Издание ДПВ практикум (1)
.pdf
|
248 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема 9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
продолжение) |
148,24 |
148,56 |
148,49 |
148,38 |
148,31 |
148,23 |
148,18 |
148,21 |
148,34 |
147,93 |
|
147,87 |
147,82 |
147,86 |
147,91 |
147,86 |
147,91 |
148,06 |
148,06 |
148,03 |
148,02 |
147,95 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Таблица 9.4 ( |
|
149,51 |
148,74 |
149,37 |
149,29 |
149,17 |
149,06 |
149,12 |
149,32 |
149,45 |
149,09 |
|
148,93 |
148,83 |
149,05 |
149,11 |
148,93 |
149,03 |
149,21 |
149,15 |
149,16 |
149,12 |
148,98 |
|
|
|
149,72 |
149,69 |
149,43 |
149,39 |
149,28 |
149,20 |
149,29 |
149,57 |
149,6 |
149,25 |
|
149,09 |
148,96 |
149,31 |
149,30 |
149,14 |
149,32 |
149,53 |
149,49 |
149,50 |
149,40 |
149,20 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01.04.82 |
01.05.82 |
01.06.82 |
01.07.82 |
01.08.82 |
01.09.82 |
01.10.82 |
01.11.82 |
01.12.82 |
01.01.84 |
|
01.02.84 |
01.03.84 |
01.04.84 |
01.05.84 |
01.06.84 |
01.07.84 |
01.08.84 |
01.09.84 |
01.10.84 |
01.11.84 |
01.12.84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
148,59 |
148,89 |
148,77 |
148,51 |
148,73 |
148,59 |
148,57 |
148,10 |
148,10 |
148,36 |
|
148,26 |
148,21 |
148,55 |
148,67 |
148,44 |
148,35 |
148,24 |
148,11 |
148,01 |
147,97 |
147,98 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
149,73 |
149,74 |
149,42 |
149,18 |
148,94 |
148,85 |
148,95 |
149,01 |
149,08 |
149,49 |
|
149,38 |
149,48 |
149,98 |
149,70 |
149,39 |
149,41 |
149,24 |
149,05 |
149,00 |
148,99 |
149,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
149,98 |
149,76 |
149,43 |
149,21 |
148,98 |
148,93 |
149,23 |
149,26 |
149,34 |
149,62 |
|
149,46 |
149,59 |
150,09 |
149,73 |
149,51 |
149,61 |
149,37 |
149,19 |
149,29 |
149,24 |
149,40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01.04.81 |
01.05.81 |
01.06.81 |
01.07.81 |
01.08.81 |
01.09.81 |
01.10.81 |
01.11.81 |
01.12.81 |
01.01.83 |
|
01.02.83 |
01.03.83 |
01.04.83 |
01.05.83 |
01.06.83 |
01.07.83 |
01.08.83 |
01.09.83 |
01.10.83 |
01.11.83 |
01.12.83 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТЕМА 10
Изучение процессов массопереноса
Задача 10.1 (заимствована из работы [9])
Девонский водоносный горизонт в песках мощностью m=100 м изолирован от зоны активного водообмена толщей глин мощностью mр=1000 м. Начальная минерализация девонских подземных вод Со=100 г/дм3, активная пористость nа=0,2. Минерализация воды в зоне активного водообмена Со=1 г/дм3. Коэффициент диффузии глин
Dм=10–5 м2/сут.
Требуется:
Определить время, за которое произойдет уменьшение минерализации подземных вод девонского горизонта до Сt =2 г/дм3.
Решение
1.Составимрасчетнуюсхемумассопереносасоленыхводиздевонского водоносного горизонта в зону активного водообмена (рис. 10.1).
2.Учитываязначительнуюмощностьразделяющегопрослояглин, можно предположить, что скорость вертикальной фильтрации равна нулю. С другой стороны, между зонами застойного режима (воды девона) и активного водообмена (верхний водоносный горизонт) существует начальный градиент концентрации по сумме солей, равный:
|
C |
C0 |
100 1 |
|
ɝ / ɞɦ3 |
||
0 |
|
|
|
|
|
. |
|
JC |
|
|
|
|
0, 099 |
|
|
|
mP |
|
|
|
|||
|
|
1000 |
|
ɦ |
|||
250 |
Тема 10 |
Рис. 10.1. Расчетная схема диффузионного переноса солей к задаче 10.1
3.Следовательно, массоперенос солей через толщу глин будет происходить по схеме диффузионного переноса.
4.Определим относительную концентрацию солей в девонском горизонте через искомое время t, исходя из заданного условия, что к этому времени она достигнет значения Сt=2,0 г/дм3:
|
|
|
|
(t) |
|
ɋ(t) ɋo |
|
|
ɟ b t , |
|
(t) |
|
2 1 |
|
0,01 |
|||||||
|
|
|
ɋ |
|
|
C |
||||||||||||||||
|
|
|
|
ɋ ɋo |
|
100 1 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и рассчитаем коэффициент b: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
10 5 |
|
|
|
5 |
10 10 ɫɭɬ 1 . |
|
||||||
|
|
|
|
0, 2 100 1000 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
5. Найдем искомое время: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
ln |
|
(t) |
|
|
ln 0,01 |
|
|
|
|||||||||||
ln |
|
(t) b t; t |
C |
|
|
|
|
9, 2 109 ɫɭɬ, ɢɥɢ 25 ɦɥɧ. ɥɟɬ. |
||||||||||||||
ɋ |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
b |
5 10 10 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Самостоятельно решить один из вариантов задачи, представленных в табл. 10.1, приняв за основу условия задачи 10.1.
