Определение притока воды к водозаборным сооружениям.

Водозаборными называют сооружения, которые предназначены для забора подземных вод для целей водоснабжения, мелиорации, понижения уровня грунтовых вод и др.

По расположению в плане водозаборные сооружения разделяют на:

- горизонтальные (траншеи, штреки, галереи);

- вертикальные (скважины, колодцы, шурфы).

По степени вскрытия водоносного слоя водозаборные сооружения могут быть:

- совершенные, вскрывающие весь водоносный слой и доходящие до водоупора:

- несовершенные, вскрывающие часть водоносного слоя и не доходящие до водоупора.

Для предохранения от заиления во время откачки водозаборные сооружения оборудуют фильтрами, представляющими собой стальные перфорированные трубы, которые иногда обматывают сетками.

При значительной глубине залегания подземных вод для сброса технической воды используют колодцы, которые называют поглощающими.

При откачке воды из скважины в водоносном слое образуется депрессионная воронка параболического типа. Радиус влияния этой воронки называют радиусом влияния откачки.

Количество воды, получаемое при откачке из скважины в единицу времени, называют расходом или дебитом скважины.

5.1. Расход воды в совершенной скважине (рис. 3).

Рис. 3. Совершенная скважина.

Расход воды при откачке из совершенной скважины по формуле Дюпюи:

, где

k – коэффициент фильтрации;

H – мощность водоносного слоя;

H₁ – мощность водоносного слоя, пройденного скважиной;

для совершенной скважины H = H₁;

h – высота воды в скважине;

R – радиус влияния откачки, определяемый по формуле Кусакина:

r – радиус скважины;

S – понижение уровня воды в скважине при откачке.

Исходные данные для определения расхода скважин

Таблица 5.1.

№ варианта	Мощность водоносного слоя, H, м.	Пройденная скважиной мощность водоносного слоя, H1, м.	kф, м/сут.	Диаметр скважины, мм.	Величина водо-понижения,

Пример. Определить расход скважины при следующих параметрах водозаборного сооружения:

коэффициент фильтрации k = 10 м/сут;

мощность водоносного слоя H = 5 м.;

мощность водоносного слоя, пройденного скважиной H₁ = 5 м.;

диаметр скважины d =208 мм.;

величина водопонижения =20%.

Так как H = H₁, то скважина является совершенной.

1. Определяем понижение уровня воды в скважине при откачке:

2. Радиус скважины:

3. Радиус влияния откачки:

4. Высота воды в скважине:

5. Расход воды в скважине:

м³/сут.

5.2. Расход воды в несовершенной скважине (рис. 4):

Рис. 4. Несовершенная скважина.

В случае несовершенной скважины мощность водоносного слоя, пройденного скважиной меньше, чем мощность водоносного слоя, т.е. H₁ < H.

В данном случае в водоносном слое выделяют активную зону мощностью H₀, в пределах которой откачка влияет на понижение уровня воды. Далее активную зону условно рассматривают, как водоносный слой.

Расход воды при откачке из несовершенной скважины по формуле Дюпюи:

, где

k – коэффициент фильтрации;

H₀ – мощность активной зоны;

, где H₁ – мощность водоносного слоя, пройденного скважиной;

h₀ – высота воды в скважине; ;

R – радиус влияния откачки, определяемый по формуле Кусакина:

;

r – радиус скважины;

S – понижение уровня воды в скважине при откачке.

Пример. Определить расход скважины при следующих параметрах водозаборного сооружения:

коэффициент фильтрации k = 15 м/сут;

мощность водоносного слоя H = 8 м.;

мощность водоносного слоя, пройденного скважиной H₁ = 5 м.;

диаметр скважины d =208 мм.;

величина водопонижения =40%.

Так как H₁ =5 м.< H=8 м., то скважина является несовершенной.

1. Определяем понижение уровня воды в скважине при откачке:

2. Мощность активной зоны:

3. Радиус скважины:

4. Радиус влияния откачки:

5. Высота воды в скважине:

6. Расход воды в скважине:

На начальных этапах строительства актуальной является задача по определению притока воды в строительный котлован в условиях высокого уровня грунтовых вод.

5.3. Приток воды к совершенному котловану

Рис. 5. Совершенный котлован.

