Часть ііі. Опытно-фильтрационные расчеты

Для выполнения опытно-фильтрационных расчетов заложен куст скважин, состоящий из центральной скважины, из которой производится откачка воды, и трех наблюдательных скважин, в которых производятся замеры уровня воды в процессе откачки. В качестве центральной условно используется скважина №5, предназначенная для водоснабжения. Откачка производится для совершенного грунтового и артезианского колодца, при условии ламинарного движения подземных вод. Наблюдательные скважины расположены вдоль одного луча на расстоянии х₁ – х₂ – х₃от центральной скважины. Откачка выполнялась при трех понижениях уровня воды в центральной скважине.

Необходимо выполнить следующие задания:

1. Определить коэффициент фильтрации и радиус депрессионной воронки при каждом понижении уровня воды в центральной скважине, используя данные опытно-фильтрационных работ, приведенных в таблицах 15 и 16. Построить график зависимости дебита от понижения уровня воды в центральной скважине Q = f(S), а также разрез депрессионной воронки при трех понижениях уровня воды в центральной и наблюдательных скважинах.

2. Составить проектный геолого-технический разрез гидрогеологической скважины №5 и обосновать выбор ее конструкции.

0. 1. Определение коэффициента фильтрации методом кустовой откачки

А. Грунтовый водоносный горизонт.

а) Выполнить расчет коэффициента фильтрации при трех понижениях уровня грунтовых вод, используя замеры уровня в двух наблюдательных скважинах. Расчет выполняется по преобразованной формуле Дюпюи:

, м/сут (52)

k_фп– коэффициент фильтрации при каждом водопонижении, м/сут;

Q_n– дебит скважины при соответствующем понижении уровня воды, м³/сут;

Н– мощность водоносного горизонта, м;

х₁их₂– соответствующее расстояние наблюдательных скважин от центральной скважины, м;

S₁ – S₂ – соответствующее понижение уровня в наблюдательных скважинах, м.

Средний коэффициент фильтрации определяется по формуле:

, м/сут (53)

k_фср– средний коэффициент фильтрации, м/сут.

б) Для каждого водопонижения определяем радиус депрессионной воронки, используя формулу Кусакина для безнапорного водоносного горизонта:

(54)

R_n– радиус депрессионной воронки, соответствующий каждому водопонижению, м;

S_n – величина водопонижения в центральной скважине, м;

k_фср– средний коэффициент фильтрации, м/сут;

Н– мощность грунтового водоносного горизонта, м.

в) Строим график зависимости дебита от понижения уровня воды в центральной скважине Q = f(S).

Q,

м³/сут Q = f(S)

S, м

г) Строим разрез депрессионной воронки при трех понижениях статического уровня воды в центральной и трех наблюдательных скважинах и расчетных радиусах депрессионной воронки с учетом зависимости R = f(S).

Пример построения разреза приведен в приложении 4.

Разрез и график выполняются в масштабе.

Исходные данные для выполнения опытно-фильтрационных расчетов.

Грунтовый водоносный горизонт.

Таблица 16

№№ варианта	№№ откачки	Центральная скважина		Наблюдательные скважины (расстояние х, понижение S)
		Дебит м3/сут	Понижение, м	Скв. 1 (х1=10м)	Скв. 2 (х2=50м)	Скв. 3 (х3=85м)
1	2	3	4	5	6	7
1, 9, 17, 25	1 2 3	432 600 840	6,40 9,40 13,90	0,90 1,60 2,75	0,40 0,80 1,70	0,10 0,35 0,90
2, 10, 18, 26	1 2 3	480 720 960	7,20 11,60 16,35	1,10 2,10 3,40	0,50 1,20 2,20	0,15 0,60 1,30
3, 11, 19, 27	1 2 3	576 912 1080	9,00 15,25 18,60	1,45 3,20 4,20	0,70 2,10 2,80	0,30 1,35 1,83
4, 12, 20, 28	1 2 3	504 936 1080	7,65 15,70 18,60	1,20 3,30 4,20	0,60 2,00 2,85	0,25 1,20 1,85
5, 13, 21, 29	1 2 3	456 720 1200	6,85 11,50 21,10	1,00 2,10 5,10	0,40 1,20 3,40	0,12 0,60 2,25
6, 14, 22, 30	1 2 3	576 816 1176	9,00 13,50 20,60	1,45 2,65 5,00	0,70 1,60 3,30	0,30 0,90 2,20
7, 15,23, 31	1 2 3	528 912 1248	8,10 15,25 22,00	1,30 3,20 5,50	0,60 2,10 3,70	0,20 1,35 2,46
8, 16, 24, 32	1 2 3	672 888 1128	10,70 14,80 19,60	1,90 3,00 4,60	1,05 2,00 3,00	0,50 1,40 2,00

Примечание: Для вариантов 1-16 расчет выполняется по данным наблюдательных скважин №№1 и 2. Для вариантов 17-32 расчет выполняется по данным наблюдательных скважин №№1 и 3. При этом в расчетных формулах величины S₂ и х₂ необходимо заменить на показания скважины №3, соответственно S₃ и х₃.

