Приток воды к грунтовому колодцу

Возвышение естественного уровня грунтовых вод (А – А) H_o над уровнем (линией) водоупора называется мощностью водоносного пласта (рис. 1 – 9). До откачки воды из колодца уровень воды в нем совпадает с естественным горизонтом грунтовых вод.

Если из колодца начать откачивать определенный расход воды Q = const, то уровень воды в нем начнет понижаться, и при некоторой глубине воды h_o приток воды к колодцу станет равен Q. В грунте будет установившийся фильтрационный поток. Дебит колодца вычисляется по формуле (принимают, что водоупор горизонтален i = 0)

(2 – 1)

где: k – коэффициент фильтрации грунта;

r_o – радиус колодца;

R – радиус действия колодца ( радиус депрессионной воронки – см.

рис. 2 - 1). За пределами радиуса R можно считать, что уровень

воды остается в естественном состоянии. Для средних песков

R = 100…300 м, для крупнозернистых песков – R = 300…750 м.

Уравнение кривой депрессии:

(2 – 2)

Понижение уровня воды в колодце S называется депрессией колодца:

(2 – 3)

Приток воды к водосборной галерее

Расход воды, поступающей в галерею с одной стороны (рис. 2 – 2) может быть определен по формуле

(2 – 4)

где L – предел действия (длина влияния) галереи.

Уравнение кривой депрессии:

(2– 5)

Расчет осушительной сети (дренажей)

При растете дренажной сети следует руководствоваться требованиями СНиП II-52-74 ”Сооружения мелиоративных систем” и рекомендациями по расчету соответствующего типа дренажа.

Гидрогеологическими расчетами для выбранных схем дренажей устанавливаются:

оптимальное положение дрен относительно защищаемого объекта из условия минимальных значении их дебитов,

необходимая глубина заложения дрен, расстояния между ними (для многолинейных дренажей), расход дренажных вод;

положение уровня грунтовых вод на защищаемой территории.

Учитывая многообразие дренажных систем, рассмотрим только основные расчетные схемы.

Наиболее общей расчетной схемой является однолинейная горизонтальная совершенная дрена, расположенная на горизонтальном водоупоре ( см. рис. 11a ).

Суммарный фильтрационный расход дренажа определяется по формуле

где: q - удельный фильтрационный расход дренажа, м³/с.пог.м; l_др - длина дренажа.

Удельный расход (расход на I погонный метр) дрены при одностороннем притоке вычисляется по форцуле Дюпюи

При этом L ориентировочно можно определить из уравнения

Положение ординат кривой депрессии определяются из уравнения

Обозначения, применяемые в формулах, представлены на расчетной схеме,

где: q - удельный расход, м²/сутки;

k - коэффициент фильтрации, м/сутки;

H - гдубина потока подземных вод, м;

S - глубина понижения уровня грунтовых вод у дрены, м;

L - радиус влияния дрены, м;

h_o - гдубина воды в дрене, м;

Z - ордината кривой депрессии, м;

x - расстояние от дрены до определяемой ординаты, м.

Наиболее часто встречающейся расчетной схемой является однолинейная горизонтальная, несовершенная дрена (см. рис. 11б).

Удельный фильтрационный расход дренажа обычно определяется по формуле

где

Ординаты кривой депрессии на удалении x от линии дренажа определяются по формуле

Время осушения территории в радиусе влияния дренажа, в общем едучае, может быть определено по формуле

Обозначения, приведенные в формулах, представлены иа расчетной схеме,

где q, k, H, S, L, x, Z - что и в предыдущих формулах;

H_Д - глубина грунтового потока от дрены до водоупора на оси дренажа;

Нос - глубина грунтового потока от пониженного УГВ до водоупора на границе осушаемой площади;

H - требуемая глубина понижения УГВ;

- дополнительное фильтрационное сопротивление, обусловленное несовершенством дренажа;

d - диаметр дрены ;

 - коэффициент водоотдачи;

h_a- средняя мощность осушаемой зоны,

При мощных водоносных пластах во многих случаях целесообразнее использовать вертикальные дренажи.

Рассмотрим дренаж в виде одного ряда скважин в безнапорном потоке (см. рис. 12).

Расход воды, поступающий в дренажную скважину, определяется по формуле

Радиус влияния скважины вычисляется по формуле

Ординаты кривой депрессии в любой точке в границах радиуса влияния скважины определяются по формуле

Обозначения, приведенные в формулах, представлены на расчетной схеме, где - k, H, x, Z, S - что и в предыдущих формулах;

• R - радиус влияния скважины, м;

• H_c - напор воды в скважине, м;

- r_c - радиус скважины, м.

На основаннии проведенных расчетов притока воды в дрену или скважину осуществляется расчет пропускной способности дрены или требуемой производительности насоса для удаления воды из осушаемой территории.

Пропускная способность дрены оценивается из выражения

Q_р < Q_др,

где: Q_р - расчетный расход воды в дрене, определяемый притоком воды в дрену Q_р = ql_др;

Q_др - пропускная способность дрены:

В этих формулах:

q - удельный приток воды в дрену, м²/сутки;

l_др - длина дрены, м;

• - площадь водного сечения дрены, м²;

I_o - уклон дрены;

R - гидравлический радиус дрены, м;

• - смоченный периметр дрены, м;

С - коэффициент Шези, определяется по таблицам или формуле

n - коэффициент шероховатости, его значения принимаются в зависимости от типа дренажных труб.

Для расчетах защитных дренажей, оборудуемых в других условиях, и с использованием схем, отличных от рассмотренных, следует руководствоваться соответствующими рекомендациями и нормативными документами.