При соотношении сторон котлована b/а ³ 0,1 (b – ширина, а – длина) котлован рассматривается как большой колодец.

z – относительная отметка кровли водоупора;

z₁ – относительная отметка дна котлована.

Очевидно, что в случае совершенного котлована z₁ = z.

Приток воды к совершенному строительному котловану определяется по формуле Дюпюи:

,

где

k – коэффициент фильтрации;

H – мощность водоносного слоя;

h – высота воды в котловане;

так как приток воды в котлован определяется на начальном этапе его устройства, т.е. при отсутствии в нем воды, то h =0;

R_к – радиус влияния колодца; ;

R – радиус влияния притока, определяемый по формуле Кусакина:

,

r₀ – радиус условного колодца: ; A=b×a – площадь котлована;

S – понижение уровня воды в котловане относительно уровня грунтовых вод.

Исходные данные для определения притока воды в строительный котлован

Таблица 5.2.

Пример. Определить приток воды к строительному котловану при следующих исходных данных:

коэффициент фильтрации k =15 м/сут.;

мощность водоносного слоя H = 4 м.;

относительная отметка кровли водоупора: z = 5;

относительная отметка дна котлована: z₁=5;

размеры котлована в плане b´ а = 40´90.

Так как относительные отметки кровли водоупора и дна котлована совпадают, т.е. z = z₁=5, то котлован является совершенным.

1. Определяем соотношение сторон котлована:

>0,1,

поэтому рассматриваем котлован, как большой колодец.

2. Радиус условного колодца:

3. При условии отсутствия воды в котловане:

S = H = 4 м.; h = 0

4. Радиус влияния притока:

5. Радиус влияния котлована:

6.Приток воды в строительный котлован:

5.4. Приток воды к несовершенному котловану

Рис. 6. Несовершенный котлован.

При соотношении сторон котлована b/а ³ 0,1 (b – ширина, а – длина) котлован рассматривается как большой колодец.

z – относительная отметка кровли водоупора;

z₁ – относительная отметка дна котлована.

Очевидно, что в случае несовершенного котлована z₁ < z.

В случае несовершенного котлована мощность водоносного слоя, вскрытого котлованом меньше, чем мощность водоносного слоя, т.е. H₁ < H.

В данном случае в водоносном слое по аналогии с водозаборными сооружениями выделяют активную зону мощностью H₀, которую условно рассматривают, как водоносный слой.

Приток воды в несовершенный строительный котлован определяют по формуле Дюпюи:

,

где

k – коэффициент фильтрации;

H₀ – мощность активной зоны; ,

где H₁ – мощность водоносного слоя, вскрытого котлованом;

h₀ –высота воды в котловане над условным водоупором;

так как расчет производится для случая отсутствия воды в котловане, то ;

R_к – радиус влияния колодца; ;

R – радиус влияния притока, определяемый по формуле Кусакина:

r₀ – радиус условного колодца; ; A=b×a – площадь котлована;

S – понижение уровня воды в котловане относительно уровня грунтовых вод,

S = H₁.

Пример. Определить приток воды к строительному котловану при следующих исходных данных:

коэффициент фильтрации k =10 м/сут.;

мощность водоносного слоя H = 6 м.;

относительная отметка кровли водоупора: z = 10;

относительная отметка дна котлована: z₁ = 6;

размеры котлована в плане b´a = 15´40.

Рис. 7. К примеру определения притока воды к несовершенному котловану.

В соответствии с исходными данными относительные отметки

z₁ = 6 < z =10, поэтому котлован является несовершенным (см. рис. 7).

1. Определяем соотношение сторон котлована:

>0,1,

поэтому рассматриваем котлован, как большой колодец.

2. Радиус условного колодца:

3. Мощность активной зоны:

Необходимо установить мощность водоносного слоя, вскрытого котлованом H₁.

H₁ представляет собой разность между отметкой уровня грунтовых вод и отметкой дна котлована. Относительная отметка зеркала грунтовых вод определяется разностью между относительной отметкой кровли водоупора и мощностью водонсного слоя: 10 - 6 = 4.

Тогда .

4. При условии отсутствия воды в котловане:

5. Радиус влияния притока:

6. Радиус влияния котлована:

7. Приток воды в строительный котлован:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: