О взаимодействии водопонижающих скважин и их расчет

При заложении групповой установки водопонижающих скважин при осушении месторождений скважины располагают на таком расстоянии, чтобы они оказывали влияние одна на другую.

Рассмотрим взаимодействие двух скважин, расположенных одна от другой на расстоянии 2а (рис. 22). Если скважины расположены на расстоянии, меньшем радиуса влияния (2a < R), при откачке воды из скв. 1 и понижении в ней уровня на величину S1 в скв. 2 произойдет снижение уровня на величину t2. При понижении уровня воды в скв. 2 на величину S2 в скв. 1 уровень воды снизится на величину t1.

При одновременной откачке воды из обеих скважин депрессионные воронки наложатся одна на другую, уровень воды между скважинами снизится еще больше и кривая депрес­сии займет положение, указанное на рис. 22 пунктиром. Чем больше будут сближены скважины, тем большее понижение будет достигнуто. При этом дебит каждой скважины Q1 будет меньше дебита одиночной скважины Q. Снижение дебита скважин оценивается величиной интерференции

 

Из приведенных данных следует, что при расположении скважин на расстоянии 2а > 2R взаимодействия не будет, и уровень воды посредине между скважинами не будет снижаться.

При расположении скважин на расстоянии, равном половине радиуса влияния (2а = 0,5R), снижение дебита при взаимодействии будет сравнительно невелико (до 10%), поэтому при бурении группы скважин, предназначенных для водоснабжения, для умень­шения длины трубопровода целесообразно располагать скважины на расстоянии, равном половине радиуса влияния.

При осушении, когда основное значение имеет положение кривой депрессии между скважинами, их располагают значительно ближе, чем при водоснабжении (2а < 0,1R), стремясь максимально снизить уровень подземных вод на участке осушения.

В условиях взаимодействия скважин, расположенных в один длинный ряд, дебит каждой совершенной скважины можно определить по формулам Чарного — Абрамова:

при дренаже напорных вод

                                                                                   (41)           

при дренаже безнапорного потока

                                                                                (42)

где а — половина расстояния между скважинами в ряду, м.

При заложении группы водопонижающих скважин в напорном во­доносном горизонте по кругу (рис.23), по углам правильного многоугольника) или по незначитель­но вытянутому контуру различной формы (при отношении длины к ширине менее 2,5) дебит каждой из артезианских скважин, по В. М. Щелкачеву,                                                                                                                   (43)

дебит каждого из грунтовых колодцев в тех же условиях

                                                                                        (44)

где n — число скважин; R0 — радиус влияния, отсчитываемый от центра установки до границы области питания, м; г0 — радиус круга или приведенный радиус круга, к которому приравнен реальный контур группы скважин, м.

Величину приведенного радиуса при расположении скважин по периметру не очень вытянутого контура площадью F можно вычислить по формуле

                                                                                                         (45)

 

Радиус влияния установки Rо равен приведенному радиусу г0 плюс радиус влияния скважин R. Величину R лучше брать по прак­тическим данным; если их нет, то можно вычислить по формуле (25) П. II. Кусакина.

Чем больше заложено скважин на участке осушения, тем больше снизится уровень воды в произвольно взятой точке А (рис. 24), причем общее снижение уровня в точке А приближенно будет равно сумме снижений уровня от действия каждой скважины.

При заложении группы водопонижающих скважин в напорном водоносном горизонте понижение в любой точке А осушенного участка вычисляют по формуле  

                                                (46)

 

Где — дебит каждой скважины, м3/сутки;  x1…..xn—расстояния от точки А до скв. 1,..., n, м. В центре установки сниженный напор приближенно равен

                                                                        (47)

 

Для установки водопонижающих скважин в безнапорных водах величину сниженного уровня грунтовых вод в точке А в пределах зоны влияния вычисляют по формуле

                                            (48)

 

В центре установки высота сниженного уровня приближенно равна

                                

                                                                       (49)

Вычисленный по формулам (43) и (44) дебит каждой скважины выражает количество воды, которое притекает к скважинам со всех сторон. При расчете водопонижающей установки надо подобрать количество скважин и длину фильтров такими, чтобы скважины могли принять дебит, поступающий к групповой установке, т. е. чтобы водопропускная способность скважин была не меньше вычис­ленного дебита.

