Cílem této diplomové práce je přispět k problematice studia konstitutivních zákonů proudění podzemní vody v porézních prostředích puklinového typu. Konstitutivní zákony jsou v této práci získány ze série numerických simulací proudění vody v malém výřezu systému puklin, který byl vytvořen podle předlohy puklin v polozatopeném žulovém lomu. Ze simulací jsou získána potřebná data ke stanovení konstitutivních zákonů a dosazení těchto zákonů do rovnice popisující výšku hladiny podzemní vody ve zvodni (tvořené obdobnými puklinovými systémy) s volnou hladinou.
Anotace v angličtině
The aim of this thesis is to contribute to the study of the constitutive laws of groundwater flow in porous media of the fractured rock type. In this work, the constitutive laws are obtained from a series of numerical simulations of water flow in a small section of fractures,
which is based on real pattern of fractures in a fractured rock collector in a semi-flooded granite quarry. Constitutive laws are determined from data obtained from numerical simulations.
Subsequently, constitutive laws are substituted into the equation describing the height of the groundwater level in the aquifer (formed by similar fracture systems) with the free level.
Klíčová slova
proudění podzemní vody, puklinové zvodně, konstituvní vztahy, Navierovy-Stokesovy rovnice, Reynoldsovy rovnice, k-omega SST model, laminární proudění, turbulentní proudění, disperze kontaminantů.
Cílem této diplomové práce je přispět k problematice studia konstitutivních zákonů proudění podzemní vody v porézních prostředích puklinového typu. Konstitutivní zákony jsou v této práci získány ze série numerických simulací proudění vody v malém výřezu systému puklin, který byl vytvořen podle předlohy puklin v polozatopeném žulovém lomu. Ze simulací jsou získána potřebná data ke stanovení konstitutivních zákonů a dosazení těchto zákonů do rovnice popisující výšku hladiny podzemní vody ve zvodni (tvořené obdobnými puklinovými systémy) s volnou hladinou.
Anotace v angličtině
The aim of this thesis is to contribute to the study of the constitutive laws of groundwater flow in porous media of the fractured rock type. In this work, the constitutive laws are obtained from a series of numerical simulations of water flow in a small section of fractures,
which is based on real pattern of fractures in a fractured rock collector in a semi-flooded granite quarry. Constitutive laws are determined from data obtained from numerical simulations.
Subsequently, constitutive laws are substituted into the equation describing the height of the groundwater level in the aquifer (formed by similar fracture systems) with the free level.
Klíčová slova
proudění podzemní vody, puklinové zvodně, konstituvní vztahy, Navierovy-Stokesovy rovnice, Reynoldsovy rovnice, k-omega SST model, laminární proudění, turbulentní proudění, disperze kontaminantů.
Seznámit se s doporučenou literaturou a dohledat další relevantní literaturu.
Vytvořit zjednodušený geometrický model puklinového porézního prostředí (jako např. krystalické horniny se sítí puklin a prasklin)
a případně (dle časových a technických možností) též porézního prostředí tvořeného velkými zrny (jako např. kamenná suť).
Z dat získaných pomocí numerických simulací najít vhodné tvary empirických konstitutivních zákonů (např. Darcyho zákon, Forchheimerův zákon, Izbash-Missbachův zákon apod.).
Data získaná pomocí numerických simulací použít k simulaci disperze částic nějaké látky v tekutině proudící porézním prostředím.
Porovnat získané výsledky s výsledky známými v literatuře.
Doporučený rozsah diplomové práce: min. 50 stran.
Zásady pro vypracování
Seznámit se s doporučenou literaturou a dohledat další relevantní literaturu.
Vytvořit zjednodušený geometrický model puklinového porézního prostředí (jako např. krystalické horniny se sítí puklin a prasklin)
a případně (dle časových a technických možností) též porézního prostředí tvořeného velkými zrny (jako např. kamenná suť).
Z dat získaných pomocí numerických simulací najít vhodné tvary empirických konstitutivních zákonů (např. Darcyho zákon, Forchheimerův zákon, Izbash-Missbachův zákon apod.).
Data získaná pomocí numerických simulací použít k simulaci disperze částic nějaké látky v tekutině proudící porézním prostředím.
Porovnat získané výsledky s výsledky známými v literatuře.
Doporučený rozsah diplomové práce: min. 50 stran.
Seznam doporučené literatury
J. Benedikt, P. Girg, L. Kotrla, P. Takáč: Origin of the p-Laplacian and A. Missbach, Electron. J. Differential Equations, Vol. 2018, No. 16, 2018, 1-17.
B. Berkowitz: Characterizing flow and transport in fractured geological media: A review, Advances in Water Resources, No. 25, 2002, 861--884.
J. Bear, Dynamics of Fluids in Porous Media, Amer. Elsevier, New York, 1972.
F. Ferdos, B.Dargahi: The study of turbulent flow in large-scale porous media at high Reynolds numbers. Part I: Numerical validation. Journal of Hydraulic Research, Vol. 54, No. 6, 2016, 663--677.
F. Ferdos, A. Wörman, I. Ekström: Hydraulic conductivity of coarse rockfill used in hydraulic structures. Transport in Porous Media, Vol. 108, No. 2, 2015, 367--391.
J. P. Soni, N. Islam, P. Basak: An experimental evaluation of non-Darcian flow in porous media. J Hydrol., Vol. 38, 1978, 231--241.
R. E. Volker, Numerical Solutions to Problems of Non-Linear Flow through Porous Materials. Thesis (Ph.D.), Dept. of Civil Engineering, James Cook University of North Queensland, Townsville, Australia, 1969.
H. Watanabe, Comment on Izbash's equation, Journal of Hydrology, Vol. 58, No. 3--4, 1982, 389--397
Seznam doporučené literatury
J. Benedikt, P. Girg, L. Kotrla, P. Takáč: Origin of the p-Laplacian and A. Missbach, Electron. J. Differential Equations, Vol. 2018, No. 16, 2018, 1-17.
B. Berkowitz: Characterizing flow and transport in fractured geological media: A review, Advances in Water Resources, No. 25, 2002, 861--884.
J. Bear, Dynamics of Fluids in Porous Media, Amer. Elsevier, New York, 1972.
F. Ferdos, B.Dargahi: The study of turbulent flow in large-scale porous media at high Reynolds numbers. Part I: Numerical validation. Journal of Hydraulic Research, Vol. 54, No. 6, 2016, 663--677.
F. Ferdos, A. Wörman, I. Ekström: Hydraulic conductivity of coarse rockfill used in hydraulic structures. Transport in Porous Media, Vol. 108, No. 2, 2015, 367--391.
J. P. Soni, N. Islam, P. Basak: An experimental evaluation of non-Darcian flow in porous media. J Hydrol., Vol. 38, 1978, 231--241.
R. E. Volker, Numerical Solutions to Problems of Non-Linear Flow through Porous Materials. Thesis (Ph.D.), Dept. of Civil Engineering, James Cook University of North Queensland, Townsville, Australia, 1969.
H. Watanabe, Comment on Izbash's equation, Journal of Hydrology, Vol. 58, No. 3--4, 1982, 389--397