Файл: Климентов П.П. Динамика подземных вод учеб. для геологоразведоч. техникумов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 226

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ным дебитом. Общая схема последовательности расчета при реше­ нии этой задачи следующая.

1.Исходя из опытных данных, возможностей насосного обору­ дования и опыта эксплуатации, задаются производительностью оди­ ночной скважины.

2.Располагая данными о размерах водопотребления (проект­

ном дебите), определяют общее количество водозаборных скважин и на основе учета природных и технических факторов намечают схе­ му их расположения (здесь может быть несколько вариантов).

3. На основе приведения природных условий к типовой расчет­ ной схеме выбирают соответствующие расчетные формулы и вы­ полняют расчеты по определению понижения уровня на конец пе­ риода эксплуатации для скважин, находящихся в наименее благо­ приятных условиях их работы.

4. На основе сопоставления расчетных понижений уровней с до­ пустимым понижением даются выводы об обеспеченности эксплуа­ тационных запасов. При необходимости выполняются гидрогеоло­ гические расчеты по прогнозу качественного состава подземных вод.

Нередко водозаборы проектируются в виде определенным обра­ зом расположенных взаимодействующих скважин. При ограничен­ ном их количестве возможно выполнение расчетов с точным учетом взаимодействия всех скважин. Как в условиях установившегося, так и в условиях неустановившегося движения общая величина по­ нижения уровня в той или иной точке области фильтрации опреде­ ляется на основе учета понижений уровня от действия каждой от­ дельной скважины в соответствии с принципом суперпозиции. Об­ щее выражение для определения величины расчетного понижения Зрасч для охарактеризованных условий имеет вид:

 

 

Qi

(Х,4)

5

р а о ч . М

S Ankm

 

 

П

где 2 — знак суммы, показывающий, что суммируются понижения

І = 1

уровня от действия всех п скважин; Д— безразмерное гидравличес­ кое сопротивление, обусловленное действием рассматриваемой сква­ жины с номером і( і= 1, 2, 3, ..., п). Значение Д принимается в зави­ симости от условий работы скважин и принятой расчетной схемы.

Обычно величина понижения Spa04 определяется непосредствен­ но в одной из скважин пласта, тогда выражение (Х,4) удобнее представить в виде:

расч "

Qc

■ ( /с + 2 С )+ у ;

Qi

■ft,

(Х,5)

 

Ankm

 

і= 1

4лkm

 

где Qc и /с — дебит и

гидравлическое

сопротивление

скважины, в

которой определяется величина понижения; £— дополнительное

сопротивление,

определяемое ее несовершенством (если скважина

 

 

П

 

 

 

совершенна

С—0);

V

— сумма срезок от всех остальных сква-

 

 

і=1

(значок V показывает, что из

суммы

3

 

жин

 

исключается скважина, в которой

опреде­

 

 

 

 

ляется расчетное понижение).

 

 

 

Так, например, для условий неограничен­

 

 

ного пласта, применительно к определению

 

 

величины понижения уровня в несовершен­

 

 

ной скв. 5 (рис. 137), работающей в усло­

 

 

виях взаимодействия с другими скважина­

Рис. 137. Схема к рас­

ми,

дебиты

которых соответственно равны

Q i,

Q.2, Q3

и Qi, формула (Х,5) запишется

чету взаимодействую­

щих скважин

следующим образом:

 

 

 

r*C

+«)+-JL

1 - 5

 

Q 5 1t 2,25%t

, 2,25>сt

э р а с ч . 5

4 nkm ', ІП

 

 

ln — .------Ь

 

 

 

Г“

, Q2 , 2,25xt Н-----In

4лк т

Q z

2,25^

Q4

2,25y.t

ln

--------- h - ----

(Х,6)

 

 

4nkm

 

где гс — радиус скв. 5; гі_5, г2_5, г3-5 и г4_5 — расстояния

от скв. 5

до взаимодействущих с нею скважин.

 

Для взаимодействующих грунтовых скважин расчетная формула

(X, 5) имеет вид:

 

 

 

»^расч. — Н ь- ] / н \ -

Q<

( л + 2 0 + 2 ' Ql f t

(X,7)

 

2nk

1 - 1 2nk

 

Структура формул (X,5 и X,7) остается такой же независимо от расчетной схемы, но при этом в качестве Д используются гидравли­ ческие сопротивления, вытекающие из соответствующих решений для одиночных скважин. Так, в полуограниченном пласте значения при­ нимаются в соответствии с выражениями (IX,101 и IX,102), в пластеполосе— в соответствии с формулой (IX,106) и т. д. Определение понижения уровня в удалении от взаимодействующих скважин (уже на расстоянии, превышающем максимальное расстояние между крайними скважинами) можно проводить по формулам большого колодца, дебит которого равен суммарному расходу скважин Qa. При этом расстояние до точки, в которой определяется понижение уровня, отсчитывается от центра группы взаимодействующих сква­ жин. В качестве расчетных формул используются соответствующие решения, полученные для одиночных скважин (см. гл. IX).

