Файл: Климентов П.П. Динамика подземных вод учеб. для геологоразведоч. техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 260
Скачиваний: 0
у2— то же самое после подпора); z\ и г2 — величина подпора на урезе водохранилища и искомая. Остальные обозначения ясны из рис. 98.
Искомая величина z2определяется решением квадратного урав нения при подставлении числовых значений всех известных величин в вышеприведенное выражение (VII,24). При этом если выше на-
Z
1
Рис. 98. Подпор в условиях общей неоднородности пласта
чальной депрессионной кривой |
располагается однородная толща, |
|
то по уравнению (VI 1,24) получаются точные и однозначные реше |
||
ния. Если же кривая депрессии |
при подпоре |
может оказаться в |
пределах нескольких слоев с различными коэффициентами филь |
||
трации, то вместе с г 2 в уравнении (VII,24) |
неизвестным является |
|
и значение k2 . В таком случае сначала исходя из предположитель ного значения z2 (может быть принято несколько меньшим, чем zu или вычислено по формуле додпора в однородном пласте) опреде ляется среднее значение коэффициента фильтрации в рассматрива емом сечении k2 с учетом условного положения депрессионной кри
вой при подпоре и затем уже по уравнению (VII,24) |
рассчитывает |
|
ся величина подпора z2. Аналогично решение можно |
получить и на |
|
основе другого |
выражения (VI 1,25), определяя |
величину у2 — |
— (h2 + z2) . |
• |
|
Стационарный подпор в условиях радиального потока грунтовых вод
Рассмотренные выше расчетные формулы для определе ния подпора грунтовых вод действительны при плоском одномер ном потоке.
Для прогноза подпора радиальных потоков необходимо распо лагать картами гидроизогипс, составленными на период до подпо ра. Такие карты составляются по данным буровых скважин, зало женных по нескольким створам. Затем, используя проектные вели чины подъема горизонта воды в водохранилище и уровни воды по
створам скважин, по формулам установившегося движения рассчи тывают величину подпора грунтовых вод.
По полученным расчетным путем новым уровням в скважинах, которые должны установиться после подпора, также строится про гнозная карта гидроизогипс, при составлении которой следует учитывать характер рельефа местности, контуры уреза воды в бу дущем водохранилище и уменьшение уклона потока в результате подпора.
По картам гидроизогипс до и после подпора представляется возможным приближенно определить изменение ширины потока в связи с подпором.
На основании формулы (IV,32) радиального грунтового потока с горизонтальным водоупорным ложем напишем два уравнения —
до подпора: |
,2 |
.2 |
|
bj — b2 |
|
||
hi — «2 |
(VII,26) |
||
q = k |
~ 2 І |
|
|
ln b1— ln b2 |
|
’ |
|
после подпора: |
2 |
2 |
|
— Ъ'г |
|
||
У \ — |
У г |
(VII,27) |
|
- ln b'2 |
21 |
|
|
|
|
||
где Ьі и Ь2— ширина грунтового потока соответственно в первом и
во втором сечениях до подпора; Ь\ |
и Ь2' — то же после подпора; hi и |
||||
h2— мощность грунтового потока в первом |
и во втором |
сечениях |
|||
до подпора (первое сечение — урез реки); |
у\ и у2— то |
же, после |
|||
подпора. |
|
|
|
подпора ра |
|
При допущении постоянства расходов до и после |
|||||
венство правых частей уравнений |
(VII,26 и VII,27) дает: |
|
|||
ln b1— ln b2. ( h i - ht) = |
bZi |
ln b' ■(yl |
2 . |
(VII,28) |
|
ln b' |
y2 ). |
||||
|
|
|
2 |
|
|
По этому уравнению легко вычислить ординату у2 в верхнем сечении потока при наличии данных об уровне воды в нижнем се чении, отвечающем урезу водохранилища, у у.
2 |
ln bi — ln b2 |
(VII,29) |
Уі |
( h \ - h \ ) . |
|
|
ln bi — ln b2 |
|
УЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЛОЖА ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ ИЗ РЕК и ВОДОХРАНИЛИЩ
При расчетах подпора грунтовых вод обычно принима ется, что связь вод реки и грунтового потока тесная и непосредст венная. Исходя из этого положения, получены и соответствующие расчетные формулы. Однако на отдельных площадях связь грунто
вых вод и вод реки оказывается затрудненной вследствие наличия в ее ложе и бортах слабопроницаемых закольматированных отло жений.
Наличие таких отложений создает дополнительное сопротивле ние фильтрации воды из реки или водохранилища в процессе раз вития подпора подземных вод и, таким образом, не может не про явиться на характере развития подпора и на его величине.
