8.3. Основные расчетные схемы

Рассматриваются схемы эксплуатации бесконечного линейного ряда скважин в полуограниченном пласте без нагнетательных и с нагнетательными скважинами, располагающимися на линии закрытой границы (Q =0), схемы эксплуатации бесконечного ряда скважин в пласте с инфильтрацией (инверсией разгрузки), при условии, что Q_p>Q_э и Q_p<Q_э, схемы эксплуатации одиночной скважины в этих же условиях.

Неограниченный линейный ряд скважин в полуограниченном пласте.

Понижение уровня на линии рада составит [4]:

где

L – длина водозабора, м; l – расстояние от водозабора до закрытой границы, м.

Запасы подземных вод обеспечиваются сработкой гравитационной емкости пласта.

Неограниченный линейный ряд скважин в полуограниченном пласте с источниками как ГУ–III рода, расположенными на линии закрытой границы (Х=l).

Понижение уровня S_н на линии разгрузки без учета ее инверсии определяется по формуле [3]:

Инверсия линейной родниковой разгрузки в этих условия cоставит

где Н_р – полный избыточный напор, обуславливающий разгрузку подземных вод, м. По методу зеркальных отображений расстояние до нагнетательных скважин, заменяющих тогда инверсию разгрузки равно 2l.

Уменьшение понижения в водозаборных скважинах [4] оценивается по формуле:

,

а раcчетная величина понижения на линии рада с учетом инверсии родников составит

–

где определяется по формуле: =q₀l/km.

Пласт с равномерно рассредоточенной разгрузкой, превышающей расход водозабора (Q_p>Q_э). Понижение уровня на линии водозабора [4] определяется как: , при условии .

Полуограниченный пласт с равномерно распределенной разгрузкой меньшей расхода водозабора (Q_p<Q_э). Понижение уровня на линии водозаборного ряда, расположенного внутри области разгрузки, определяем методом суперпозиций: S_w=S₁+S₂, где

;

.

Одиночная скважина в полуограниченном пласте с источником на линии закрытой границы. При эксплуатации водозабора происходит частичная инверсия источника. Понижение уровня на линии разгрузки без учета ее инверсии составит:

Инверсия разгрузки оценивается по формуле:

Расчетная величина понижения уровня в скважине с учетом инверсии разгрузки может быть определена как: .

Одиночная скважина в пласте с равномерно рассредоточенным питанием (инверсией разгрузки) превышающем водоотбор (Q_P>Q_э). Понижение уровня определяется по формуле:

где

определяется по формуле (33).

Водоотбор обеспечивается статическими запасами и инверсией родников. Стационарная фильтрация наступит через время:

Глава 9. Расчеты водозаборов в условиях закрытых структур

9.1. Особенности эксплуатации месторождений

К числу закрытых структур относятся небольшие артезианские бассейны, располагающиеся в пределах распространения слабопроницаемых пород, мульды, внутри горные впадины. Их отличительной особенностью являются ограниченные размеры в плане, как правило, не превышающие сотен, редко первых тысяч кв. км. Водоносные пласты могут быть безнапорными (внутригорные впадины) или напорными, если они перекрыты в центральной части структуры мощной толщей водонепроницаемых пород, а по периферии выходят на поверхность. Запасы подземных вод в таких структурах, как правило, невелики. Влияние водоотбора распространяется до закрытых внешних границ.

Основным источником формирования эксплуатационных запасов в закрытых структурах при водоотборе является сработка статических запасов подземных вод.

При наличии напорных водоносных горизонтов в начальный период водоотбор обеспечивается упругой отдачей пласта V_упр. Однако, как правило, эти запасы в закрытых структурах невелики. При снижении уровня ниже кровли водоносного пласта и безнапорных водах основную роль в обеспечении водоотбора играют гравитационные запасы V_гр.

Динамические запасы в закрытых структурах связаны обычно с инфильтрацией атмосферных осадков и поступлением воды из окружающих слабопроницаемых пород. На практике часто суммарная величина динамических запасов приближенно оценивается по расходам источников Q_род, выходящих на периферии структуры. При эксплуатации подземных вод возможен частичный или полный перехват родниковой разгрузки. В связи с этим баланс эксплуатационных запасов представляется в следующем виде [4]:

где , и – коэффициенты, показывающие какая часть упругих, гравитационных запасов и перехвата родниковой разгрузки может обеспечивать эксплуатационный водоотбор. Коэффициенты и обычно не превышают 0,6, коэффициент не более 1.

Размещение скважин площадное, кольцевое, линейное. Равномерное размещение скважин по всей площади структуры может быть рациональным при небольших величинах водопроводимости пласта и значительных статических запасах, то есть в грунтовых водах ограниченной мощности. Кольцевой водозабор следует использовать при ограниченной площади структуры, которая может быть схематизирована в виде пласта-круга. Линейные водозаборы размещаются на максимальном удалении от границ пласта, например, в полоообразных пластах вдоль полосы, ближе к ее осевой части, в полуограниченных пластах – перпендикулярно закрытой границе. При наличии естественного потока подземных вод линейный ряд располагается перпендикулярно направлению этого потока, например, перпендикулярно долине, либо параллельно линейному выклиниванию родниковой разгрузки.