2.2. Основные ограничения, используемые при расчетах водозаборов

К числу основных ограничений, используемых для поиска оптимального варианта водозабора, относятся расчетный период эксплуатации и допустимые понижения уровня в расчетных эксплуатационных (или что тоже проектных) скважинах. Другие ограничения (например, S_эк) зависят от специфики конкретной задачи и поэтому здесь не рассматриваются.

Величина прогнозного понижения уровня S_р определяется на расчетный период эксплуатации t_э, принимаемый равным 25 годам (9125 суток); эту величину обычно принимают равной 10000 сут., обеспечивая тем самым некоторое завышение расчетного понижения уровня. Расчет выполняется для наиболее неблагоприятной точки исследуемой области, где понижение уровня ожидается максимальным. Обычно такой точкой является центральная скважина водозабора; при кольцевом расположении скважин можно выбирать любую скважину:

,

здесь r_o – радиус скважины; Т – водопроводимость; а – уровне- или пьезопроводность; ГУ – граничные условия.

Проектируемый расход водозабора Q_э считается обеспеченным, если

где – допустимое понижение уровня подземных вод.

При невыполнении этого условия необходимо либо увеличить число скважин, уменьшив дебит каждой из них, либо рассредоточить скважины на большей площади. При условии

S_доп>2S_р

должно быть сокращено количество скважин или уменьшено расстояние между ними.

Величину допустимого понижения уровня следует принимать равной (для безнапорных вод):

, где

H_e – глубина воды от уровня до подошвы водоносного пласта (нижнего водоупора); Н_н – глубина погружения насоса под динамический уровень воды в скважине, обычно принимается от 3 до 10 м.

Для напорных вод (при равномерной обводненности интервала залегания) мощностью m следует пользоваться приближенной зависимостью

, где

m – мощность водоносного пласта; Н_изб – избыточный напор над кровлей.

При наличии зон активной фильтрации внутри пласта мощностью m – , где Н_изб – избыточный напор над кровлей зоны активной фильтрации.

2.3.Схематизация и типизация гидрогеологических условий

Схематизация – это обоснованное упрощение природных условий и действующих техногенных факторов с целью получения математической модели (расчетной схемы) исследуемого потока. Схематизация осуществляется в направлении, обеспечивающем получение так называемой типовой расчетной схемы, т.е. такой схемы, для которой имеется готовое математическое решение в виде уравнения, выражающего зависимость между дебитами водозаборных скважин и понижениями уровней. Схематизация гидрогеологических условий производится на основе учета характерных особенностей потоков подземных вод, а именно: режима движения воды, структуры и мерности потока, гидравлического состояния пласта, изменчивости свойств среды, интенсивности вертикального и горизонтального водообмена, воздействия внешних границ пласта [5].

В типовых расчетных схемах особенности потоков могут принимать следующие конкретные формы:

Режим фильтрации

1.Нестационарный Происходит постоянное изменение уровней и расходов в потоке во времени и в пространстве.

2.Квазистационарный При изменяющемся уровне величина расхода в определенной части потока остается неизменной во времени, во всех сечениях одинаковой.

3.Стационарный Уровни и расходы воды во всех сечениях потока остается неизменным во времени.

Структура потока

Определяется в основном конфигурацией границ области фильтрации и условиями взаимодействия этих границ с водоносным пластом (степенью совершенства границ). Различают следующие виды структур фильтрационных потоков:

Линейная Все линии тока параллельны друг другу.	Плоская Все линии тока размещаются в параллельных друг другу плоскостях. Плановая – если плоскость горизонтальная. Профильная-вертикальная.		3. Пространственная Нельзя провести плоскость, которую не пересекала хотя бы одна линия тока.
4. Радиальная Линии тока симметричны относительно вертикальной линии.		5. Сферическая Линии тока симметричны некоторой точке в пространстве.

Мерность потока

1.0дномерная имеется одна ненуле- вая проекция скорос- ти на принятые оси координат

2.Двумерная имеется две ненуле- вые проекции ско- рости на оси коор- динат

3.Трехмерная имеется три ненулевые проекции скорости на оси координат

Гидравлическое состояние пласта

1. Безнапорный пласт Свободная поверхность уровня. При снижении уровня уменьшается мощности потока, высвобождаются гравитационные запасы

2. Напорный пласт Сверху ограничен водоупором, уровень воды поднимается выше кровли пласта. При снижении уровня мощность потока не изменяется, высвобождаются статические («упругие») запасы, причем <<

Строение фильтрационной среды

1. Однородный пласт Размеры элементов неоднородности значительно превышают область влияния инженерного сооружения, либо область влияния инженерного сооружения значительно превышает размеры элементов неоднородности.

2. Неоднородный пласт Размеры элементов неоднородности соизмеримы с областью влияния инженерного сооружения.

Интенсивность вертикального и горизонтального водообмена

1. Изолированный пласт Отсутствует перетекание и рассредоточенное питание.	2. Пласт с рассредоточенным питанием Дополнительная инфильтрация или инверсия испарения, родниковой разгрузки.
3. Пласт с перетеканием Осуществляется переток через слабо- проницаемую кровлю или подошву пласта.

Воздействие внешних границ пласта

(только для нестационарного режима фильтрации)

1. Неограниченный пласт Влияние от работы инженерного сооружения не достигает внешних границ пласта

2. Полуограниченный пласт Область влияния достигает одной внешней границы

3. Ограниченный («замкнутый») пласт Пласт ограничен со всех сторон, область влияния распространяется до этих границ