Расчет совершенной скважины, питаемой напорными водами
Рассмотрим пример расчета, где максимальный суточный расход поселка составляет Qmax сут.=3000 м3/сут, а геологический разрез скважины представлен на рисунке 10.
При установившемся движении приток воды (дебит) к одиночной скважине (рис. 9, а) определяется по формуле Дюпюи:
(48)
где kф, m - соответственно коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут, мощность водоносного пласта, м; r - радиус скважины, 0,1 м; R - радиус влияния скважины, депрессионной воронки м; S = Zст – Zдин - понижение статического уровня воды в скважине при откачке из нее расхода Q, м; максимальное значение S следует принимать из расчета расположения динамического уровня выше кровли; Zст, Zдин - отметка соответственно статического и динамического уровней воды в скважине, м.
Величины k и R для водоносных пластов с различными характеристиками ориентировочно можно принять из таблицы 4.
В условиях недостаточного питания эксплуатируемого водоносного пласта, а также при периодической работе скважины, радиус влияния изменяется, увеличиваясь со временем эксплуатации, а удельный дебит при этом уменьшается. Движение подземных вод в этом случае носит неустановившийся характер, что учитывается изменением R во времени:
(49)
R = 1,5 
= 454,2 м
|
|
|
где t - срок эксплуатации скважины, сут, принимают в пределах 500…10000 суток (15…30 лет); a - коэффициент пьезопроводности, м2/сут, характеризует скорость перераспределения подземных вод при откачке.
(50)
a = 
где μн - коэффициент упругой водоотдачи напорного пласта, учитывает упругое расширение воды и породы вследствие отбора воды, которая находилась под давлением (таблица 5).
|
|
Рисунок 10 - Геолого-технический разрез скважины.
 |
Таблица 4 - Коэффициент фильтрации k и радиусы влияния R
| Водоносная порода | Диаметр частиц, мм | k, м/сут | R, м |
| Суглинки | 0,01…0,1 | ≤ 15 | |
| Супеси | 15…50 | ||
| Песок: - тонкозернистый - мелкий - средней крупности - крупный - гравелистый | 0,05…0,1 0,1…0,25 0,25…0,5 0,5…1 1…2 | 0,1…5 5…10 10…25 25…75 50…100 | 25…50 50…100 100…300 300…400 400…500 |
| Гравий; - мелкий - средний - крупный | 2…3 3…5 5…10 | 75…100 100…200 200…300 | 400…600 600…1500 1500…3000 |
| Известняки | 250…350 | ||
| Песчаники | 100…250 |
Предположим, что Q суточный дебет скважины (м3/сут) соответствует проектируемого водопотреблению Q = Qcут.max, тогда понижение статического уровня воды в скважине S будет определяться по формуле:
|
|
|
(51)
Таблица 5 - Коэффициент водоотдачи в зависимости от типа пласта
| Породы пласта | Напорный пласт, μн | Безнапорный пласт, μб |
| Скальные трещиноватые породы | (2…5)∙10-6 | 0,03…0,05 |
| Крупнозернистые и гравелистые пески | 10-3…10-4 | 0,25…0,35 |
| Тонкозернистый песок и супесь | 0,02…0,005 | 0,10…0,15 |
Определение понижения статического уровня подземных вод
При определении понижения статического уровня необходимо произвести сопоставление расчетного покидания первоначального уровня Sрасч c допустимым понижением Sдоп. Если Sрасч > Sдоп, необходимо увеличить число скважин или рассредоточить их на большей площади, т.к. проектируемый водозабор в этом случае не может считаться обеспеченным.
При Sрасч < Sдоп может быть увеличен дебит водозабора или сокращено количество скважин и расстояние между ними.
На практике Sдоп устанавливают с учетом условий откачки воды из скважины (в скважине должен быть столб воды, достаточный для нормальной работы водоподъемного оборудования) и потерь напора, связанных с сопротивлением фильтра. Поэтому максимально допустимое понижение уровня Sдоп обычно принимается равным не более 50…70% общей мощности пласта, с учетом этого приближенно может быть определено по соотношениям:
|
|
|
для безнапорных вод:
Sдоп ≈ (0,5…0,7)H – hн - ∆hф; м (52)
дня напорных вод:
Sдоп ≈ H – (0,3…0,5)m + hн + ∆hф, м (53)
Sдоп = 137,2 – 0,5 · 13,1 + 3 + 3 = 124,6 м
где Н – высота столба воды до начала откачки, м; hн - максимальная глубина погружения низа насоса (или его водоприемной части) под динамический уровень воды в скважине, 1,5…5 м; ∆hф - потеря напора на входе в скважину (сопротивление фильтра и породы в прискважной зоне), 3…5 м..
Для скважин, оборудованных фильтрами, при Н ≥ 2m можно принять Sдоп=(0,2…0,3)Н. При эксплуатации малонапорных водоносных пластов и в бесфильтровых скважинах Sдоп = H - (0,75…7)m. При расчете дебита совершенных скважин, питаемых безнапорными водами, можно принять Sдоп ≤ 0,5H.
Величину наивыгоднейшего понижения статического уровня устанавливают на основании технико-экономических расчетов.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1101; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!