Б. Напорный водоносный горизонт.

а) Выполнить расчет коэффициента фильтрации при трех понижениях уровня напорных вод в центральной скважине, используя замеры уровня воды в двух наблюдательных скважинах. Расчет выполняется по преобразованной формуле Дюпюи:

, м/сут (55)

k_ф– коэффициент фильтрации при каждом водопонижении, м/сут;

Q_n– дебит скважины при соответствующем водопонижении, м³/сут;

М– мощность напорного водоносного горизонта, м;

х₁их₂– соответствующее расстояние наблюдательных скважин от центральной скважины, м;

S₁ – S₂ – соответствующее понижение пьезометрического уровня в наблюдательных скважинах, м.

На основании полученных расчетов определяем средний коэффициент фильтрации (формула 53).

, м/сут

k_фср– средний коэффициент фильтрации, м/сут.

б) Для каждого понижения пьезометрического уровня воды определяем радиус депрессионной воронки, используя формулу Кусакина для напорного водоносного горизонта:

, м (56)

R_n– радиус депрессионной воронки при каждом понижении пьезометрического уровня, м;

S_n – величина водопонижения в центральной скважине, м;

k_фср– средний коэффициент фильтрации, м/сут;

Н_n– величина пьезометрического напора, м.

в) Строим график зависимости дебита от понижения пьезометрического уровня в центральной скважине Q=f(S).

Q,

м³/сут Q = f(S)

S, м

г) Строим разрез депрессионной воронки при трех понижениях пьезометрического уровня в центральной и трех наблюдательных скважинах, а также расчетных радиусах депрессионной воронки с учетом зависимости R = f(S).

Пример построения разреза приведен в приложении 4.

Разрез и график выполняются в масштабе.

Исходные данные для выполнения опытно-фильтрационных расчетов.

Напорный водоносный горизонт.

Таблица 17

№№ варианта	№№ откачки	Центральная скважина		Наблюдательные скважины (расстояние х, понижение S)
		Дебит м3/сут	Понижение, м	Скв. 1 (х1=20м)	Скв. 2 (х2=70м)	Скв. 3 (х3=140м)
1	2	3	4	5	6	7
1, 9, 17, 25	1 2 3	96 216 360	3,20 7,20 12,00	2,25 5,10 8,45	2,10 4,80 8,00	2,00 4,60 7,80
2, 10, 18, 26	1 2 3	120 240 360	4,00 8,00 12,00	2,80 5,65 8,45	2,65 5,33 8,00	2,55 5,17 7,75
3, 11, 19, 27	1 2 3	144 264 384	4,80 8,80 12,80	3,40 6,20 9,00	3,20 5,90 8,60	3,10 5,70 8,30
4, 12, 20, 28	1 2 3	168 240 432	5,60 8,00 14,60	3,95 5,65 10,15	3,70 5,30 9,60	3,60 5,20 9,30
5, 13, 21, 29	1 2 3	144 240 456	5,20 8,00 15,20	3,60 5,60 10,70	3,50 5,30 10,10	3,30 5,20 9,80
6, 14, 22, 30	1 2 3	168 288 480	5,60 9,60 16,00	3,90 6,80 11,30	3,70 6,40 10,70	3,60 6,20 10,40
7, 15,23, 31	1 2 3	192 336 504	6,40 11,20 16,80	4,50 7,90 11,80	4,40 7,50 11,20	4,10 7,30 10,90
8, 16, 24, 32	1 2 3	192 312 432	6,00 10,00 13,00	4,20 7,10 9,60	4,00 6,70 8,80	3,90 6,50 7,90

Примечание: Для вариантов 1-16 расчет выполняется по данным наблюдательных скважин №№1 и 2. Для вариантов 17-32 расчет выполняется по данным наблюдательных скважин №№1 и 3. При этом в расчетных формулах величины S₂ и х₂ необходимо заменить на показания скважины №3, соответственно S₃ и х₃.