Контрольные вопросы

1. Определение числа скважин и расстояния между ними.

2. Схемы водоводов для сбора воды из скважин.

28. Гидрогеологические расчёты скважин

Целями гидрогеологических расчётов скважин является определение:

1. дебита скважин (q_p),

2. понижения уровня воды при расчетном расходе(S_p),

3. числа скважин(N) ,

4. расстояния между скважинами(L_p).

При этом должно быть выполнено условие

.

В практике проектирования используются две методики расчетов.

Аналитическая методика. Эта методика изложена в "Пособии по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84)". Здесь связь между дебитом и понижением рассчитывается в зависимости от следующих факторов:

• коэффициента фильтрации, определяемого составом пород водоносного слоя - К_ф,

• мощности водоносного слоя - m,

• радиуса влияния - R_В,

• радиуса скважин - r,

• схемы питания скважин и других факторов.

В практике проектирования скважин для нахождения радиуса влияния в рыхлых грунтах ориентировочно можно пользоваться эмпирическими формулами: для безнапорных вод при значении понижений не выше 40-50 м – формулу И.П. Кусакина:

, (28.1)

для напорных вод – формулу Зихардта:

. (28.2)

При недостаточном питании водоносного пласта движение в нем неустановившееся – дебит и понижение уменьшаются во времени. Для учета этого обстоятельства принимают зависимость радиуса влияния от времени –

, (28.3)

где t – срок эксплуатации скважин, сут. Обычно принимают срок эксплуатации равным 25 годам.

а – коэффициент пьезопроводности, м³/сут., характеризующий скорость перераспределения подземных вод при откачке определяется выражением

, (28.4)

где - показатель упругой водоотдачи напорного пласта, равный (25)10^-6 для скальных трещиноватых пород и 20^-210^-4 – для песков и рыхлых песчаников.

Расчётное понижение уровня S сравнивается с допустимым понижением. Если S_расч>S_доп, то проектируемый дебит водозабора не может считаться обеспеченным. В этом случае необходимо увеличить число скважин (колодцев) либо распределить их на большей площади (при этом снижается взаимное влияние скважин, но увеличивается общая стоимость водозабора). При S_расч<S_доп дебит водозабора может быть увеличен или при сохранении дебита должно быть сокращено количество скважин или колодцев и уменьшено расстояние между ними.

Приближённо величина допустимого понижения уровня может быть определена по формулам (схема - рис. 28.1):

- в безнапорном пласте –

, м, (28.5)

- в напорном пласте –

, м, (28.6)

где h_е и H_е – соответственно первоначальная глубина воды до водоупора (в безнапорных горизонтах) и напор над подошвой горизонта (в напорных пластах);

h_нас и H_нас - максимальная глубина погружения насоса (нижней его кромки) под динамический уровень в скважине, принимается равной 1-2 м;

h_ф и H_ф - потери напора на входе в скважину (сопротивление фильтра и породы в прискважинной зоне, принимается равной 1-2 м;

m - мощность водоносного пласта.

Из всего многообразия залегания подземных вод наиболее характерны схемы водоносных пластов:

в долинах рек;

артезианские бассейны - неограниченные по площади водоносные горизонты.

Понижение уровня подземных вод в любой скважине, размещаемой в водоносном пласте (независимо от его схемы) может быть определено по формулам:

- для напорных пластов -

(28.7)

- для безнапорных пластов –

, (28.8)

где Q_р – суммарный дебит водозабора;

кm - величина водопроводимости эксплуатируемого пласта (к - коэффициент фильтрации, m - мощность пласта);

h_е – естественная мощность грунтового потока;

R - гидравлическое сопротивление, зависящее от гидрологических условий.

При определении понижения уровня подземных вод непосредственно в скважине или шахтном колодце в формулах (28.7) и (28.8) следует принимать:

, (28.9)

где - значение гидравлического сопротивленияв точке расположения скважины (колодца);

- дополнительное сопротивление, учитывающее фильтрационное несовершенство скважины или колодца;

- отношение расхода рассматриваемой скважины к общему расходу водозабора.

Расход водозаборного сооружения может быть найден по следующей зависимости для несовершенных колодцев:

- для напорных пластов

, (28.10)

- для безнапорных пластов

. (28.11)

Здесь S_доп – максимально допустимое понижение уровня подземных вод.

Следует иметь в виду, что величины , ив формулах (28.10) и (28.11) должны определяться для скважин (колодцев), работающих на наиболее нагруженном участке водозабора, где ожидается наибольшее понижение уровня подземных вод.