|
|
Изучение процессов массопереноса |
|
251 |
|||||
|
|
|
Исходные данные к задаче 10.1 |
Таблица 10.1 |
|||||
|
|
|
|
|
|||||
№№. |
m, м |
|
mp, м |
С |
, |
na |
D , |
С(t), |
С0, |
варианта |
|
0 |
|
м |
г/дм3 |
г/дм3 |
|||
|
г/дм3 |
м2/сут |
|||||||
1 |
100 |
|
1000 |
90 |
0,2 |
10-5 |
2 |
1 |
|
2 |
50 |
|
500 |
80 |
0,2 |
5·10-6 |
2 |
1 |
|
3 |
150 |
|
1500 |
150 |
0,2 |
10-5 |
5 |
0,5 |
|
4 |
200 |
|
2000 |
200 |
0,1 |
5·10-6 |
4 |
2,0 |
|
5 |
100 |
|
800 |
80 |
0,25 |
10-5 |
2 |
1 |
|
6 |
100 |
|
1200 |
100 |
0,2 |
5·10-6 |
3 |
0.5 |
|
7 |
150 |
|
1200 |
120 |
0,2 |
10-5 |
4 |
1 |
|
8 |
150 |
|
2000 |
150 |
0,10 |
5·10-6 |
5 |
0,2 |
|
9 |
200 |
|
1500 |
200 |
0,15 |
10-5 |
4 |
2 |
|
10 |
200 |
|
1000 |
80 |
0,15 |
5·10-6 |
3 |
1 |
|
Задача 10.2 (заимствована из работы [9])
Из накопителя промышленных сточных вод будет происходить фильтрация в горизонт глинистых песков мощностью 20 м с коэффициентом фильтрации k = 2 м/сут, активной пористостью na = 0,2. Определить положение границы поршневого вытеснения чистых подземных вод сточными водами и размеры переходной зоны от загрязнения в накопителе при C = 0,1%. Период прогноза t = 25 лет. Миграционные параметры глинистых песков: Dм = 1 см2/сут, δ1 = 20 см. Уклон естественного потока грунтовых вод Iе = 0,002.
Требуется:
Определить время, через которое загрязнение с C = 0,1% достигает водозаборной скважины, удаленной на расстояние l = 500 м.
Решение:
1.Составим расчетную схему области миграции (рис. 10.2)
2.Определяем положение фронта поршневого вытеснения:
x |
u t ; ɯ |
2 0,002 9125 |
182,5 ɦ. |
|
|
|
|||
0 |
ɨ |
0, 2 |
|
|
|
|
|
|
|
252 |
Тема 10 |
Рис. 10.2. Расчетная схема массопереноса загрязняющего вещества от накопителя сточных вод (к задаче 10.2)
а) область фильтрации; б) график изменения относительной концентрации в зоне загрязнения (I), в переходной зоне (II) и в зоне не загрязненных вод (III)
3. Определяем коэффициент гидравлической дисперсии:
Dɞ G1v ; D Dɦ Dɞ ;
D10 4 0,2 2,0 0,002 10 4 8 10 4 9 10 4 м2/сут.
4.Исходя из заданного значения C = 0,1%=0,001, определяем по таблице приложения №5 величину ξ = 2,2.
5.Определяем хn=х-х0:
Изучение процессов массопереноса |
253 |
[ |
ɯ ɯ |
; 'xn 4,6 |
9 10 4 |
9125 30,8 м. |
ɨ |
|
|||
|
2 D t na |
|
0, 2 |
|
6.Такимобразом, предельнодопустимоезагрязнениераспростра-
нится на расстояние xt =182,5+30,8=213,3 м от накопителя промышленных сточных вод.
7.Определяем число Пекле:
v ɯ |
t 30 ; |
2 0, 002 213,3 |
948 >30, то есть условие выполняется. |
|
9 10 4 |
||
D |
|
||
8. Определимвремядостиженияфронтом«поршневого» вытеснения водозаборной скважины по формуле х0 = u·t, полагая l=х0:
tc |
500 0, 2 |
2,5 104 ɫɭɬ. |
|
2 0,002 |
|||
|
|
Через этот период времени в водозаборную скважину придет раствор с концентрацией C = 0,5.
9. Однако загрязненные воды с более низкой концентрацией, соответствующие переднему фронту переходной зоны с C = 0,001, подойдут еще раньше. Рассчитаем величину переходной зоны через t = 2,5·104 сут :
'xn 2[ |
D x0 |
Q ; 'ɯnc 4,6 |
|
9 10 4 |
2,5 104 |
48,8 ɦ. |
||||
0,2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10. Полагая |
'ɯc |
ɯ |
, определим время прохождения поршневым |
|||||||
|
n |
ɨ |
|
|
|
|
|
|
|
|
фронтом этого расстояния: |
|
|
|
|
||||||
|
tnc |
|
48,8 0, 2 |
|
2440 ɫɭɬ . |
|
||||
|
2 0,002 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Таким образом, загрязнение с концентрацией C = 0,001 придет в водозаборную скважину на 2440 сут раньше фронта «поршневого» вытеснения, т.е. через t = 2,5·104 – 2440=2,3·104 сут, или 63 года.
