Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

методичка гидрогеология

..pdf
Скачиваний:
167
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.8 Mб
Скачать

 

 

kф Н n

2

(51)

ay

 

, м /сут

 

 

 

 

 

μ – коэффициент водоотдачи трещиноватых известняков, равный 0,05

Строим график зависимости St = f(t)

St

St = f(t)

Sэф

tтреб

t, сут

На графике зависимости St = f(t) находим St = Sэф и соответствующее время, необходимое для его достижения.

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 – х3 от 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 опытнофильтрационных 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.

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:

kфп

 

0,73Qn

(lg x2

lg x1 )

, м/сут

(52)

(2H S1

S2 )(S1

S

2 )

 

 

 

 

31

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

Qn – дебит скважины при соответствующем понижении уровня воды, м3/сут; Н – мощность водоносного горизонта, м;

х1 и х2 – соответствующее расстояние наблюдательных скважин от центральной скважины, м;

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

Средний коэффициент фильтрации определяется по формуле:

kфср

 

kф1 kф2

kф3

, м/сут

(53)

 

 

 

3

 

 

 

kфср – средний коэффициент фильтрации, м/сут.

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

Rn 2Sn

kфср Н

(54)

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

Sn – величина водопонижения в центральной скважине, м; kфср – 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.

32

 

 

 

 

 

 

Таблица 16

№№

№№

Центральная скважина

Наблюдательные скважины

варианта

откачки

 

 

(расстояние х, понижение S)

 

 

Дебит

Понижение, м

Скв. 1

Скв. 2

 

Скв. 3

 

 

м3/сут

 

1=10м)

2=50м)

 

3=85м)

1

2

3

4

5

6

 

7

1, 9, 17, 25

1

432

6,40

0,90

0,40

 

0,10

 

2

600

9,40

1,60

0,80

 

0,35

 

3

840

13,90

2,75

1,70

 

0,90

2, 10, 18, 26

1

480

7,20

1,10

0,50

 

0,15

 

2

720

11,60

2,10

1,20

 

0,60

 

3

960

16,35

3,40

2,20

 

1,30

3, 11, 19, 27

1

576

9,00

1,45

0,70

 

0,30

 

2

912

15,25

3,20

2,10

 

1,35

 

3

1080

18,60

4,20

2,80

 

1,83

4, 12, 20, 28

1

504

7,65

1,20

0,60

 

0,25

 

2

936

15,70

3,30

2,00

 

1,20

 

3

1080

18,60

4,20

2,85

 

1,85

5, 13, 21, 29

1

456

6,85

1,00

0,40

 

0,12

 

2

720

11,50

2,10

1,20

 

0,60

 

3

1200

21,10

5,10

3,40

 

2,25

6, 14, 22, 30

1

576

9,00

1,45

0,70

 

0,30

 

2

816

13,50

2,65

1,60

 

0,90

 

3

1176

20,60

5,00

3,30

 

2,20

7, 15,23, 31

1

528

8,10

1,30

0,60

 

0,20

 

2

912

15,25

3,20

2,10

 

1,35

 

3

1248

22,00

5,50

3,70

 

2,46

8, 16, 24, 32

1

672

10,70

1,90

1,05

 

0,50

 

2

888

14,80

3,00

2,00

 

1,40

 

3

1128

19,60

4,60

3,00

 

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:

kфn

 

0,366Qn (lg x2 lg x1 )

, м/сут

(55)

M (S1 S2 )

 

 

 

 

kф – коэффициент фильтрации при каждом водопонижении, м/сут; Qn – дебит скважины при соответствующем водопонижении, м3/сут; М – мощность напорного водоносного горизонта, м;

х1 и х2 – соответствующее расстояние наблюдательных скважин от центральной скважины, м;

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

33

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

kфср kф1 kф2 kф3 , м/сут

3

kфср – средний коэффициент фильтрации, м/сут.

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

 

 

 

 

Rn 2Sn

kфср Н n , м

(56)

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

Sn – величина водопонижения в центральной скважине, м; kфср – средний коэффициент фильтрации, м/сут;

Нn – 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.

34

Исходные данные для выполнения опытно-фильтрационных расчетов.

Напорный водоносный горизонт.

