8.2. Определение водопритоков к вертикальным водозаборам
Скважины и колодцы чаще всего используют для водоснабжения и водопонижения. Принцип их работы практически одинаковый. Разберем расчетные схемы для различных гидродинамических условий (для грунтовых и напорных вод), для скважин и колодцев совершенного и несовершенного типа, для поглощающих колодцев.
8.2.1. Схема совершенной скважины с круговым контуром питания
при горизонтальном водоупоре
Грунтовый водоносный горизонт
Разберем расчет водопритока к совершенной скважине, расположенной на берегу реки (водоема) в безнапорном водоносном горизонте (рис. 14).
Рис.
14
1
– абсолютная отметка устья скважины;
2
– УГВ;
3
- динамический уровень;
4
– кровля водоупора
Приток воды к совершенной скважине, в условиях безнапорного водоносного горизонта (дебит) вычисляется по формулам:
Q
= 
R
Q
= 
R,
где h = (Н – S) – высота воды в скважине при откачке;
R = 2S - радиус влияния (формула Кусакина);
H – мощность водоносного пласта, определяется как разность абсолютных отметок статического уровня и кровли водоупора;
S – понижение уровня, равно разности абсолютных отметок статического и динамического уровней;
r – радиус скважины; kф – коэффициент фильтрации.
Напорный водоносный горизонт
Разберем схему притока воды в совершенную скважину, вскрывшую напорные воды (рис. 15-I).
Расчетная схема для определения притока воды в скважине в напорном водоносном горизонте:
I – совершенная; II – несовершенная скважина
Рис. 15
Приток воды к совершенной одиночной напорной скважине (дебит) определяется по формуле:
Q
= 
,
где R ≈ 10S - радиус влияния (формула Зихарда);
1 – абсолютная отметка устья скважины;
m – мощность водоносного пласта, вычисляется как разность абсолютных отметок подошвы верхнего (2) и кровли нижнего (3) водоупоров;
S – понижение уровня, равно разности абсолютных отметок пьезометрического (4) и динамического (5) уровней S = H – h;
r – радиус скважины; kф – коэффициент фильтрации.
8.2.2. Схема поглощающего колодца при горизонтальном водоупоре
Поглощающие колодцы (скважины) предназначены для сброса с поверхности земли сточных вод, для пополнения запасов подземных вод путем закачки в него воды, а также для оценки водопоглощения неводоносных пород. Поглощать воду могут как безводные (сухие) водопроницаемые слои, так и водоносные горизонты (безнапорные). При поглощении воды колодцем вокруг него возникает воронка поглощения, по форме аналогичная депрессионной, но обращенная выпуклостью вниз.
Грунтовый водоносный горизонт
Схема поглощающего колодца (скважины), предназначенного для сброса очищенных поверхностных ливневых вод с целью пополнения динамических запасов приведена на рис. 16.
Рис. 16
Производительность поглощающего колодца определяется по формуле:
Q = 
где h – высота воды в скважине при наливе, остальные обозначения такие же, что и в 8.2.1. В безводных породах принимают величину Н = 0.
Напорный водоносный горизонт
Схема поглощающей скважины (колодца), предназначенной для закачки технических очищенных вод в напорный водоносный горизонт, залегающий под слоем водоупорных глин, приведена на рис. 17.
Рис.17
1 – абсолютная отметка устья скважины;
2 – величина напора;
3 – абсолютная отметка подошвы верхнего водоупора;
4 – абсолютная отметка кровли нижнего водоупора.
Производительность поглощающего колодца (скважины) в напорных водах определяют по формуле:
Q
= 
,
где S = (h – H) – повышение уровня воды в скважине при наливе;
h – высота столба воды в скважине при наливе, отсчитываемая от кровли нижнего водоупора ;
Н – абсолютная отметка пьезометрического уровня равна сумме абсолютной отметки кровли нижнего водоупора и величины напора;
m – мощность водоносного пласта, равна разнице абсолютных отметок подошвы верхнего и кровли нижнего водоупоров;
R – радиус влияния налива на повышение напора в водоносном пласте, определяется по формуле Зихарда: R ≈ 10S .