Для учета влияния сопро тивления ложа реки или водо хранилища удобно использо вать специальный гидрогеоло гический параметр AL, величи на которого зависит от харак тера неоднородности ложа ре ки и отражает затрудненность связи вод реки с потоком грун товых вод. Введение в расчеты величины АL означает, что урез реки отодвигается на расстоя ние АL, а вводимый таким об разом в расчеты дополнитель ный фильтрационный поток длиной АL является эквива лентным в фильтрационном от ношении ложу реки.
Для определения величины АL В. М. Шестаковым, исходя из строения ложа реки или во дохранилища, предложены сле дующие аналитические выра жения [106, 108].
При однородном строении ложа и несовершенном вскры тии рекой потока (рис. 99, а)
k2 |
і |
AL — 0,44/г + 0,08 — ; |
(VII,30) |
В |
|
Рис. 99. Типы строения ложа реки
(водохранилища) :
а — однородное, б — двухслойное, в —
Л ІГЛІІЛФПО
где h ~ мощность водонасыщенных пород под ложем реки; В — половина ширины водохранилища.
/і2 При /г<5 величиной 0,08— можно пренебречь ввиду ее малос
ти и определять АL по первому члену выражения (VI 1,30), т. е. AL = 0,44 h.
Следует отметить, что при однородном строении ложа водохра нилища поправку AL можно вообще не учитывать. Более целесооб разно ее определение и учет проводить при слоистом строении тол щи под ложем водохранилища.
В случае двухслойного строения ложа, когда основной водонос ный пласт отделен от реки слабо-проницаемым -слоем мощностью h\ с коэффициентом фильтрации k u значение AL определяется по сле дующей формуле:
|
(VII,31) |
где cth {В 1/ |
\ представляет собой гиперболический котан- |
1 ' |
k2h2h j |
гене, определяемый по таблицам; k2 и h2— коэффициент фильтрации
и мощность основного водоносного пласта |
(рис. 99, б). |
|
/ |
В |
\ |
Для крупных рек и водохранилищу при — > |
20 — 30 J значе |
|
ние AL определяется выражением:
(VII,32)
При слоистом строении ложа рек и водохранилищ (рис. 99, в) значение AL можно рассчитывать по формуле:
(VII,33)
где kr и kB— средневзвешенные значения коэффициента фильтра ции при движении воды по напластованию и перпендикулярно на пластованию (при горизонтальной и вертикальной фильтрации кР и kB определяются по формулам (Ѵ,9 и Ѵ,17), рассмотренным в гл. V.
Следует отметить, что наиболее точно значение параметра АL определяется по данным о положении стационарной кривой депрес сии в естественных условиях. Для этого необходимо иметь данные о положении уровня грунтовых вод в трех скважинах, расположен ных по потоку и заложенных вблизи русла реки в основной водо носный горизонт (при замерах в отсутствии инфильтрационного питания). Значение АL определяется исходя из следующих сообра жений.
Пусть в створе из двух скважин, заложенных по потоку в непо средственной близости от русла реки с неоднородным строением ложа, замерено положение уровня грунтовых вод в период отсут ствия инфильтрации (№ =0). Расстояние первой скважины от уре за реки — L\, расстояние между скважинами 1 и 2 — L2 положение уровня в скважинах соответственно обозначим Нх и Н2 в реке Н0
(рис. 100). Тогда расход потока |
q на участке между скважинами |
||
1 и 2 может быть записан так: |
|
Ы, |
|
Я |
2 - |
(VII,34) |
|
Ч = Т |
|
|
|
Для определения расхода потока на участке от скважины I до реки напишем выражение, аналогичное приведенному выше (VII,34), введя в формулу параметр AL, учитывающий неоднород-
Рис. 100. Схема грунтового потока к определе нию AL
ность строения ложа реки и означающий как бы смещение ее уреза на расстояние AL от скважины 1. При этом водоносный горизонт в целом считается однородным и характеризуется постоянным зна чением водопроводимости Т:
Q |
т Ні - |
Но |
(VII,35) |
|
U + AL |
||||
|
|
|||
Учитывая неизменность расхода потока по пути его движения (№ = 0), приравняем правые части выражений (VII,34 и VII,35) и получим формулу для определения значения AL:
AL = HJ ~ HJ U - U |
(VII,36) |
п 2 — Т7і |
|
Из приведенного ясно, что если ложе реки обладает дополни тельным фильтрационным сопротивлением вследствие неоднород ности его строения, то значение АL, учитывающее это сопротивле ние эквивалентным увеличением длины пути фильтрации, будет больше нуля. При несущественной неоднородности ложа реки его дополнительное фильтрационное сопротивление будет незначитель ным и величина AL, определяемая по формуле (VI 1,36), будет близкой к нулю. В гидравлическом отношении наличие дополни тельного фильтрационного сопротивления ложа реки приводит к до полнительной потере напора потока, которая затрачивается на пре одоление этого сопротивления. О величине потерь напора при этом можно судить по значению напорного градиента на участке выхода потока в реку. Существенное его увеличение на этом участке отве
