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: 242
Скачиваний: 0
(наличие фильтра, его тип, скважность фильтра, степень уплотне ния призабойной зоны). Оба вида несовершенства оказывают до полнительное (по сравнению с совершенными скважинами) сопро тивление движению воды и вызывают большее понижение уровня в прискважинной зоне и в стволе скважины, снижая таким образом условия работы несовершенных скважин. Вблизи водоприемной части несовершенной скважины образуется при этом зона деформи рованного потока, в которой линии тока имеют характер кривых, приподнимающихся снизу вверх от невскрытой части пласта к фильтру скважины. В этой зоне поток подземных вод имеет прост ранственный характер. Изучение и учет такого характера потока базируется на использовании теории точечных и линейных источни ков и стоков. На основе выполненных решений Н. К. Гиринского, В. Д. Бабушкина, И. А. Чарного, H. Н. Веригина, М. Маскета и других предложены расчетные формулы, учитывающие несовер шенство грунтовых и артезианских скважин, а также составлены специальные графики и таблицы, позволяющие получать решения на основе расчетных формул для совершенных скважин с введени ем поправок на их несовершенство. Предложенные методы учета несовершенства путем введения соответствующих поправок доста точно просты и удобны для практического использования. Они применяются при расчетах дебитов и уровней воды несовершенных скважин как в условиях установившейся, так и в условиях неуста новившейся фильтрации. Сущность метода введения поправок за ключается в следующем.
Как уже отмечалось, несовершенство скважин по степени и ха рактеру вскрытия водоносного пласта приводит к возникновению дополнительного сопротивления £, которое вызывает в свою очередь дополнительное понижение уровня воды ASH.C, необходимое для преодоления этого сопротивления. Это значит, например, что при работе несовершенной артезианской скважины с дебитом Q вели чина понижения уровня в скважине будет больше на величину ASH.c, чем понижение уровня в совершенной скважину работающей с таким же дебитом. Таким образом, к величине понижения S c со вершенной скважины, определяемой по формуле (IX,4), необходи
мо добавить дополнительное полнижение |
А5Н.С> определяемое по |
формуле: |
|
= 2nkrti |
(IX,34) |
Или, учитывая общую величину понижения уровня в несовершен ной артезианской скважине SH.C= SC+ ASH.C (где 5 — понижение в условиях совершенной скважины), получим:
Q |
R |
Q |
О Г |
R |
1 |
SH.c = 7r ^ - l n — + i T 7- S = |
^ i - |
In — + Е . (IX,35) |
|||
2яkm |
гс |
2nkm |
2яk m L |
rc |
J |
В соответствии со сказанным выше о двух видах несовершенст ва скважин, можно представить £ в виде суммы £ і+ £,2 (где £і и £2—
соответственно поправки на несовершенство по степени и по харак теру вскрытия). Существенное значение имеет величина £і, которая в общем случае определяется в зависимости от соотношения пара-
10 т
метров — . — и а, характеризующих степень несовершенства сква-
ШГс.
жины. Удовлетворительных решений для определения несовершен ства по характеру вскрытия £2 пока не имеется. Таким образом, в окончательном виде общая зависимость для определения пониже ния уровня при работе несовершенной артезианской скважины в условиях стационарной или нестационарной фильтрации имеет вид:
Q |
|
£ і ( — |
, — . а ) ] |
(IX,36) |
|
[ / с + |
|||||
2Ttkm ■J- |
' т |
rc |
|
|
|
В формуле (IX,36) первый член в квадратных скобках представ |
|||||
ляет собой безразмерное сопротивление |
совершенной |
скважины |
|||
(в условиях установившейся |
|
|
f |
, R |
в условиях |
фильтрации /с = |
ш — , |
||||
|
|
|
|
Гс |
|
неустановившейся фильтрации |
/с |
определяется |
соответствующими |
выражениями, вытекающими из решений для нестационарной
фильтрации). Второй член |
характеризующий дополнительное |
||
|
10 |
т |
и |
сопротивление, определяется в зависимости от параметров—:, |
го |
||
|
т |
|
г2 а — по соответствующим графикам (рис. 127 и 128). Параметр
г2 а = — ^ является показателем неустановившейся фильтрации, в за
висимости от которого величина £і, строго говоря, определяемая для стационарной фильтрации, должна быть уменьшена на £ід. Од нако учитывая, что уже при значении а< 5Х І0~5 (что для скважин
соблюдается практически всегда) величина |
Çi принимает свое ста |
ционарное значение можно не учитывать |
и определять t\ как |
для стационарной фильтрации, учитывая только значение парамет
ре т ..