254 |
Тема 10 |
Самостоятельно решить один из вариантов задачи согласно исходным данным, приведенным в табл. 10.2. Недостающие данные принять из условия рассмотренного решения задачи.
Таблица 10.2
Исходные данные к задаче 10.2
№ |
k, |
na |
|
|
|
t, сут |
D , |
δ1, см |
Ie |
l, м |
варианта |
м/сут |
C , % |
см2/мсут |
|||||||
1 |
2 |
0,2 |
0,1 |
10000 |
1 |
21 |
0,002 |
550 |
||
2 |
3 |
0,2 |
0,2 |
18250 |
1 |
15 |
0,003 |
600 |
||
3 |
4 |
0,25 |
0,5 |
9125 |
2 |
10 |
0,004 |
700 |
||
4 |
5 |
0,3 |
0,4 |
9125 |
2 |
20 |
0,005 |
800 |
||
5 |
1 |
0,1 |
0,3 |
18250 |
1 |
10 |
0,006 |
900 |
||
6 |
2 |
0,10 |
0,1 |
18250 |
1 |
20 |
0,007 |
900 |
||
7 |
3 |
0,15 |
0,2 |
9125 |
2 |
15 |
0,002 |
600 |
||
8 |
4 |
0,2 |
0,3 |
9125 |
2 |
10 |
0,003 |
700 |
||
9 |
5 |
0,2 |
0,5 |
18250 |
1 |
5 |
0,008 |
500 |
||
10 |
2 |
0,15 |
0,4 |
9125 |
1 |
5 |
0,010 |
400 |
||
ТЕМА 11
Исследование фильтрации воды из канала
Задача 11 (заимствована из работы [9])
Магистральный канал протяженностью L = 20 км заложен на конусе выноса, сложенном гравийно-песчаными отложениями с коэффициентом фильтрации 5 м/сут. Мощность грунтовых вод под каналомh = 30 м, глубинадоихуровняH0 = 20 м. Ширинаканалапоурезу воды В = 10 м, глубина воды в нем h0 =1,5 м. Естественный уклон потока грунтовых вод Iе = 0,01. Породы зоны аэрации имеют воднофизические свойства: высота капиллярного поднятия Нк =0,2 м, полнаявлагоемкостьПВ= 0,40; максимально-молекулярнаявлагоемкость ММВ = 0,10; начальная влажность пород θe = 0,34.
Требуется:
–выявитьсуществованиеразныхстадийфильтрацииводыподканалом;
–рассчитать величину фильтрационного расхода и подъем уровня грунтовых вод под каналом в разные моменты времени;
–построить графики изменения Q и h от времени;
–сопоставить фильтрационные потери из канала за период t =
180 суток с расходом воды, подаваемой по каналу Qкан = 10 м3/с, обосновать необходимость проведения противофильтрационных мероприятий.
Решение
1. Составим расчетную схему области инфильтрации (рис. 11.1).
256 |
Тема 11 |
Рис. 11.1. Расчетная схема к задаче 11
2. Определим по табл. 11.1 курса лекций, какие стадии фильтра- цииизканалабудутсуществовать. Дляэтогонайдемзначения Qɮ, Qɞ , [H0] и другие показатели, необходимые для их расчета.
– Определяем коэффициент влагопереноса:
§ |
T |
|
MMB ·n |
|
§ 0,34 0,1 |
·3,5 |
|
||
kɜ = k ¨ |
|
e |
|
¸ |
; kɜ = 5· |
¨ |
|
¸ |
2,25 ɦ/ɫɭɬ. |
|
|
|
0,4 0,1 |
||||||
© |
ɉȼ ɆɆȼ¹ |
|
© |
¹ |
|
||||
– Находим параметр впитывания: |
|
|
||||
b 0,6 |
Te ɇ |
ɤ 1, 4h0 |
; b = 0,6 · |
0,34 0, 2 1, 4 1,5 |
|
1/2 |
|
|
|
= 0,59 |
ɫɭɬ . |
||
|
kɜ |
2, 25 |
||||
|
|
|
|
|
||
– Определяем фильтрационный расход на «бесконечность»:
|
k |
§1 0,5 |
Hk |
· |
B 2h |
= 2,25 · |
§1 0,5 |
0, 2 |
· |
· (10+2·1,5) = |
|
Q |
|||||||||||
|
¸ |
|
¸ |
||||||||
ɮ |
|
ɜ ¨ |
B |
0 |
|
¨ |
10 |
|
|||
|
|
© |
¹ |
|
|
© |
¹ |
|
= 29,5 м3/сут.
Исследование фильтрации воды из канала |
257 |
– Находим величину оттока грунтовых вод:
Q |
Ⱦ |
k I |
e |
(H h ) = 5·0,01·(20+30)= 2,5 м3/сут. |
|
|
|
0 |
ɫɪ |
||
–Определяем недостаток насыщения: μ = 0,4 – 0,1 = 0,3.
–Вычисляем критический подъем грунтовых вод:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>H0 |
@ |
S |
|
b Qɮ |
= |
1,77 |
|
0,59 29,5 |
= 2,3 ɦ. |
||||||
2 |
k h |
P |
|
2 |
5 30 |
0,3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
ɫɪ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Как видно, соотношение критериев, приведенных в табл. 11.1,
имеет вид: H0 > [H0] и Qɮ ! Qɞ , поэтому будут иметь место последо-
вательно все три стадии фильтрации воды под каналом.
