Тема 1.8. Основы динамики подземных вод

Виды передвижения воды в горных породах. Основные законы движения подземных вод. Линейный закон фильтрации,нелинейный закон фильтрации, неустановившееся движение подземных вод. Понятия о коэффициенте проницаемости, фильтрационном потоке. Способы определения коэффициента фильтрации, направления, скорости движения и расхода подземных вод. Типы водозаборов. Определение притока воды к горизонтальным и вертикальным водозаборам. Взаимодействие водозаборов. Понятие о радиусе влияния и удельном дебите водозаборов. Понятие о режиме и балансе подземных вод. Понятие о ресурсах и запасах подземных вод.

Практическое занятие № 3

Определение притока воды к различным водозаборным сооружениям. (1, с.50-66; 6).

Методические указания

Передвижение подземных вод подразделяют на негравитационное /миграцию/ и гравитационное /фильтрацию/, оно зависит от водных свойств пород и степени насыщения их водой.

В гидрогеологии изучается главным образом фильтрация подземных вод в зоне насыщения. При этом различают установившуюся и неустановившуюся, равномерную и неравномерную, напорную и безнапорную фильтрации.

фильтрация подземных вод подчиняется при ламинарном характере движения линейному закону /закон:/Дарси/, а при турбулентном -нелинейному /закону Краснопольского - Шези/.

Знакомясь с этими законами, разберитесь в таких понятиях, как гидравлический уклон, действительная и кажущаяся скорости движения подземных вод, коэффициент фильтрации и с их определениями. Обратите внимание на то, что при определении основных характеристик часто применяют геофизические методы исследований, не обойтись при этом и без проходки специальных гидрогеологических скважин.

При оценке запасов подземных вод пользуются расчетными формулами, выведенными на основании законов фильтрации. Разберитесь, как можно определить расход естественного потока /напорного и безнапорного/ и величину притока воды к любому водозаборному сооружению в нарушенных условиях.

Для закрепления полученных знаний следует решить приведенные задачи и дать к ним схемы.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте основные виды негравитационного движения воды.

2. Фильтрация и ее виды.

3. Что такое гидравлический уклон и как он обозначается?

4. Какой формулой выражается закон Дарен?

5. Что такое действительная скорость и как ее определить с помощью геофизических методов?

6. Типы грунтовых колодцев.

7. Как рассчитать дебит грунтовой совершенной скважины?

8. Как рассчитать удельный дебит артезианской скважины?

9. В чем выражается взаимодействие водозаборов?

10. Какие виды запасов и ресурсов подземных вод вы знаете?

Задача № 1 Определить расход напорного потока шириной 0,5 км в пласте постоянной мощности /10 м/. Пласт вскрыт двумя скважинами, расположенными по направлению потока на расстоянии 200 м. Пьезометрический уровень в скважине I установился на отметке 64,22 м, а в скважине 2 на отметке 63,44 м. Пласт сложен песками с коэффициентом фильтрации 45 м/сут.

Задача № 2. Водоносный горизонт приурочен к пескам с коэффициентом фильтрации 3,8 м/сут, подстилаемым горизонтальным водоупором. В скважине I отметка уровня воды 125,18 м, в скважине 2, расположенной в 250 м ниже скважины I,- 121,48 м. Определить единичный расход грунтового потока.

Задача № 3. Буровой скважиной диаметром 25,4 см вскрыты напорные вода, залегающие в песчаном пласте мощностью 15 м. Коэффициент фильтрации песков 6 м/сут.

Определить приток вода в скважину при понижении уровня на 5 м к радиусе влияния откачки 125 м.

Задача № 4. В песках проектируется дренажная канава длиной I кы, доведенная до водоупора. Мощность водоносного слоя 2,8 м, коэффициент фильтрации 3,5 м/сут, радиус влияния 50 м, уровень воды в канаве 0,5 м.

Определить приток воды в канаву с двух сторон.

Пример решения задачи.

Определить дебит и удельный дебит скважины диаметром 305 мм, вскрывшей грунтовые воды в песках мощностью 8 м и с коэффициентом фильтрации 9,5 м/сут. При откачке достигнуто понижение уровня на 2 м и радиус влияния 300 м. Дано: d = 305 мм, ч = 0,15 м Н = 8 м; К = 9,5 м/сут ; S = 2м; R = 300 м

q= =55,05 м³/сут ;

Рис.2 Схема притока воды к грунтовой скважине