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

где ASb А52, А5„ — срезки уровня в расчетной скважине, имев­ шие место при работе скважин в процессе откачки соответственно с дебитами Qon.l, Qon,2 —, Qon,n'> Qnp,b Qnp,2, - , Qnp,n — проектные дебиты скважин.

Изложенный метод известен как метод срезок М. Е. Альтовского [9]. Его целесообразно использовать для расчета взаимодейст­ вующих скважин в сложных по характеру фильтрационной неодно­ родности пластах, а также в районах действующих водозаборов, где имеется значительный опыт эксплуатации и данные об услови­ ях взаимодействия водозаборных скважин.

Если в процессе проведения откачек не достигнута стабилиза­ ция уровней, то расчеты по методу срезок могут привести к суще­ ственному преуменьшению прогнозируемых понижений в процессе длительной эксплуатации из-за неучета развития воронки во вре­ мени. В таких случаях целесообразно совместное применение гид­ равлических и гидродинамических методов. Методика таких рас­ четов изложена в работах [24, 27, 30].

РАСЧЕТЫ ДРЕНАЖНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Дренажные сооружения используются для снижения и поддержания на определенной глубине уровня подземных вод, а также для перехвата потока, текущего в сторону защищаемого объ­ екта. Необходимое понижение уровня подземных вод предопреде­ ляется так называемой нормой осушения (глубина от поверхности до уровня подземных вод). При сельскохозяйственном использова­ нии территории, а также гражданском и промышленном строи­ тельстве норма осушения принимается от 1,5 до 3,5—5 м. При раз­ работке месторождений полезных ископаемых, строительстве кот­ лованов и спецсооружений норма осушения устанавливается в зависимости от конкретных природных условий и принятой схемы разработки.

В зависимости от применяемых устройств для перехвата пото­ ков и их регулирования различают горизонтальный, вертикальный и комбинированный типы дренажа (здесь не освещены специаль­ ные типы дренажей).

Горизонтальные дренажи могут быть открытые (канавы, лот­ ки) и закрытые (кротовые, траншейные и трубчатые дрены, гале­ реи и штольни). Открытые используются при неглубоком залега­ нии и малой мощности потоков подземных вод (глубина заложе­ ния до 5—б м, редко больше). Закрытые горизонтальные дренажи могут проходиться на любой глубине.

Вертикальные дренажи (скважины) закладываются при необ­ ходимости снижения уровня на значительную глубину.

Комбинированные дренажи (дренажные горизонтальные гале­ реи с вертикальными скважинами) применяются в слоистых тол­ щах при слабой водопроницаемости верхнего слоя и необходимо­ сти отвода воды из скважин, дающих воду самоизливом.

В зависимости от расположения к объекту защиты и источни­ кам питания различают головной (перехватывает поток, идущий к объекту со стороны водораздела), береговой (перехват потока со стороны берега), контурный (расположен по контуру защищаемо­ го объекта) и систематический (регулирование уровня по площа­ ди) дренажи. Береговой и головной дренажи являются линейными (расположение по линии), контурный может приводиться к коль­ цевому. Систематический дренаж состоит обычно из расположен­ ных по системе (параллельно) горизонтальных или вертикальных сооружений. По степени вскрытия водоносных горизонтов все рас­ смотренные типы дренажей могут быть как совершенными, так и несовершенными.

Работа дренажных сооружений, как правило, происходит в ус­ ловиях установившейся фильтрации, и поэтому методы расчета базируются в основном на формулах стационарной фильтрации. При этом нередко границами области фильтрации являются кон­ туры питания или дренирования, характеризуемые постоянным значением напора. Расчеты по формулам неустановившейся филь­ трации могут выполняться при необходимости оценки эффекта водопонижения во времени, а также в случае работы дренажных со­ оружений в условиях неограниченного или ограниченного непро­ ницаемыми границами пласта.

Основными задачами гидрогеологических расчетов дренажных сооружений являются: установление наиболее рациональных типов и схемы расположения дренажа, определение его размеров, глуби­ ны заложения и конструктивных особенностей; оценка водоотводя­ щей способности дрен и установление положения сниженных уров­ ней. В каждом конкретном случае могут решаться лишь некоторые из указанных задач. Нередко решается задача по определению ра­ ционального состава и расположения дренажных сооружений при условии обеспечения в пределах защищаемой территории заданной Нормы осушения'. Определенной спецификой характеризуются рас­ четы дренажных сооружений при осушении месторождений полез­ ных ископаемых [66, 68, 92а, 101а].

В настоящее время наиболее широкое распространение полу­ чили аналитические и экспериментальные методы расчета дренаж­ ных сооружений. Аналитические методы (кроме конечно-разност­ ного) позволяют получать решения в основном для однородных по фильтрационным свойствам пластов и в некоторых случаях для простейших схем неоднородности (например, двухслойный пласт, слоистая толща). Экспериментальные методы (моделирование) дают возможность получать решения для достаточно сложных и разнообразных схем как в условиях установившейся, так и неуста­ новившейся фильтрации.

Методы расчета дренажных сооружений применительно к раз­ личным схемам фильтрации детально освещены в работах

С.К. Абрамова [1, 3, 6], П. П. Аргунова [15], Ф. М. Бочевера [27],

В.П. Недрига [83], В. М. Шестакова [106, 108]. Обстоятельное рас­ смотрение методов фильтрационных расчетов при проектировании

Для окончательного построения кривой депрессии от действия дренажа, а также для выбора конструктивных параметров дрены (в частности, высоты фильтрационной обсыпки) определяется раз­ рыв уровней или участок высачивания воды в дрену. Для горизон­ тальных дрен значение Аh можно определять по специальным гра­ фикам П. Я. Полубариновой-Кочиной или приближенно по фор­ муле:

Для совершенных дрен величина Я0 обычно невелика и неред­ ко ее не учитывают, тогда соответственным образом формулы (Х,38 и Х,39) видоизменяются.

Если ложе реки закольматировано, то это следует учитывать в расчетах, увеличивая расстояние /і или /2 на величину АL, которая определяется по методике, изложенной ранее (см. гл. VII, стр. 221). При значительном удалении границ потока от дренажа вместо рас­ стояний до границ Іі и /2 принимается значение радиуса влияния дренажа R.

Если необходимо определить положение сниженного уровня под­ земных вод через любое время t от начала действия береговой со­ вершенной дрены в сечении на расстоянии л: от нее (см. рис. 144, а) используется формула H. Н. Веригина, учитывающая неустановившийся процесс развития депрессионной кривой при мгновенном сни­ жении уровня в дрене до Я 0:

ры, учитывающие положение сечения и время, на которое определя­

^Формула (Х,43) записана применительно к определению значе­ ний Ях на участке между дреной и границей с напором Я ь При оп­ ределении Ях в другую сторону от дрены (в сторону границы с напором Я2) в формуле (Х,43) Я) заменяется на Я2, 1\ на /2. Значе-

ние функции 5 ( у , т ) определяется по специальному графику (см.

рис. 103).