Расчёт водозаборов в долинах рек

Характерной особенностью, определяющей условия эксплуатации береговых водозаборов, является наличие постоянных поверхностных водотоков, с которыми гидравлически связаны водоносные горизонты. Благодаря этому производительность водозаборов в долинах рек обеспечиваетсяв основном за счёт фильтрации поверхностных вод.

Р асчётная схема водозабора в долине реки приведена на рис. 27.2. Для наиболее полного захвата воды скважины располагают вдоль русла реки перпендикулярно направлению потока подземных вод. Задачей расчёта является определение понижения уровня воды в центральной скважине. Расчёт выполняется в следующей последовательности:

1. Задавшись расстоянием между скважинами l₀ (м), определяют расстояние от крайней до центральной скважины ряда по формуле -

, (28.12)

где n -число скважин в ряде (определяется при расчёте фильтров скважин).

2. Определяется параметр G=x₀/L

3. Вычисляется величина сопротивления R:

- при L> 4x₀ - , (28.13)

- при L< 4x₀ - , (28.14)

где r₀ - радиус фильтра скважины (определяется при расчёте фильтров скважин).

4. Полученное значение R подставляется в формулу (28.7) для напорных пластов и (28.8) для безнапорных пластов, по которым определяется снижение уровня S в центральной скважине.

5. Полученное значение S сравнивается с S_доп. При этом, если S>S_доп, необходимо увеличить расстояние между скважинами и повторять расчёт до тех пор, пока S не будет меньше S_доп примерно на 5-10%. При S<S_доп можно уменьшить расстояние между скважинами и повторять расчёт до тех пор, пока S не будет меньше S_доп примерно на 5-10%.

Расчёт водозаборов в неограниченном артезианском бассейне

Характерной особенностью, залегания подземных вод в артезианских бассейнах, является отсутствие внешних источников питания. Дебит водозаборов обеспечивается притоком воды за счёт осушения водоносных пород. Поэтому при эксплуатации водозаборов фильтрация неустановившаяся, т. е. уровень подземных вод при работе водозабора непрерывно снижается.

Скважины могут быть расположены в линейный ряд, либо распределены на определённой площади. Расчётная схема водозабора в неограниченном артезианском бассейне при расположении скважин в ряд приведена на рис. 28.3. Задачей расчёта является определение понижения уровня воды в центральной скважине. Расчёт выполняется в следующей последовательности:

1 . Задавшись расстоянием между скважинами l₀, определяют расстояние от крайней до центральной скважины ряда по формуле (28.12)

2. Определяется условный радиус влияния водозабора по формуле (28.3)

3. Вычисляется величина сопротивления:

. (28.15)

Описанные методики гидрогеологических расчетов могут быть использованы при хорошо изученных водоносных бассейнах.

Эмпирические методы

Если водоносный слой изучен недостаточно, более надежным является расчет скважин на основе опытных откачек. В районе предполагаемого водозабора бурят разведочные скважины, и производят опытные откачки при различных производительностях насоса. Откачку производят до тех пор, пока расход не установится (при каждом значении расхода), затем замеряют расход и понижение при 3-5 значениях расхода.

Результаты откачек обрабатывают по одной из экспериментальных формул, приведенных в таблице. (Обратить внимание на масштаб и координаты, в которых происходит спрямление). Получив зависимость Q-S, можно определить производительность каждой скважины, задавшись понижением в пределах допустимых границ интерполяции. Следует отметить, что приведенные формулы не учитывают взаимного влияния скважин – это влияние необходимо учитывать дополнительно. Число рабочих скважин равно: , (28.16)

где Q_расч – производительность всего водозабора; Q₁ – дебит одной скважины (с учетом взаимного влияния).

Помимо рабочих, предусматривают установку резервных скважин. Число резервных скважин устанавливается в зависимости от категории водозабора по надежности и числа рабочих скважин.

Порядок гидравлического расчета:

1. Определяют вид зависимости Q-S (формулы – 1- 4 в таблице).

2. Находят коэффициенты этой зависимости.

3. Определяют (приближенно) дебит скважины Q₁, при максимально допустимом понижении.

4. Определяют число рабочих скважин по формуле 28.16 и округляют N_р до целого.

5. Уточняют дебит скважины .

6. Находят понижение, соответствующее Q₂ по принятой зависимости и проверяют условие .

Определение коэффициентов в эмпирических зависимостях дебита от понижения

№	Формула	Границы экстраполяции	Координаты	Определение коэффициентов
1	(Дюпюи)
2	(Келлер)
3	(Смрекер)
4	(Альтовский)