概念と仕組み
水頭は、高度と圧力の両方を長さで表した、それらの効果を表現します。地下水の流れは、地表面の傾きだけでなく、空間的な水頭の差異を決定します。
透水係数が大きいほど、同じ水頭勾配でより多くの水が流れます。揚水井は周囲の水頭と流線を変え、汚染物質の移動経路にも影響します。
関係式と成立条件
ダーシー流速は q = -K∇h であり、単純なモデルにおける平均の孔水速度は v = q/n である。後者は、多孔率 n で割られるため、両者の速度は一般的に異なる。
実際の汚染物質の移動は、吸着、反応、不均質な地層、分散にも左右されます。実験の到達時間は、指定した濃度基準と仮想的な地層条件に対する値です。
仮想実験で読み取る変化
水頭が低い方に流れ、井戸周辺では流れが集まります。汚染の到達時間は流速と位置・拡散・揚水条件によって異なります。
このモデルは、40×20の格子を使用し、5 mの間隔、1 mの厚さ、一様なK値、不浸透率 n=0.25、および拡散係数 0.2 m²/day を用いています。水頭は、左/右で 11.95/10 m に固定されており、上と下の境界は不透水です。一定の水頭を、更新ごとに最大 12 回の反復で解く。合計 1800 回の反復、または 1e-8 m 以下の変化で停止します。アップウィンド伝播と保存的拡散を使用し、安定した時間ステップを使用します。到着時間は、井戸セルにおける 0.01 kg の閾値に対するモデルの結果であり、観察による予測ではありません。反応、吸着、および異方性層は省略されています。
重要な関係式と記号
q=−K∇h · v=q/n · n=0.25
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| K | 透水係数 | m/dayなど |
| h | 水頭 | m |
| n | 間隙率 | 0~1 |
例で確かめる
K=10 m/day、水頭傾斜サイズ0.01、n=0.25なら？
一方、流速の大きさはK×傾斜＝0.1m/dayで、実流速はq/n=0.4m/dayです。均一直線流の時間は距離/速度です。
よくある誤解
- 地下水は、常に、地中の大きな開いた空間に沿って、川のように流れるとは限らない。