Основные понятия.

Фильтрационный расход Q – расход воды (количество воды), просочившееся через пористую или трещиноватую среду в единицу времени. Q=k(h/l)ω (м³/сутки), где

k- коэффициент фильтрации – постоянная величина, зависящая от физических свойств породы и фильтрующихся жидкостей,

h – разность уровней воды в верхнем и нижнем сечениях грунтового потока,

l- длина пути фильтрации воды, т.е. расстояние между этими сечениями,

ω – площадь поперечного сечения грунтового потока.

Скорость фильтрации V= Q / ω= k(h/l). Скорость фильтрации пропорциональна первой степени напорного градиента, или уклона подземного потока.

Напорный градиент –падение напора на единицу пути фильтрации.

Коэффициент фильтрации – скорость фильтрации при единичном значении напорного градиента.

Действительная скорость фильтрации u = V/n . Действительную скорость движения воды находят путем деления фильтрационного расхода профильтровавшейся в единицу времени воды на площадь фильтрующего сечения, т.е. на площадь пор. Площадь фильтрующего сечения находят путем умножения площадь всего сечения потока ω на величину пористости n; u = Q / ωn или u= V/n.

Следует отметить, что для всех гидрогеологических расчетов используются значения скорости фильтрации в соответствии с законом Дарси, учитывающего ламинарное движение подземных вод.

Единичный расход грунтового потока q=Q/H или q= VH – расход потока на 1 м его ширины. Зная потребное количество воды Q и единичный расход грунтового потока q, можно найти длину водозахватного сооружения (канавы, галереи).

Задача 2. Тремя буровыми скважинами вскрыты напорные воды, залегающие в гравийно-галечниковых отложениях под слоем водоупорных суглинков. Используя данные, приведенные в таблице 5.2, постройте схематическую колонку одной из скважин в соответствующем варианте; нанесите на разрез данные таблицы, определите величину напора над подошвой верхнего водоупора, абсолютные отметки пьезометрического уровня (м), подошвы верхнего водоупора (м), кровли нижнего водоупора (м). На основании значений абсолютных отметок пьезометрического уровня и мощности водоносного горизонта определите направление движения потока (перпендикуляр, восстановленный к гидроизопьезе в направлении уменьшения величины напора), скорость фильтрации, действительную скорость фильтрации и единичный расход, если скважины расположены в плане в углах равностороннего треугольника со стороной 120 м. Для расчетов используйте схему предыдущей задачи (задача 1).

Литература

В.А. Всеволожский Основы гидрогеологии. М.: МГУ,1992

П.П. Климентов Гидрогеология, М.: Госгеолтехиздат, 1955

С.Н. Чернышов и др. Задачи и упражнения по инженерной геологии. М.: Высшая школа, 2002

В.М. Щвец Основы геологии и гидрогеологии. М.: 1985

Задание 6. Определение притока воды к совершенной скважине с круговым контуром питания при горизонтальном водоупоре

По данным, приведенным в таблице 6.1, постройте гидродинамическую схему, определите недостающие параметры и определите приток воды к совершенной скважине (совершенная скважина- скважина, которая прошла всю водоносную толщу до кровли водоупора) с круговым контуром питания при горизонтальном водоупоре. Гидродинамическая схема (рисунок 6.1) и пример расчета приводятся ниже.

Рис. 6.1 Расчетная схема для определения притока к совершенной скважине

В качестве примера расчета рассмотрим следующий вариант:

Абсолютная отметка устья скважины	31,4
Абсолютная отметка статического уровня грунтовых вод	29,9
Абсолютная отметка динамического уровня в скважине при откачке	25,5
Абсолютная отметка кровли водоупора	11,6
Глубина залегания уровня грунтовых вод, м	1,5
Мощность Н водоносного пласта, м	18,3
Понижение уровня S, м	4,4
Коэффициент фильтрации k , м/сутки	7,1
Расстояние от скважины до водоема L, м	82,0
Диаметр скважины 2r, мм	305

Приток воды к совершенным безнапорным скважинам (дебит) рассчитывается по формуле:

q= 1,366k (H²-h²)/(lgR-lgr) при условии L ≥ 0,5R

q= 1,366k (H²-h²)/(lg2 L -lgr) при условии L < 0,5R, где

h =(H-S) – высота воды в скважине при откачке; R=2S√Hk – радиус влияния ( формула Кусакина).

Мощность водоносного пласта определяют как разность абсолютных отметок статического уровня и кровли водоупора: Н=29,9-11,6=18,3 м.

Понижение уровня равно разности абсолютных отметок статического и динамического уровней: S=29,9-25,5=4,4 м; R=2*4,4*√18,3*7,1=100,3 м.

Так как L=82,0 м > 0,5 R=50,2 м,

то q= 1,3667,1 (18,3²-13,9²)/(lg100,3 - lg0,0152) = 487 м³/сутки.

Таблица 6.1

Исходные данные для определения притока воды к совершенной скважине с круговым контуром питания при горизонтальном водоупоре

Данные для расчета	Варианты
	1	2	3	4	5	6
Абсолютная отметка устья скважины	96,7	54,8	71,3	52,4	87,2	57,1
Абсолютная отметка статического уровня грунтовых вод	93,4	52,5	67,6	43,0	78,1	53,6
Абсолютная отметка динамического уровня в скважине при откачке	90,4	47,3	64,8	37,5	73,3	48,1
Абсолютная отметка кровли водоупора	78,5	40,0	58,2	21,8	62,4	40,1
Глубина залегания уровня грунтовых вод, м
Мощность Н водоносного пласта, м
Понижение уровня S, м
Коэффициент фильтрации k , м/сутки	3,8	18,6	13,4	12,4	4,5	9,8
Расстояние от скважины до водоема L, м	60,0	74,0	30,0	130,0	120,0	63
Диаметр скважины 2r, мм	203	114	152	305	203	114

Примечание: Пропущенные в таблице значения вычислить по имеющимся . Зная мощность водоносного пласта, рассчитать единичный расход.