9. Происхождение и классификация подземных вод. Буровые скважины отбора подземных вод

Существуют природные источники. К ним относят:

-поверхностные источники

-подземные источники

Происхождение и краткая характеристика подземных вод

Подземные воды образуются, главным образом, за счет атмосферных осадков и поверхностных вод. Подземные воды могут располагаться в виде бассейна, а также в виде водоносных пород.

Порода порох и трещины в которых циркулирует вода называются водоносными. Они бывают рыхлыми(песок, гравий, щебень..) и трещиноватые (известняк, гранит, сланцы..)

Породы не проницаемые для воды наз. Водоупорными(глина, плотная скала)

Верховодка - грунтовые воды расположены на водоупорной линии. Сильно подвержены сезонным колебаниям, значительно загрязнены, не используются в хоз. – питьевом водоснабжении. Грунтовые воды расположены на 1-м от поверхности земли водоупоре.

Межпластовые безнапорные воды имеют относительно хорошие качества, используются для хоз. питьевого водоснабжения. Межпластовые напорные – хорошо защищены от загрязнений, хорошее качество воды обладают достаточным напором. Явл. Надежным источником водоснабжения. Для подачи воды из подземных источников строится система водоснабжения ( скважины, вос, рчв, нс-2,водоводы(2шт), башня, сеть)

Преимущества подземных источников:

-Подземные воды надежны в санитарном отношении и являются наиболее применяемыми источниками хоз. - питьевого водоснабжения.

-Подземные воды имеют более низкую и относительно постоянную температуру и поэтому наилучшим образом отвечают требованиям технологий многих промышленных производств.

- Подземные воды свободны от механических взвесей и часто не требуют очистки, благодаря чему использование их, как правило, более экономично.

-Подземные воды лучше защищены от загрязнений

-Меньше подвержены сезонным колебаниям.

Для выбора источника водоснабжения должен быть подтвержден результатами след. Изысканий:

- Топографических

- Гидрологических

- Гидрогеологических

- Санитарных

Но окончательный выбор источника мы можем сделать только после ТЭР.

О сновные требования при выборе источника водоснабжения:

1. Обеспечение необходимых потребителю расходов воды с учетом перспективного развития объектов.

2. Заданная степень надежности снабжения водой потребителей.

3. Обеспечение качества воды, наилучшим образом соответствующей требованиям потребителей, либо позволяющей достичь такого качества после очистки.

4. При отборе воды из поверхностного источника ниже места отбора должен быть обеспечен гарантированный расход воды, необходимый для удовлетворения потребностей ниже расположенных населенных мест, предприятий, сельского хозяйства, рыбного хозяйства, судоходства и т.п.

5. Отбор воды из источника не должен ухудшать экологическую обстановку.

6. Экономические требования – минимальные затраты при строительстве и эксплуатации.

Типы водозаборов подземных вод. Буровые скважины. Статический и динамический уровни воды в скважине, дебит и др. гидравлические характеристики.

Для захвата подземной воды применяют следующие типы водоприемных сооружений:

1.      Скважины - вертикальный водозабор, наиболее распространенный.Глубина скважины зависит от глубины расположения и его мощности (до 1000м)Обычно, для водоснабжения используют скважины глубиной до 150м,

2.      Шахтные колодцы - вертикальный водозабор, глубина до 40 метров, не более 1м. для захвата безнапорных грунтовых вод.

3.      Горизонтальные водозаборы - дрены, галереи, штольни - устраиваются для захвата воды из безнапорных пластов при их мощности до 8м от поверхности земли.

4.      Комбинированные водозаборы могут включать дрен (галерей, штолен) Соединяются между собой вертикальными скважинами.

5.      Лучевые водозаборы - представляют собой водонепроницаемые шахтные колодцы из которых веером расположены горизонтальные лучи для захвата подземных вод. Глубина залегания водоносных пластов для до 20м и их мощности от 15 - 20м. Шахтные колодцы в этом случае служат для сбора воды из горизонтальных скважин.

6.      Каптажи источников (родников) представляют собой сборные камеры для захвата восходящих или нисходящих родников.

Выбор типа и схемы водозабора определяется гидрогеологическими условиями, производительностью водозабора и технико-экономическими соображениями.

При вскрытии водоносного горизонта в скважине устанавливается статический уровнень воды (СУВ) При откачке воды из скважины уровень в нем понижается при этом в скважину устремляется приток воды. При достижении равновесия между откачкой и притоком дальнейшего понижения уровня не происходит.

Уровень установленный при откачке называется динамическим уровнем. Разница между статическим и динамическим называется – понижение(S),м

Понижение уровня воды в водоносной породе происходит по кривой которая называется – кривая депрессии.. Область, ограниченная кривой депрессии - депрессионная воронка. Радиус воронки депрессии называется радиусом влияния (рассчитывается от оси скважины) Величина его зависит от крупности породы. Скорость фильтрации при потере напора 1м. называется коэффициентом фильтрации. Коэффициент фильтрации и радиус влияния зависит от крупности частиц водонапорных пород. Чем крупнее порода, тем больше значение коэффициента. Чем ближе расположены скважины, тем расход электроэнергии больше.. за счет расположения насоса.. А при условии 2R длинна водоводов больше, а затраты меньше. Т.к насос выше находится.

Величина откачки называется дебитом (обычно выражается в м³/ч). . Количество откачиваемой воды при понижении уровня в колодце на 1 м, называется удельным дебитом. Если гидравлические параметры в скважине постоянны, то движение называется – установившимся, если параметры переменны – не установившимся.

Если вскрывается полностью вся мощность водоносной породы скважина называется – совершенной. Если только ее часть то скважина – не совершенная.

Буровые скважины применяются при глубине заложения свыше 10м и мощности свыше 5-6м. Разницу в диаметре принимаем менее 50 мм(между предыдущей и последующей колонами) Колона в которой устанавливается фильтр называется эксплуатационной. Ее диаметр опред. В зависимости от марки и размера насоса. При установке насоса с погружным электродвигателем диаметр колоны принимаем равным номинальному радиусу колоны. При установке насоса с электродвигателем над скважиной (А.АТН) колонны принимаем диаметром на 50мм больше номинального диаметра насоса. Диаметр конечной колоны принимаем на 50-100мм больше наружного диаметра фильтра. А количество обсадных труб зависит от способа бурения скважины и залегающих грунтов и глубины. Диаметр фильтра рассчитываем по дебиту скважины в зависимости от его водопропускной способности. При роторном бурении диаметр фильтра должен быть меньше диаметра обсадной трубы не менее чем на 100мм.А при ударном бурении наружный диаметр фильтра должен быть меньше конечного диаметра обсадной трубы не менее чем на 50мм и на 100мм при обсыпке гравием.

Бурение скважин на воду осуществляется, в основном, двумя способами - роторным и ударно-канатным.

Более оказывает влияние центральная скважина, потому что депрессионные воронки соприкасаются. При размещении скважин относительно других расстояний меньше 2R влияния скважины влияют друг на друга или взаимодействуют. Взаимодействие скважин проявляется в дополнительном понижении динамического уровня на величину ∆S

Важным вопросом проектирования является определение расстояния в скважине. При расстоянии больше чем 2R влияние увеличивается, следовательно протяженность водоводов и соответственно стороительные затраты.