Водоснабжение и инженерная мелиорация (стр. 3 )

 = 7,5 м.

Расчетное суммарное понижение в наиболее нагруженной скважине водозабора на конец срока работы водозабора

SS = Sрасч + DS = 16,3 + 7,5 = 23,8 м.

Так как SS = 23,8 м меньше Sдоп = 35 м, то эксплуатационные запасы в количестве 5760 м3/сут будут обеспечены за счет работы двух водозаборных скважин.

Задание 2. Решить предложенную в примере 2 задачу со следующими исходными данными:

Вариант	1	2	3	4	5	6	7
m, м	20	23	20	28	30	24	30
DH, м	28	30	26	25	20	25	20

Пример 3. Оценить эксплуатационные запасы подземных вод проектируемого линейного водозабора для водоснабжения поселка городского типа (см. пример 1). Водозабор оборудуется из трех скважин, пробуренных в долине реки на аллювиальный водоносный горизонт (рис.1), сложенный крупнозернистыми песками с гравием и галькой (средний диаметр d50 = 4 мм). Средняя мощность водоносного горизонта h = 30 м, коэффициент фильтрации аллювия K = 14 м/сут. Расстояние от скважинного ряда до реки lр = 200 м, расстояние между скважинами r1-2 = r1-3 = 100 м. Конструкции водозаборных скважин идентичны друг другу: они оборудованы сетчатыми фильтрами, установленными на эксплуатационной колонне радиусом 0,25 м.

Решение. Гидро­геологические условия участка водозабора можно схематизировать как безнапорный, полуограниченный в плане пласт с границей обеспеченного питания. Так как линейный ряд скважин имеет ограниченную длину (отношение lр/l = 200/200 ³ 1), то расчетное понижение в наиболее нагруженной скважине водозабора (в центре ряда) определим по формулам, полученным по методу зеркальных отражений в сочетании с методом сложения течений [3] .

Расчетное понижение в наиболее нагруженной (в центре водозабора) скважине определяется аналогично расчетам, выполненным в примере 2 для линейного ряда скважин, оборудованных на напорный водоносный горизонт. Применительно к данной задаче наиболее нагруженной скважиной водозаборного ряда является скважина 1 (рис.1). Расчетное понижение в скважине 1 будет складываться за счет понижения, вызванного ее собственной работой Sц, и дополнительного понижения в ней за счет работы соседних скважин 2 и 3 DS: Sр = Sц + DS.

Понижение

,

где r1-1 – расстояние от центральной скважины до ее зеркального отражения за рекой, r1-1 = 2lр = 400 м.

Водозабор оборудуется тремя водозаборными скважинами. При заявленной водопотребности поселка Qобщ = 5760 м3/сут дебит каждой из скважин примем равным 1920 м3/сут. Тогда

 = 6,0 м.

Дополнительное понижение в наиболее нагруженной скважине 1 за счет работы соседних скважин 2 и 3:

,

где r1-3¢ и r1-2¢ – расстояние от наиболее нагруженной скважины 1 до зеркально отраженных скважин 3¢ и 2¢; r1-3 и r1-2 – расстояние от скважины 1 до реальных скважин 3 и 2.

Согласно рис.1, r1-2 =  Так как r1-2 = r1-3 и r1-3 = r1-2 = 200 м, то

 = 2,1 м

Расчетное понижение в наиболее нагруженной скважине 1

Sр = Sц + DS = 6,0 + 2,1 = 8,1 м.

При мощности водоносного горизонта 30 м допустимое понижение в наиболее нагруженной скважине водозабора уровня составит 15 м. Так как Sр < Sдоп, то эксплуатационные запасы подземных вод в количестве 5760 м3/сут будут обеспечены тремя планируемыми к эксплуатации водозаборными скважинами.

Задание 3. Оценить эксплуатационные запасы подземных вод проектируемого водозабора (см. пример 3) с учетом потребного количества воды для водоснабжения поселка городского типа (см. пример 1). Исходные данные для расчета следующие:

Вариант	1	2	3	4	5	6	7
ri, м	75	90	100	120	130	140	150
K, м/сут	15	16	17	18	19	20	18
h, м	25	26	27	28	30	32	35

Выполненные выше расчеты затрагивали специфику подсчета эксплуатационных запасов подземных вод гидродинамическим методом и требовали обязательного проведения гидродинамической схематизации участка водозаборного сооружения (выбор расчетной схемы), а также определения фильтрационных параметров продуктивного водоносного горизонта.

Гидравлический метод подсчета запасов основан на использовании эмпирических зависимостей, получаемых по результатам опытных одиночных откачек воды из скважин при разных понижениях уровня воды в них. Наиболее эффективен этот метод при подсчете запасов подземных вод для условий стационарной фильтрации (например, при наличии границы обеспеченного питания – реки). Как правило, линейная зависимость расхода скважины от понижения уровня воды в ней нарушается за счет перехода в прискваженной зоне ламинарного движения воды в турбулентное. В связи с этим, связь дебита скважины и понижения уровня в ней описывается квадратичной зависимостью:

,

где а и b – эмпирические коэффициенты, определяемые по результатам опытной откачки.

Пример 4. Из водоносного горизонта аллювиальных отложений, особенности геолого-гидрогеологических условий которого подробно изложены в примере 3, проведена опытно-эксплуатационная откачка воды из скважины при трех ступенях понижения уровня воды в ней. Результаты опытного опробования скважины следующие:

Ступень откачки	1-я	2-я	3-я
Расход Q, л/с	2,0	5,0	8,0
Понижение S, м	0,6	2,0	4,0

Оценить эксплуатационные запасы подземных вод при работе одной скважины с расходом 1000 м3/сут (11,6 л/с).

Решение. Результаты полевого эксперимента позволяют использовать гидравлический метод подсчета эксплуатационных запасов подземных вод. По результатам опытного опробования построим график зависимости Q = f(S) (рис.2, а). Он показывает отсутствие прямолинейной зависимости между расходом откачки и понижением воды в скважине. В связи с этим изменение расхода скважины от понижения уровня в ней можно описать зависимостью типа S = aQ + bQ2; для определения эмпирических коэффициентов а и b построим график зависимости S/Q = a + bQ, который имеет вид прямой линии (рис.2, б).

Найдем искомые параметры по графику. Коэффициент а определяется как отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, а = 0,23, а коэффициент b – как тангенс угла наклона прямой:

 = 0,033.

Расчетное понижение уровня воды при работе скважины с эксплуатационным расходом 11,6 л/с:

 = 7,0 м.

Так как Sр < Sдоп = 15 м, то эксплуатационные запасы в количестве 1000 м3/сут будут обеспечены за счет работы одиночного водозабора.

Задание 4. С учетом данных примера 4 решить задачу со следующими исходными данными:

Вариант	1	2	3	4	5
Ступень откачки:
1-я	1,5 1,0	1,0 0,5	3,0 1,0	1,8 1,0	3,0 2,0
2-я	5,0 3,5	3,8 2,5	7,8 3,0	4,0 2,2	5,0 3,5
3-я	6,0 4,5	9,9 5,5	12 5,5	10 6,0	6,6 5,0
_________________ Примечание. В числителе – расход Q в литрах в секунду, в знаменателе – понижение S в метрах.

2.2. Особенности гидрогеологических расчетов