 

 

 

 

 

 

Таблица 17

№№

№№

Центральная скважина

Наблюдательные скважины

варианта

откачки

 

 

(расстояние х, понижение S)

 

 

Дебит

Понижение,

Скв. 1

Скв. 2

 

Скв. 3

 

 

м3/сут

м

1=20м)

2=70м)

 

3=140м)

1

2

3

4

5

6

 

7

1, 9, 17, 25

1

96

3,20

2,25

2,10

 

2,00

 

2

216

7,20

5,10

4,80

 

4,60

 

3

360

12,00

8,45

8,00

 

7,80

2, 10, 18, 26

1

120

4,00

2,80

2,65

 

2,55

 

2

240

8,00

5,65

5,33

 

5,17

 

3

360

12,00

8,45

8,00

 

7,75

3, 11, 19, 27

1

144

4,80

3,40

3,20

 

3,10

 

2

264

8,80

6,20

5,90

 

5,70

 

3

384

12,80

9,00

8,60

 

8,30

4, 12, 20, 28

1

168

5,60

3,95

3,70

 

3,60

 

2

240

8,00

5,65

5,30

 

5,20

 

3

432

14,60

10,15

9,60

 

9,30

5, 13, 21, 29

1

144

5,20

3,60

3,50

 

3,30

 

2

240

8,00

5,60

5,30

 

5,20

 

3

456

15,20

10,70

10,10

 

9,80

6, 14, 22, 30

1

168

5,60

3,90

3,70

 

3,60

 

2

288

9,60

6,80

6,40

 

6,20

 

3

480

16,00

11,30

10,70

 

10,40

7, 15,23, 31

1

192

6,40

4,50

4,40

 

4,10

 

2

336

11,20

7,90

7,50

 

7,30

 

3

504

16,80

11,80

11,20

 

10,90

8, 16, 24, 32

1

192

6,00

4,20

4,00

 

3,90

 

2

312

10,00

7,10

6,70

 

6,50

 

3

432

13,00

9,60

8,80

 

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.

2. Обоснование выбора конструкции гидрогеологической скважины

(Самостоятельная работа).

Строим проектный геолого-технический разрез гидрогеологической скважины №5. Пример построения разреза приведен в приложении 5.

На основании геологического строения, гидрогеологических условий, заданной величины водопонижения и произвольно выбранного водоподъемного оборудования принимаем конструкцию скважины и даем ее обоснование.

Исходные данные для выбора конструкции гидрогеологической скважины приведены в приложениях 6-8.

35

Контрольные вопросы.

1)Что такое статический уровень, динамический уровень и пьезометрический уровень подземных вод?

2)В каких случаях применяются термины «депрессионная воронка» и «полоса осушения»? Что между ними общего?

3)В чем заключается основной смысл понятия «метод большого колодца»? В каких случаях он применяется?

4)Назовите методы определения коэффициента фильтрации грунтов. В каких случаях эти методы применяются?

5)Назовите типы и виды откачек?

6)Что такое кустовая откачка? В чем ее преимущество?

7) Какие основные условия необходимо учитывать

при выборе конструкции

гидрогеологической скважины?

 

36

37

Условные обозначения:

Q

 

 

Суглинок

200

 

 

 

 

190

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Песок

180

N

 

 

 

 

 

крупнозернистый

170

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

Глина (водоупор) 160

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

C

 

 

Известняк

 

 

 

 

трещиноватый

140

 

 

 

C

 

Аргиллит

130

 

 

 

 

 

 

 

(водоупор)

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12,0

Глубина УГВ

110

 

 

 

 

 

 

 

Глубина УНВ

100

 

 

 

 

 

30,0

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

Гидрогеологический разрез

Приложение 2

 

 

Масштаб:

горизонтальный

1:5000

 

вертикальный

1:1000

 

 

 

 

З

 

 

 

B

10,0

 

12,0 I водоносн. горизонт

 

 

 

18,0

 

 

 

 

 

 

 

 

22,0

30,0

 

II водоносн. горизонт

 

 

 

 

 

№№ cкв./ абс. отм.

Расстояние между

1

/ 200,0

300

2

2

300

3 3

30

300

4

устья

скважинами

 

30

 

30

 

 

 

I водоносн. горизонт

Абс. отм. УГВ / мощн. Н, м

190,0 / Н = 50 м

 

188,0 / Н = 48 м

 

182,0 / Н = 42 м

 

178,0 / Н = 38 м

 

Абс. отм. УНВ / напор Нп, м

170,0 / Нп = 70 м,

 

 

 

 

 

 

 

 

II водоносн. горизонт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мощность слоя M, м

 

M = 30 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Гидрогеологические схемы водопонижения

1. Гидрогеологическая схема горизонтальной дренажной системы

Масштаб: Горизонтальный 1:1000

Вертикальный 1:1000

Н-мощность водоносного горизонта, м Sэф-эффективное водопонижение, м

Умах-максимальная высота столба воды между дренами, м В-расстояние между дренами, м

h-высота столба воды в дрене, м

(при больших мощностях водоносного горизонта допускается принимать h=0) у-высота столба воды на расстоянии х от дрены, м

2. Гидрогеологическая схема вертикальной водопонизительной установки

Горизонтальный 1:1000 Масштаб: Вертикальный 1:2000

Нп – величина напора, м М – мощность напорного водоносного горизонта, м

Sэф – эффективное водопонижение, м

у0 – высота столба воды в шахтном стволе, м

R – радиус депрессионной воронки водопонизительной скважины, м r – радиус шахтного ствола, м

г0 – радиус водопонизительной установки, м

40

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.