3. Найдем основные гидродинамические характеристики для каждой стадии фильтрации:
– Определяем продолжительность стадии свободной фильтрации:
|
|
|
|
t | |
H0 Hk |
|
P |
= |
20 0, 2 |
0,3 = 2,7 ɫɭɬ. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
kɜ |
|
|
|
|
2,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
– Определяем продолжительность стадии капиллярно-грунтового |
|||||||||||||||||||||||||
потока: t |
|
S2 |
|
b2 |
ª |
H |
|
º2 |
= |
9,9 |
|
|
ª |
20 |
º |
2 |
|
|
|||||||
2 |
|
|
|
|
« |
|
0 |
1 |
|
|
|
0,34 |
« |
|
1 |
|
= 52 сут. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
4 |
|
|
|
>H0 @ |
» |
|
4 |
|
|
2,3 |
» |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
« |
» |
|
|
|
¬ |
¼ |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
¬ |
|
|
¼ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11.1 |
|
Фильтрационный расход из канала на I и II стадиях |
||||||||||||||||||||||||
t, сут. |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
b/ t |
|
|
|
1+b/ |
t |
|
Qф, м3/сут |
||||
0,1 |
|
|
|
|
0,31 |
|
|
|
|
|
1,91 |
|
|
|
2,91 |
|
|
85,7 |
|||||||
0,5 |
|
|
|
|
0,71 |
|
|
|
|
|
0,83 |
|
|
|
1,83 |
|
|
53,8 |
|||||||
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
0,59 |
|
|
|
1,59 |
|
|
46,9 |
||||
2,0 |
|
|
|
|
1,41 |
|
|
|
|
|
0,42 |
|
|
|
1,42 |
|
|
41,8 |
|||||||
5,0 |
|
|
|
|
2,24 |
|
|
|
|
|
0,26 |
|
|
|
1,26 |
|
|
37,1 |
|||||||
10,0 |
|
|
|
|
3,16 |
|
|
|
|
0,187 |
|
|
|
1,19 |
|
|
35,0 |
||||||||
20,0 |
|
|
|
|
|
|
|
4,5 |
|
|
|
|
0,131 |
|
|
|
1,13 |
|
|
33,3 |
|||||
30,0 |
|
|
|
|
|
|
|
5,5 |
|
|
|
|
0,107 |
|
|
|
1,11 |
|
|
32,7 |
|||||
50,0 |
|
|
|
|
|
|
|
7,1 |
|
|
|
|
0,083 |
|
|
|
1,08 |
|
|
31,8 |
|||||
258 |
Тема 11 |
–Рассчитываем фильтрационные расходы на первой и второй стадиях для разных моментов времени. Вычисления сводим в табл. 11.1.
–Определяем рост бугра грунтовых вод на стадии капиллярногрунтового потока для разных моментов времени по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>H0 @ |
S |
|
b Qɮ |
. Вычисления сводим в табл. 11.2. |
|
|||||||||||||||||
2 |
|
k h P |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ɫɪ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– Рассчитываем величину оттока воды из канала на третьей ста- |
||||||||||||||||||||||
дии (табл. 11.3) по зависимости |
Qɞ khɫɪ'h0 / |
Sa(t2 t3 ) . |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11.2 |
||
|
|
|
Величина бугра грунтовых вод на II стадии |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ɮ |
|
|
|
|
|
ɮ |
|
|
|
t, сут. |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
Q |
|
|
Q |
t |
|
h, м |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
SɤhɫɪP |
|
|
SɤhɫɪP |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
4 |
|
|
5 |
|||||
5 |
|
|
|
|
2,23 |
|
|
|
|
2,47 |
|
|
|
5,5 |
|
|
7,8 |
|||||
10 |
|
|
|
|
3,16 |
|
|
|
|
2,47 |
|
|
|
7,8 |
|
|
10,1 |
|||||
15 |
|
|
|
|
2,88 |
|
|
|
|
2,47 |
|
|
|
9,6 |
|
|
11,9 |
|||||
20 |
|
|
|
|
4,46 |
|
|
|
|
2,47 |
|
|
|
11,0 |
|
|
13,3 |
|||||
40 |
|
|
|
|
6,32 |
|
|
|
|
2,47 |
|
|
|
15,6 |
|
|
17,9 |
|||||
50 |
|
|
|
|
7,05 |
|
|
|
|
2,47 |
|
|
|
17,4 |
|
|
19,7 |
|||||
Таблица 11.3
Отток грунтовых вод из-под канала
t , сут. |
t +t |
t2 t3 |
khɫɪ |
'h0 |
|
Q , м3/сут. |
|
||
Sa |
|
||||||||
3 |
|
2 3 |
|
|
д |
|
, |
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
53 |
7,3 |
81,4 |
|
|
11,2 |
|
|
|
10 |
62 |
7,9 |
81,4 |
|
|
10,3 |
|
|
|
50 |
102 |
10,1 |
81,4 |
|
|
8,1 |
|
|
125 |
177 |
13,3 |
81,4 |
|
|
6,1 |
|
||
Исследование фильтрации воды из канала |
259 |
4. Подъем грунтовых вод на третьей стадии идет в условиях активной гидравлической связи их с каналом и представляет развитие нестационарного подпора:
h |
|
= |
h0[erfc (λ)], где h0 = H |
|
+ h |
|
= 20 + 1,5= 21,5 м; λ = |
|
x |
. |
х,t |
0 |
0 |
|
at |
||||||
|
|
|
|
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Определим величину подпора в сечениях на расстоянии от кана-
ла х1 = 50 м, х2 = 100 м на время t1 = 10 сут, t2 = 100 сут, t3 = 1000 сут.
