8.2.3. Схема несовершенной скважины (колодца) при горизонтальном водоупоре

Скважины и колодцы, предназначенные для откачки воды или используемые для стационарных наблюдений, оборудуют фильтрами. Фильтры предназначаются для задержки частиц породы, обеспечения устойчивости колодца (скважины) и окружающих пород. Простейший фильтр представляет собой обычную трубу, стенки которой имеют круглую или щелевую перфорацию для пропуска воды.

Грунтовый водоносный горизонт

Схема несовершенного колодца, пройденного в грунтовых водах, приведена на рис. 12.

Дебит несовершенной скважины в безнапорных водах в случае примыкания фильтра к уровню грунтовых вод определяется

Q = (20)

где ξ – дополнительное фильтрационное сопротивление.

Рис. 12. Схема несовершенного колодца в грунтовом водоносном горизонте

ξ = f (l/m, m/r), (21)

где l l₁ –S/2 – расчетная длина незатопленного фильтра; m=Н–S/2 – расчетная мощность водоносного пласта. Остальные обозначения те же, что и для совершенной скважины.

Дополнительное фильтрационное сопротивление определяется по табл. 15.

Таблица 15

Значение дополнительного сопротивления несовершенных скважин

(Н. Н. Веригин)

l/m	m/r
	10	30	100	200	500	1000	2000
0,1	10,49	24,30	42,8	53,80	68,50	79,60	90,90
0,3	4,79	9,20	14,50	17,70	21,80	24,90	28,20
0,5	2,26	4,21	6,50	7,86	9,64	11,00	12,40
0,7	0,88	1,69	2,07	3,24	4,01	4,58	5,19
0,9	0,13	0,30	0,53	0,66	0,85	0,98	1,12

Схема колодца с плоским дном, заглубленного в горизонт грунтовых вод, работающего только своим дном, приведена на рис. 13.

Приток воды к колодцу при откачке, при условии поступления воды только снизу (через дно) определяется:

Q.=.2π·kф·_·S·r/[π/2+r·(1+1,18lg·R/4H)/T] (22)

или

Q = 4kФ·S (23)

при R/H < 10

где T=Н–S–l – расстояние от дна колодца до водоупора, м; R=2S – радиус влияния (формула Кусакина).

Рис. 13. Схема колодца с плоским дном в грунтовом водоносном горизонте

1 – абсолютная отметка поверхности земли; 2 – уровень грунтовых вод;

3 – абсолютная отметка дна колодца

Напорный водоносный горизонт

Схема несовершенной скважины, вскрывшей напорные воды, приведена на рис. 9.

l – длина водоприемной части фильтра, считая от подошвы верхнего водоупора.

Дебит несовершенной скважины в напорных водах в случае примыкания фильтра к кровле водоносного пласта определяется:

Q = , (24)

где ξ – дополнительное фильтрационное сопротивление, определяемое по таблице Веригина, остальные данные те же, что для совершенных скважин. Остальные обозначения те же, что при расчете совершенной скважины.

8.3. Определение водопритоков к горизонтальным водозаборам

К горизонтальным водозаборам относятся канавы, траншеи, которые предназначены для понижения уровня грунтовых вод. Они входят в систему дренажных устройств. При расчетах учитывается, что канавы могут быть совершенного и несовершенного вида и приток воды к ним может быть с одной или с двух сторон.

Рис. 14. Дренажные траншеи открытого и закрытого типа

а) открытая канава; б) закрытая канава; 1 – дренажная труба; 2 – фильтрующий материал; 3 – слой глинистого грунта для предохранения фильтрующего материала от атмосферной воды

Дренажные траншеи могут быть открытые и закрытые (рис. 14).

Открытые более мелкие ≤2,5 м называют канавами, закрытые, имеющие большую глубину – траншеями, используются на городских территориях. Для эффективной работы дренажных канав расстояние между ними должно быть меньше 2R.

Совершенная дренажная канава.

Расчетная схема для определения двустороннего притока к совершенной дренажной канаве в бассейне грунтовых вод, приведена на рис. 15.

Рис. 15. Схема совершенной канавы в грунтовом водоносном горизонте

1 – абсолютная отметка поверхности земли; 2 – уровень воды в канаве во время откачки

Двусторонний водоприток к совершенной канаве определяется

Q = (25)

где R=2S – радиус влияния; k_ф – коэффициент фильтрации, м/сут; h=(H – S) – высота воды в канаве во время откачки, м; Н – абсолютная отметка статического уровня, равна разности абсолютных отметок поверхности земли и глубины залегания уровня грунтовых вод, м; S – понижение уровня, равно разности абсолютных отметок статического и динамического уровня, м; L – длина канавы, м.

При притоке воды с одной стороны:

Q = , (26)

Несовершенная канава (рис. 16) имеет расход воды меньше, чем совершенная канава:

Q_н.к.=Q_сов.к.t/Н, (27)

где t – расстояние от дна канавы до нормального уровня.

Рис. 16. Схема несовершенной канавы в грунтовом водоносном горизонте