ров — и — (10— длина водоприемной части скважины, м; т — |
|
Ш |
Го |
полная мощность водоносного пласта, м\ гс — радиус скважины, в которой определяется понижение уровня, м ).
На рис. 127 представлены графики для определения поправки на несовершенство £і для случаев, когда водоприемная часть сква жины (фильтр) примыкает к кровле или водоупору пласта, т. е. находится в его верхней или нижней части, а на рис. 128 — для условий расположения водоприемной части в середине пласта при
с + ~ » (0,35 — 0,65) т.
Описанный прием учета несовершенства применим как для ар тезианских, так и для грунтовых евкажин. Для грунтовых скважин при определении вместо т берется Яе. При этом, если в процессе
Рис. 127. Графики дополнительного сопротивления £і при несовершенстве скважин (фильтр примыкает к водоупору)
работы скважины вследствие снижения уровня воды и осушения пласта происходит уменьшение длины ее водоприемной части (осу
шение фильтра при его расположении |
у |
свободной |
поверхности |
|||
грунтовых вод), то это |
следует |
учитывать при определении £і, |
||||
|
Іо |
іо— 0,5Sc |
и вместо |
Не |
||
принимая вместо -гг величину |
----- |
-- |
— еоответст- |
|||
|
#е |
Не — 0,55 о |
|
гс |
||
венно |
Не— 0,5SC |
|
' |
|
|
|
------------- (величина понижения S c определяется предвари- |
||||||
|
Г с |
|
|
|
|
|
тельно для скважины, как совершенной).
П р и м е р . Определить величину понижения уровня в грунтовой несовершенной скважине, работающей в песчаном водоносном го ризонте с дебитом Q—397,9 м?!сут при следующих условиях: k =
—10 м/сут, Р = 300 м, гс = 0,152 м, естественная мощность потока
до откачки Не=14 м. Фильтр находится в верхней части горизонта и имеет длину /0 = 8 м.
Р е ш е н и е . Предварительно определяем величину понижения уровня без учета несовершенства скважины, т. е. считая, что /0 =
= Яе = 14 м, по формуле (IX, 14) ; |
|
|
|
S c — Яе — ] / |
и 2 |
Q . |
Я |
Яе -------In — |
|||
|
|
Яй |
гс |
397,9 |
300 |
||
= 14- У 142 • |
|
In т т я : = 4,0 М, |
|
3,14ХЮ |
0,152 |
Как уже отмечалось, при работе скважины происходит осуше ние верхней части фильтра и поэтому уменьшается длина его рабо чей части. Вместе с тем в зоне действия скважины уменьшается и
естественная мощность |
потока Я е. Принимая средние значения |
|
, |
Sc |
и |
длины фильтра іо— — и мощности п е---- — по графику на рис. 127, определяем поправку на несовершенство £і.
|
Іо |
0,5-Sc |
6 |
Яе 0,5SC |
12 |
/ |
При I----------- - = |
— = |
0,5 и ------- ------ = |
------- = |
79 1 округленно |
||
^ |
Я,ые — 0,5Sc |
'12° |
|
0.1520,152 |
V |
|
Іо |
0,50 |
т |
100 ) |
найдем Çx = 3,0, и тогда величина пониже |
||
т |
и |
|||||
|
|
|
|
|
|
ния уровня с учетом несовершенства по формуле, аналогичной
(IX,14), составит: |
|
|
5н.с = Яе - |
] / Яе - |
^ (|1п —\ £ 1 ) |
= 14 — ] / 142 |
— ( |
300 |
,0 ) = 6, 13 м. |
||
|
31,4 V |
0,152 |
Несовершенство скважины приводит к увеличению расчетного понижения уровня на 2,13 м.
Расчеты дебита несовершенных скважин по аналитическим фор мулам. Как уже отмечалось выше, для условий притока воды к несовершенным скважинам получено несколько аналитических ре шений, сведения о которых достаточно подробно приведены в рабо тах [2, 17, 28, 30, 49, 79 и др.]. Приведем лишь некоторые из полу ченных решений.
Для несовершенной скважины при расположении ее фильтра в
средней части пласта можно использовать следующую |
формулу: |
2,73/e/oSc |
(IX,37) |
Q = |
где а — поправка, величина которой принимается равной по Гиринскому et= 0,8; по Бабушкину а = 0,66. Остальные обозначения преж ние.