостоятельной жидкой фазы. Адсорбционная же влага ( асвяз) испаряется в последнюю очередь и затраты теплоты при этом превышают затраты теплоты на удаление последних порций воды, непосредственно связанной с поверхностью твердого тела. Эти затраты равны теплоте смачивания. [15]
СВОБОДНАЯ ВОДА
Вода, которая содержится в почве сверх рыхлосвязанной, уже находится вне действия сорбционных сил. Такую воду называют свободной. Ее отличительная особенность —отсутствие ориентировки молекул воды по отношению к почвенным частицам. Впочвах свободная вода присутствует в двух формах: капиллярной и гравитационной.
Капиллярная вода. Удерживается и передвигается в почве под действием капиллярных (менисковых) сил, которые начинают проявляться в капиллярных порах диаметром менее 8 мм. Снаибольшей эффективностью капиллярные силы действуют в порах с диаметром от 100 до 3мкм. В капиллярах крупнее 8 мм они не проявляются, так как сплошной вогнутый мениск здесь не образуется. Поверхность воды остается преимущественно плоской, а ее искривления наблюдаются только у стенок капилляров. Капилляры с диаметром менее Змкм в основном заполнены физически связанной водой, поэтому передвижение в них капиллярной воды очень сильно замедляется или полностью исключено.
По физическому состоянию капиллярная вода жидкая. При положительных температурах она свободно испаряется с поверхности менисков, насыщая почвенный воздух парами воды, а при отрицательных температурах превращается в лед.
Капиллярная вода характеризуется высокой подвижностью и передвигается из зоны большего увлажнения в зону с меньшей влажностью как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Поэтому она способна восполнять запасы влаги в верхних горизонтах почвы при интенсивном потреблении ее растениями или испарении. Капиллярная вода способна растворять различные химические соединения, а также перемещать растворенные вещества и коллоиды. Передвижение и испарение капиллярной воды играет огромную роль в образовании засоленных почв и аккумуляции в некоторых почвах полуторных оксидов.
Капиллярная вода подразделяется на капиллярно-подвешенную и капиллярно-подпертую.
Капиллярно-подвешенная вода заполняет капиллярные поры при увлажнении почвы с поверхности, атмосферными осадками или в результате полива. При этом под увлажненным слоем всегда имеется более сухой слой почвы. Вода увлажненного слоя как будто «висит» над менее влажной толщей почвы, от стекания она удерживается капиллярными силами. При распределении капиллярно-подвешенной воды по профилю почв в естественных условиях наблюдается постепенное уменьшение влажности с глубиной. В почвах легкого гранулометрического состава влажность всегда меньше, а уменьшение количества капиллярно-подвешенной влаги выражено сильнее по сравнению с суглинками и глинами.
Капиллярно-подвешенная вода может передвигаться как в нисходящем направлении, так и в направлении испаряющей поверхности. Скорость ее передвижения к поверхности и, следовательно, скорость испарения будут тем меньшими, чем лучше оструктурены почвы и чем сильнее они затенены.
В автоморфных почвах капиллярно-подвешенная вода служит важнейшим источником влаги, доступной для растений, и с экологической точки зрения представляет собой особую ценность. Поэтому все мероприятия, направленные на сохранение и пополнение запасов влаги в почве, уменьшение ее расхода на физическое испарение, прежде всего преследуют цель оптимизировать содержание именно капиллярно-подвешенной влаги.
Одна из разновидностей капиллярно-подвешенной воды —капиллярно-подвешенная стыковая вода. Она встречается преимущественно в песчаных почвах, где преобладают крупные поры. Здесь влага присутствует в виде разобщенных скоплений в местах соприкосновений или стыков песчаных частиц в форме двояковыпуклых линз («манжет»), удерживаемых капиллярными силами.
Капиллярно-подпертая вода образуется в почвах при поступлении из грунтовых вод по капиллярам на определенную высоту. Слой почвы, содержащий капиллярно-подпертую влагу непосредственно над зеркалом грунтовых вод, называют капилляр ной каймой. В песках и супесях капиллярная кайма составляет 40-60 см, в Суглинистых и глинистых почвах — 2-5 м. Содержание воды в кайме уменьшается снизу вверх. По мере расхода капиллярно-подпертой воды на транспирацию растениями или испарение ее запас пополняется новыми поступлениями из грунтовых вод.
Гравитационная вода. Передвигается в нисходящем (или боковом по уклону местности) Направлении под влиянием силы тяжести. На неё не действуют сорбционные и капиллярные силы почвы, для такой воды характерны жидкое состояние и высокая растворяющая способность. С гравитационной водой в миграционные процессы активно вовлекаются не только разнообразные водорастворимые химические соединения, но и тонкодисперсные частицы, перемещающиеся в почвенном профиле в виде коллоидных растворов и тонких суспензий. Различают гравитационную воду, просачивающуюся и воду водоносных горизонтов.
Просачивающаяся гравитационная вода передвигается по порам и трещинам почвы сверху вниз или в боковом направлении. Ее появление связано с поступлением в почву такого количества воды, которое превышает удерживающую силу менисков в капиллярах. Просачивающаяся гравитационная вода может достигать зеркала грунтовых вод и, пополняя их запасы способствовать повышению уровня. При глубоком залегании грунтовых вод просачивающаяся гравитационная вода в процессе нисходящего движения постепенно рассасывается, трансформируясь в капиллярно-подвешенная или пленочную воду.
Вода водоносных горизонтов представлена грунтовыми, почвенно-грунтовыми и почвенными водами, насыщающими почвенно-грунтовую толщу до состояния, при котором все поры и пустоты заполнены водой. Водоносные горизонты формируются при наличии в толще почвы или грунта водоупорного горизонта.
Большое количество гравитационной влаги в почве свидетельствует о временном или постоянном избыточном увлажнении, при котором в почве создаются анаэробные условия и начинает развиваться глеевый процесс. Все осушительные мелиорации, направлены в первую очередь на удаление из почвы гравитационной влаги.