§ 2.2. Расчет взаимодействующих трубчатых колодцев

При отборе воды из водоносного пласта несколькими буровыми колодцами они могут оказаться взаимодействующими, т. е. при откачке воды из таких колодцев дебит каждого из них будет изменяться (снижаться) по сравнению с их дебитом при независимой работе при тех же понижениях уровня воды. Если же колодцы эксплуатируются при практически постоянных дебитах, например в случае, когда колодцы оборудованы погружными артезианскими насосами, в результате их взаимного влияния происходит дополнительное понижение уровня воды как в них самих, так и в удаленных от них точках водоносного пласта.

Степень взаимного влияния колодцев будет зависеть от расстояния между ними, мощности, водообильности и условий питания водоносного пласта, а также от характера водоносных грунтов. Кроме того, наличие и степень взаимодействия будут зависеть от количества отбираемой воды. Одни и те же колодцы могут не взаимодействовать при малых откачках и, следовательно, малых понижениях уровня, и начать взаимодействовать при больших откачках и, следовательно, больших пониже­ниях.

Для учета степени взаимного влияния колодцев можно вводить коэффициент влияния

или коэффициент снижения дебита

где Q – дебит колодца при отсутствии взаимодействия;

Q'– дебит колодца в присутствии взаимодействия при том же понижении уровня воды в колодце.

Очевидно, что α + β = 1, а так как Q' = βQ, то можно записать

Q'=(1- α)Q.

Формулы для расчета взаимодействующих колодцев могут быть получены из приведенных выше формул для одиночных колодцев, если воспользоваться методом наложения (суперпозиции) фильтрационных течений. В соответствии с этим методом, при определении понижения уровня в каком-либо из взаимодействующих колодцев последовательно находят понижения в нем, обусловленные откачкой из каждого колодца в отдельности, независимо от остальных взаимодействующих колодцев, т. е. так, как если бы каждый колодец эксплуатировался самостоятельно. Эти понижения суммируются, и таким путем вычисляется суммарное понижение

где S_1-ν, S_2-ν, ..., S_n-ν – понижение уровня в колодце, имеющем номер ν, под влиянием откачек из колодцев № 1, 2, .., n (здесь п — общее число взаимодействующих колодцев).

Рис. 2.7. Схема расположения группы четырёх взаимодействующих колодцев

Для определения значений S_1-ν, S_2-ν, ..., S_n-ν используют формулы для одиночных колодцев.

В соответствии с формулой (2.2) для группы любым образом расположенных колодцев получим

(2.12)

Например, для группы четырех взаимодействующих колодцев (рис. 2.7) суммарная величина понижения уровня воды в колодце №1 будет

где Q₁, Q₂, Q₃, Q₄, – дебиты взаимодействующих скважин;

R – условный радиус влияния, точнее радиус дальности действия каждого из системы взаимодействующих колодцев, определяемый по опытным данным для условий установившегося движения или по формуле (2.3) для неустановившегося движения;

r₀ — радиус скважины № 1;

r_2-1, r_3-1, r_4-1, — расстояния от скважины № 1, в которой определяется величина S _{cум i} до остальных скважин.

Рис. 2.8. Схема расположения группы четырёх взаимодействующих колодцев у реки

Для расчета линейного ряда колодцев у реки (рис. 2.8) можно использовать следующую приближенную формулу:

(2.13)

где L – расстояние от ряда колодцев до русла реки;

l – половина расстояния между скважинами в ряду (полное расстояние между ними равно 2l);

r₀ – радиус скважины. Остальные обозначения те же, что и в предыдущих формулах.

Формулы (2.12) и (2.13) применимы для напорных пластов, но, пользуясь выражением (2.7), можно привести их к виду, пригодному для расчета буровых колодцев в безнапорных пластах.

Если взаимодействующие колодцы являются несовершенными, к понижению уровня S, определенному по указанным формулам, добавляется дополнительное понижение ∆S, вычисленное по формулам (2.4) и (2.9) соответственно для напорного и безнапорного пласта.

Изложенные сведения о взаимодействии колодцев позволяют решить вопрос и о назначении расстояний между ними. Чем дальше друг от друга располагаются колодцы, тем меньше будет сказываться их взаимодействие на снижении дебита, но одновременно будет увеличиваться стоимость коммуникаций. Поэтому в ряде случаев по экономическим соображениям целесообразно идти на сокращение расстояний между колодцами, допуская некоторое снижение дебита. Этот вопрос может быть решен в каждом отдельном случае в результате технико-экономических расчетов с учетом строительных и эксплуатационных затрат, а также местных условий.