П р и м е р . В неограниченном грунтовом потоке запроектирован водозабор из пяти совершенных скважин с радиусами гс= 0,2 м. Схема расположения скважин показана на рис. 137. Необходимо определить величину понижения уровня в скв. 5 на конец периода эксплуатации / = 10 000 суток с учетом взаимодействия всех скважин

при следующих исходных данных: мощность горизонта Яе= 30 ж; коэффициент фильтрации £=Л5 м/сут\ дебиты скважин при эксплуа­ тации Qi = 1 0 0 0 , Q 2 = Q 3 = IQ 4 = 8 0 0 и Qs = 5 0 0 м3/сут; расстояния от скв. 5 до взаимодействующих с нею скважин г5_і = 100, г5_2=100;

г 5_ 3 = 3 0 0 и г5_4= 1 5 0 м. Водоотдача

пород ц = 0 , 1 5 . Определить ве­

личину понижения уровня в скв. 5 в

случае ее несовершенства (/0 =

=1 5 м, фильтр примыкает к водоупору).

Ре ше н и е . Предварительно определяем коэффициент уровне­

проводности, принимая /іср= Яе:

kh cp 1 5 X 3 0 = 3000 м2/сут.

ц0,15

Далее опрёделяем величину понижения уровня для скв. 5, как находящейся в наименее благоприятных условиях работы (цент­ ральная) по формуле (Х,7), которую для рассматриваемых условий

можно записать в следующем виде ( —

с_ <<0,і ) :

 

 

 

 

 

 

' 4at

 

>

 

 

Я,

- У я * - (

Qb

2,25at

 

Qi

2,25at

> р а с ч . 5

2nk

l n ---------

; ----------

Ь —

l n — ---------

 

 

 

 

 

Я

 

2nk

5 - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q2

 

2,25at

Q3 , 2,25at

 

Q4

2,25at

_1_ - Jn

-----------1-----

 

1n -----------

Я

1—-----

In —

2nk

 

Я „

2nk

 

2nk

 

Яя

 

 

 

 

 

5— 3

 

 

 

5— 4

Подставляя в это уравнение исходные данные, получаем:

5Wм ,чs.5 =

300--1]// 302 - / -

28 X-

15ln

2,25 X 3 X Ю7

 

 

0,22

 

1000

 

2,25 X 3 X

Ю7

800

,

2,25 X 3 X

107 ,

6,28 X

15

П

lOO2

 

 

^ 6Д8 X

ln ---------------------P

 

 

15

 

1002

 

 

 

+

800

 

 

2,25 X 3 X 107

 

 

 

 

 

6,28 X

15

ІП----- — ---------h

 

 

 

 

 

 

3002

 

 

 

 

 

 

800

2,25 X 3 X

107

 

7,8

M .

 

 

6,28 X 15

 

 

Î5Ô2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем

поправку

 

на

несовершенство

Д

— -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Яе - 0,5SC’

0,5Sc\

 

 

,

 

 

10_ „

Іо

 

Іо

15

------ - I по графику на рис.

127. При — =

Яе—0,55с = 26,1

« 0,575 и -

=

Яе— °,55с =

 

130,5, найдем

£і = 2,5.

г

 

 

гс

 

0,2

 

 

 

 

 

В соответствии с формулой (Х,7) несовершенство скв. 5 вызыва­ ет дополнительное понижение уровня ASHC, равное:

А 5 п.с = Я е -

I'/ Я е - 2nk

=

-і/

500

0,44 м.

= 30 — ѴЗО2-----------------

X 5,0 =

"6,28 X 15

Таким образом, несовершенство скв. 5 приводит к увеличению в ней расчетного понижения уровня на 0,44 м, т. е. 5раСч.5 = 7,8 + 0,44 = ^=8,24 м.

ПОНЯТИЕ О МЕТОДЕ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ

СОПРОТИВЛЕНИИ. РАСЧЕТЫ СКВАЖИН

Расчет систем взаимодействующих скважин

Понятие о методе фильтрационных сопротивлений. При значительном количестве взаимодействующих скважин их расчеты, основанные на раздельном учете влияния каждой скважины, стано­ вятся затруднительными. Значительное упрощение расчетов дости­ гается при использовании метода фильтрационных сопротивлений, предложенного Ю. П. Борисовым [26] и С. Н. Нумеровым [12]. Суть этого метода состоит в том, что сложный поток подземных вод как бы подразделяется на фрагменты, каждый из которых характери­ зуется соответствующим фильтрационным сопротивлением, предоп­ ределяющим локальные потери напора в пределах фрагмента. Об­ щие потери напора (соответственно понижение уровня) определя­ ются путем суммирования локальных потерь, так же как общее фильтрационное сопротивление потока складывается из сопротив­ лений отдельных его участков.

Согласно общим принципам метода сопротивлений, фильтраци­ онный поток на некотором расстоянии от скважин или дрен опре­ деляется только расходом потока, забираемого скважинами или дренами независимо от степени их совершенства и схемы располо­ жения. Разница в структуре потока возникает лишь вблизи скважин или дрен, вследствие наличия здесь дополнительных фильтрацион­ ных потерь, предопределяемых степенью несовершенства, характе­ ром призабойной зоны и условиями взаимодействия скважин или дрен. Это дает основание при получении решений рассматривать сложные по конфигурации, распределению дебита и степени несо­ вершенства водозаборные и дренажные сооружения, как простые совершенные, оставляя неизменным их суммарный дебит. И лишь при определении элементов потока непосредственно в зоне сооруже­ ния вводить дополнительные фильтрационные сопротивления, учи­ тывающие реальные его параметры (степень несовершенства, рас­ пределение дебита и т. д.). Например, ограниченные группы произ­ вольно расположенных взаимодействующих скважин, уже на

Смотрите также файлы