Расчет сведем в табл. 11.4.
Таблица 11.4
Величина подпора грунтовых вод
t, сут. |
|
х1 = 50 м |
|
|
х2 = 100 м |
|
|
λ |
erfc (λ) |
hх,t |
λ |
erfc (λ) |
hх,t |
||
|
|||||||
10 |
0,3 |
0,67 |
15 |
0,7 |
0,32 |
6,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
0,1 |
0,9 |
19,4 |
0,24 |
0,73 |
15,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
0,04 |
0,95 |
20,4 |
0,09 |
0,9 |
19,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5.Строим графики изменения уровня грунтовых вод под каналом
ирасхода воды, фильтрующейся из канала (см. рис. 11.2).
Рис. 11.2. Изменение уровня грунтовых вод и расходов воды на фильтрацию под каналом на разных стадиях (по [10])
I – стадия впитывания; II – стадия капиллярно-грунтового потока; III – стадия подпертого потока
260 |
Тема 11 |
6.Проанализируемвыявленныезакономерности. Прослеживается последовательноеуменьшениефильтрационногорасходаизканалаво времени. Значительноеегосокращениепроисходитнатретьейстадии вследствие резкого уменьшения величин напорного градиента. Фильтрационный бугор под каналом наиболее интенсивно формируется в началевторойстадии, стечениемвремениуровеньгрунтовыхводпод каналом стабилизируется и, как показывают данные табл. 8.6, развивается подпор грунтовых вод, охватывающий значительную зону.
7.Определяемфильтрационныепотериизканалана1 мегодлины за время первой и второй стадий: t1+t2 = 2,7 + 52 # 55 сут:
|
|
|
§ |
|
2b |
|
· |
t |
|
|
|
29,5 · |
§1 |
2 0,59 |
· |
55 |
= 1880 ɦ3. |
|
V |
Q |
|
¨1 |
|
|
¸ |
t |
|
||||||||||
ɮ |
|
|
|
2 |
|
¸ |
||||||||||||
I II |
|
¨ |
|
t |
t |
|
¸ |
1 |
|
|
|
¨ |
55 |
|
|
|||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
© |
¹ |
|
|
|||||
|
|
|
© |
|
1 |
|
¹ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Находим по формуле (11.15) в курсе лекций потери в третью стадию в течении t3 = 180 – 55 = 125 сут:
VIII = 4 khɫɪ |
H0 h0 |
t2 t3 t2 |
|
Sa |
|||
|
|
4·5·40· |
21,5 |
52 125 52 = 2700 ɦ3. |
|
3,14 500 |
|||
|
|
9. Находим суммарные потери с общей длины канала L = 20 км за период t = 180 сут: (VI+II + VIII) · L = (1880+2700)·20000 = 9,16·107
м3. Средний фильтрационный расход из канала за этот же период
Q = 9,16 107 = 509·103 м3/сут.
180
10. Расход воды, подаваемый в канал 10 м3/с или 864 тыс.м3/сут.
Таким образом, потери составляют: 864509 100% = 59%. Необходимы
противофильтрационные мероприятия.
Используя краткую характеристику гидрогеологических условий и параметров канала, показанных на рис. 11.1 и в табл. 11.5, исследовать самостоятельно условия работы канала, выявить стадии фильтрации и охарактеризовать его взаимодействие с грунтовыми водами.
|
|
|
|
|
Исследование фильтрации воды из канала |
|
|
|
261 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11.5 |
|||
|
Исходные данные к задаче 11 для самостоятельной работы |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
Числовые значения гидрогеологических параметров |
|
|||||||||||
Вари- |
|
|
|
|
|
|
и размеров канала |
|
|
|
|
|
||||
|
k, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ант |
|
H , |
ПВ, |
θ , |
ММВ, |
h0 |
B, |
L |
|
Q , |
hср |
H , |
|
I0 |
||
|
|
м/ |
м |
|
% |
% |
% |
м |
км |
м3/сут |
м |
|
||||
|
|
|
k |
|
|
е |
|
|
|
|
кан, |
кан |
|
0 |
|
|
|
|
сут |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
5 |
0,2 |
0,40 |
0,34 |
0,10 |
1,0 |
10 |
20 |
10 |
30 |
20 |
|
0,01 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
5 |
0,2 |
0,30 |
0,20 |
0,05 |
0,5 |
10 |
20 |
10 |
30 |
20 |
|
0,01 |
||
3 |
|
10 |
0,2 |
0,35 |
0,20 |
0,05 |
1,0 |
5 |
20 |
4 |
40 |
30 |
|
0,01 |
||
4 |
|
7 |
0,2 |
0,32 |
0,19 |
0,05 |
0,8 |
7 |
20 |
3 |
33 |
25 |
|
0,009 |
||
5 |
|
2 |
0,5 |
0,40 |
0,30 |
0,10 |
2,0 |
10 |
20 |
12 |
20 |
15 |
|
0,008 |
||
6 |
|
3 |
0,5 |
0,40 |
0,35 |
0,10 |
2,0 |
10 |
20 |
12 |
20 |
10 |
|
0,008 |
||
7 |
|
0,5 |
1,0 |
0,55 |
0,50 |
0,40 |
1,5 |
7,5 |
20 |
8 |
20 |
10 |
|
0,002 |
||
8 |
|
0,5 |
1,0 |
0,55 |
0,50 |
0,35 |
2,0 |
10 |
20 |
12 |
10 |
6 |
|
0,002 |
||
9 |
|
1 |
0,7 |
0,47 |
0,45 |
0,07 |
2,0 |
12 |
20 |
11 |
15 |
12 |
|
0,007 |
||
10 |
|
2,8 |
0,4 |
0,38 |
0,33 |
0,12 |
1,5 |
9 |
20 |
5 |
35 |
17 |
|
0,001 |
||
Рекомендуемая литература |
Приложения |
|
1.Биндеман Н.Н., Язвин Л.С. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод. М.: Недра, 1970. 215 с.
2. |
Боревский Б.В., Самсонов Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения |
|
|
|
Приложение 1 |
|
|
|
|
|
параметров водоносных горизонтов по данным откачек. М.: Не- |
|
Значения функций Φ (λ) = 1 – erfc (λ) и R (λ) |
|
|||||
3. |
дра, 1973. 304 с. |
|
|
||||||
Бочевер Ф.М. Расчеты эксплуатационных запасов подземных вод. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
М.: Недра, 1968. 325 с. |
λ |
|
Φ (λ) |
R (λ) |
λ |
Φ (λ) |
|
R (λ) |
Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. Защита подземных |
0,00 |
|
0,00 |
1,00 |
0,30 |
0,329 |
|
0,483 |
|
5. |
вод от загрязнения. М.: Недра, 1979. 368 с. |
0,01 |
|
0,011 |
0,978 |
0,40 |
0,428 |
|
0,370 |
Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М.: Недра, 1988. 348 с. |
0,02 |
|
0,223 |
0,956 |
0,50 |
0,520 |
|
0,280 |
|
6. |
Киселев П.А. Исследование баланса грунтовых вод по колебаниям |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,04 |
|
0,045 |
0,913 |
0,60 |
0,604 |
|
0,209 |
||
|
их уровня. Минск: АНБССР, 1961. 202 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
0,06 |
|
0,067 |
0,872 |
0,70 |
0,678 |
|
0,154 |
|
Климентов П.П., Кононов В.М. Динамика подземных вод. М.: |
|
|
|||||||
|
|
|
|
0,80 |
0,742 |
|
0,112 |
||
|
Высшая школа, 1973. 440 с. |
|
|
|
|
|
|||
8. |
0,08 |
|
0,90 |
0,832 |
0,90 |
0,797 |
|
0,0803 |
|
Ленченко Н.Н. Динамика подземных вод (теоретический курс). |
|
|
|||||||
|
|
|
|
1,0 |
0,843 |
|
0,0568 |
||
|
Учеб. пособие. М.: МГГРУ, 2005. 211 с. |
|
|
|
|
|
|||
9. |
0,10 |
|
0,113 |
0,794 |
1,1 |
0,880 |
|
0,0396 |
|
Ленченко Н.Н., Фисун Н.В. Практикум по динамике подземных |
|
|
|||||||
|
|
|
|
1,2 |
0,910 |
|
0,0272 |
||
|
вод. Часть I. М.: Недра, 2008.120 с. |
|
|
|
|
|
|||
10. |
0,14 |
|
0,157 |
0,721 |
1,3 |
0,934 |
|
0,0184 |
|
Ленченко Н.Н., Фисун Н.В. Практикум по динамике подземных |
|
|
|||||||
|
|
|
|
1,4 |
0,952 |
|
0,0122 |
||
11. |
вод. Часть II. М.: Недра, 2010.136 с. |
|
|
|
|
|
|||
Мироненко В.А. Динамика подземных вод. М.: Недра, 1983. 357 с. |
0,18 |
|
0,201 |
0,654 |
1,5 |
0,966 |
|
0,0080 |
|
12. Основы гидрогеологических расчетов. Ф.М. Бочевер, И.В. Гармо- |
|
|
|
|
2,0 |
0,99532 |
|
0,00076 |
|
13. |
нов и др. М.: Недра, 1969. 367 с. |
0,22 |
|
0,244 |
0,592 |
2,5 |
0,99959 |
|
0,000043 |
Шестаков В.М. Гидрогеодинамика. М.: МГУ, 1995. 368 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14. |
Шестаков В.М., Кравченко И.П., Пашковский И.С. Практикум по |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,26 |
|
0,287 |
0,535 |
|
|
|
|
||
|
динамике подземных вод. М.: МГУ, 1979. 267 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
264 |
|
|
Приложения |
|
|
|
|
|
|
Приложение 2 |
|
|
|
|
|
Значения функции Sq (τ) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
τ |
0 |
0,02 |
0,03 |
0,05 |
0,75 |
0,1 |
S q (τ) |
|
3 |
2,25 |
1,52 |
1,08 |
0,78 |
τ |
0,15 |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
∞ |
S q (τ) |
0,46 |
0,28 |
0,1 |
0,015 |
0,0045 |
0 |
Приложение 3
Значения функции Sv (τ)
τ |
0 |
0,01 |
0,03 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1 |
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sv (τ) |
0 |
0,475 |
0,82 |
1,27 |
1,51 |
1,57 |
1,64 |
1,645 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 4
|
|
Значения функции [ – Ei |
( – |
|
)] |
|
||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( – |
|
) |
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N · 10-6 |
N · 10-5 |
N · 10-4 |
N · 10-3 |
|
N · 10-2 |
|
N · 10-1 |
N |
|||
1 |
13,2383 |
10,9357 |
8,6332 |
6,3315 |
|
4,0379 |
|
1,8229 |
0,2194 |
|||
1,2 |
13,0560 |
10,7534 |
8,4409 |
6,1494 |
|
3,8576 |
|
1,6595 |
0,1584 |
|||
1,4 |
12,9018 |
10,5993 |
8,2968 |
5,9955 |
|
3,7054 |
|
1,5241 |
0,1162 |
|||
1,6 |
12,7683 |
10,4657 |
8,1634 |
5,8621 |
|
3,5739 |
|
1,4092 |
0,0863 |
|||
1,8 |
12,6505 |
10,3479 |
8,0455 |
5,7446 |
|
3,4581 |
|
1,3098 |
0,0647 |
|||
2 |
12,5451 |
10,2426 |
7,9402 |
5,6394 |
|
3,3547 |
|
1,2227 |
0,0489 |
|||
2,2 |
12,4498 |
10,1473 |
7,8449 |
5,5443 |
|
3,2614 |
|
1,1454 |
0,0372 |
|||
2,4 |
12,3628 |
10,0603 |
7,7579 |
5,4575 |
|
3,1763 |
|
1,0762 |
0,0284 |
|||
2,6 |
12,2828 |
9,9802 |
7,6779 |
5,3776 |
|
3,0983 |
|
1,0139 |
0,0219 |
|||
Приложения |
265 |
Приложение 4 (продолжение)
2,8 |
12,2087 |
9,9061 |
7,6038 |
5,3037 |
3,0261 |
0,9573 |
0,0169 |
3 |
12,1397 |
9,8371 |
7,5348 |
5,2349 |
2,9591 |
0,9057 |
0,0131 |
3,2 |
12,0751 |
9,7726 |
7,4703 |
5,1706 |
2,8965 |
0,8583 |
0,0101 |
3,4 |
12,0145 |
9,7120 |
7,4097 |
5,1102 |
2,8379 |
0,8147 |
0,00789 |
3,6 |
11,9574 |
9,6548 |
7,3526 |
5,0532 |
2,7827 |
0,7745 |
0,00616 |
3,8 |
11,9033 |
9,6007 |
7,2985 |
4,9993 |
2,7306 |
0,7371 |
0,00482 |
4 |
11,8520 |
9,5495 |
7,2472 |
4,9482 |
2,6813 |
0,7024 |
0,00378 |
4,2 |
11,8032 |
9,5007 |
7,1985 |
4,8997 |
2,6344 |
0,6700 |
0,00297 |
4,4 |
11,7567 |
9,4541 |
7,1520 |
4,8355 |
2,5899 |
0,6397 |
0,00234 |
4,6 |
11,7122 |
9,4097 |
7,1075 |
4,8091 |
2,5474 |
0,6114 |
0,00184 |
4,8 |
11,6697 |
9,3671 |
7,0650 |
4,7667 |
2,5068 |
0,5849 |
0,00145 |
5 |
11,6289 |
9,3263 |
7,0242 |
4,7261 |
2,4679 |
0,5598 |
0,00115 |
5,2 |
11,5896 |
9,2871 |
6,9850 |
4,6971 |
2,4306 |
0,5362 |
0,000907 |
5,4 |
11,5519 |
9,2494 |
6,9473 |
4,6495 |
2,3948 |
0,5140 |
0,000720 |
5,6 |
11,5155 |
9,2130 |
6,9109 |
4,6134 |
2,3604 |
0,4930 |
0,000571 |
5,8 |
11,4804 |
9,1779 |
6,8758 |
4,5785 |
2,3273 |
0,4732 |
0,000453 |
6 |
11,4465 |
9,1440 |
6,8420 |
4,5448 |
2,2953 |
0,4544 |
0,000360 |
6,2 |
11,4138 |
9,1112 |
6,8092 |
4,5122 |
2,2645 |
0,4366 |
0,000286 |
6,4 |
11,3820 |
9,0795 |
6,7775 |
4,4806 |
2,2346 |
0,4197 |
0,000228 |
6,6 |
11,3512 |
9,0484 |
6,7467 |
4,4501 |
2,2058 |
0,4036 |
0,000182 |
6,8 |
11,3214 |
9,0189 |
6,7169 |
4,4204 |
2,1779 |
0,3883 |
0,000145 |
7 |
11,2924 |
8,9899 |
6,6879 |
4,3916 |
2,1508 |
0,3738 |
0,000116 |
7,2 |
11,2642 |
8,9617 |
6,6598 |
4,3636 |
2,1246 |
0,3599 |
9,22 · 10-5 |
7,4 |
11,2368 |
8,9343 |
6,6324 |
4,3364 |
2,0991 |
0,3467 |
7,36 · 10-5 |
7,6 |
11,2102 |
8,9076 |
6,6057 |
4,3100 |
2,0744 |
0,3341 |
5,89 · 10-5 |
7,8 |
11,1842 |
8,8817 |
6,5798 |
4,2842 |
2,0503 |
0,3221 |
4,71 · 10-5 |
8 |
11,1589 |
8,8563 |
6,5545 |
4,2591 |
0,02569 |
0,3106 |
3,77 · 10-5 |
8,2 |
11,1342 |
8,8317 |
6,5298 |
4,2346 |
0,0042 |
0,2996 |
3,02 · 10-5 |
8,4 |
11,1101 |
8,8076 |
6,5057 |
4,2107 |
1,9820 |
0,2910 |
2,42 · 10-5 |
8,6 |
11,0865 |
8,7840 |
6,4822 |
4,1874 |
1,9604 |
0,2790 |
1,94 · 10-5 |
8,8 |
11,0635 |
8,7610 |
6,4592 |
4,1646 |
1,9393 |
0,2694 |
1,55 · 10-5 |
9 |
11,0411 |
8,7386 |
6,4368 |
4,1423 |
1,9187 |
0,2602 |
1,25 · 10-5 |
9,2 |
11,0191 |
8,7166 |
6,4148 |
4,1205 |
1,8987 |
0,2513 |
9,99 · 10-6 |
9,4 |
10,9976 |
8,6951 |
6,3934 |
4,0992 |
1,8791 |
0,2429 |
8,02 · 10-6 |
9,6 |
10,9765 |
8,6740 |
6,3723 |
4,0784 |
1,8599 |
0,2347 |
6,44 · 10-6 |
9,8 |
10,9559 |
8,6534 |
6,3517 |
4,0579 |
1,8412 |
0,2269 |
5,17 · 10-6 |
266 |
|
|
Приложения |
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 5 |
|
|
||
|
|
Значения функции erfc λ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
erfc λ |
|
λ |
|
erfc λ |
λ |
erfc λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00 |
1,000 |
|
0,41 |
|
0,562 |
0,83 |
0,246 |
0,01 |
0,989 |
|
0,42 |
|
0,552 |
0,84 |
0,240 |
0,02 |
0,977 |
|
0,43 |
|
0,543 |
0,85 |
0,235 |
0,03 |
0,966 |
|
0,44 |
|
0,534 |
0,86 |
0,229 |
0,04 |
0,955 |
|
0,45 |
|
0,524 |
0,87 |
0,224 |
0,05 |
0,944 |
|
0,46 |
|
0,516 |
0,88 |
0,219 |
0,06 |
0,933 |
|
0,47 |
|
0,506 |
0,89 |
0,213 |
0,07 |
0,921 |
|
0,48 |
|
0,497 |
0,90 |
0,208 |
0,08 |
0,910 |
|
0,49 |
|
0,488 |
0,91 |
0,203 |
0,09 |
0,899 |
|
0,50 |
|
0,480 |
0,92 |
0,198 |
0,10 |
0,887 |
|
0,51 |
|
0,471 |
0,93 |
0,193 |
0,11 |
0,876 |
|
0,52 |
|
0,462 |
0,94 |
0,188 |
0,12 |
0,866 |
|
0,53 |
|
0,453 |
0,95 |
0,184 |
0,13 |
0,854 |
|
0,54 |
|
0,445 |
0,96 |
0,179 |
0,14 |
0,843 |
|
0,55 |
|
0,437 |
0,97 |
0,175 |
0,15 |
0,832 |
|
0,56 |
|
0,428 |
0,98 |
0,170 |
0,16 |
0,819 |
|
0,57 |
|
0,420 |
0,99 |
0,166 |
0,17 |
0,810 |
|
0,58 |
|
0,412 |
1,00 |
0,161 |
0,18 |
0,799 |
|
0,59 |
|
0,404 |
1,05 |
0,157 |
0,19 |
0,788 |
|
0,60 |
|
0,396 |
1,10 |
0,138 |
0,20 |
0,777 |
|
0,61 |
|
0,388 |
1,15 |
0,120 |
0,21 |
0,766 |
|
0,62 |
|
0,381 |
1,20 |
0,104 |
0,22 |
0,755 |
|
0,63 |
|
0,373 |
1,25 |
0,090 |
0,23 |
0,745 |
|
0,64 |
|
0,365 |
1,30 |
0,088 |
0,24 |
0,734 |
|
0,65 |
|
0,358 |
1,35 |
0,066 |
0,25 |
0,724 |
|
0,66 |
|
0,351 |
1,40 |
0,056 |
0,26 |
0,713 |
|
0,67 |
|
0,343 |
1,45 |
0,048 |
0,27 |
0,703 |
|
0,68 |
|
0,336 |
1,50 |
0,040 |
|
|
Приложения |
|
|
267 |
|
|
|
|
|
Приложение 5 (продолжение) |
||
|
|
|
|
|
|
|
0,28 |
0,692 |
0,69 |
|
0,329 |
1,60 |
0,036 |
0,29 |
0,682 |
0,70 |
|
0,322 |
1,70 |
0,024 |
0,30 |
0,671 |
0,71 |
|
0,315 |
1,80 |
0,016 |
0,31 |
0,661 |
0,72 |
|
0,309 |
1,90 |
0,011 |
0,32 |
0,651 |
0,73 |
|
0,302 |
2,00 |
0,007 |
0,33 |
0,641 |
0,74 |
|
0,295 |
2,10 |
0,005 |
0,34 |
0,631 |
0,75 |
|
0,289 |
2,20 |
0,003 |
0,35 |
0,621 |
0,76 |
|
0,282 |
2,30 |
0,002 |
0,36 |
0,611 |
0,77 |
|
0,276 |
2,40 |
0,001 |
0,37 |
0,601 |
0,78 |
|
0,270 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,38 |
0,591 |
0,79 |
|
0,264 |
|
|
0,39 |
0,581 |
0,80 |
|
0,258 |
|
|
0,40 |
0,572 |
0,82 |
|
0,252 |
|
|