Водопропускная (водозахватная) способность скважины опре­деляется с учетом допустимой критической скорости фильтрацион­ного потока у скважины по формуле

 

                                                                                                       (50)

где F — площадь фильтрующих стенок скважины, ;  — критиче­ская скорость фильтрации у скважины, м/сутки.

По формуле С. К. Абрамова водопропускная способность скважины

5а удельная водопропускная способность (1 м фильтрующей части скважины)

                                                                                       (52)

где г — наружный радиус фильтра или фильтрующей обсыпки (если последняя есть), м; l — длина фильтрующей части скважины или-рабочей части фильтра, м; k— коэффициент фильтрации водонос­ного пласта, м/сутки.

Более надежно водопропускная способность скважины устанавливается продолжительной откачкой.

 

УРАВНЕНИЯ

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ПО ДАННЫМ ОТКАЧЕК

При продолжительности откачек в хорошо проницаемых поро­дах 1—2 суток и более радиус зоны, где режим движения подземных вод приобретает квазистационарный характер, т. е. кривые депрес­сии перемещаются параллельно самим себе, колеблется от 20 до 100 м в безнапорных водах и от 200 до 1500 м в напорных водах, поэтому расчеты коэффициента фильтрации могут вестись по формулам установившегося движения, вытекающим из уравнений (20)-(34).

По данным откачки из грунтового совершенного колодца коэф­фициент фильтрации вычисляют по формулам:

для центральной скважины 

                       м/сутки;                                       (53)

для двух наблюдательных скважин

                     м/сутки;                         (54)

При откачке из артезианской совершенной скважины для центральной скважины

                                м/сутки;                               (55)

для двух наблюдательных скважин

 

                            м/сутки;                                (56)

где Q — дебит скважины при откачке, м3/сутки; R — радиус влияния при откачке, м; г — радиус центральной скважины, м; H — мощность безнапорного водоносного горизонта, м; М — мощность напорного водоносного слоя, м; S — понижение уровня воды в централь­ной скважине, м; S 1 и S 2 — понижение уровня воды в первой и второй наблюдательных скважинах, м; Х 1 и Х 2 — расстояние наблюда­тельных скважин от центральной, м.

Радиус влияния при недлительной откачке можно приближенно определять по формуле (25) или воспользоваться следующими ориентировочными значениями при понижении на 2—3 м:

Значения коэффициента фильтрации песчаных пород наиболее точно получаются по формулам (54) и (56) по замерам понижений в наблюдательных скважинах, когда исключается влияние скачка (разрыва уровней воды) у центральной скважины. Коэффициент фильтрации скальных пород наиболее правильно определять по формулам (53) и (55), так как фильтр в них обычно не устанавли­вается и скачок мал, а в наблюдательных скважинах вследствие неравномерной трещиноватости можно и не получить достоверных значений понижения и плавной воронки депрессии.

Для вычисления коэффициента фильтрации по данным откачек из несовершенной скважины при значениях  < 0,1 (что обычно имеет место) можно применять формулы (53) — (56) с поправка­ми Н. Н. Веригина на несовершенство скважин следующего вида:

при откачке из грунтового колодца:

для центральной скважины

                          м/сутки,                              (57)

для двух наблюдательных скважин

                       м/сутки,                       (58)

При откачке из артезианской скважины для центральной скважины

                           м/сутки,                              (59)

для двух наблюдательных скважин

                        м/сутки,                       (60)

где  - величины фильтрационных сопротивлений, соответ­ственно учитывающие несовершенство центральной, первой и второй наблюдательных скважин.

Величины  находят по табл. 2 в зависимости от отношения длины рабочей части фильтра центральной скважины l к мощности водоносного горизонта М и мощности водоносного горизон­та М к величине г, Х 1 или Х 2.

В случае откачки из грунтового колодца при определении величины , мощность водоносного горизонта М следует принимать равной Н —  а длину незатопленного фильтра центральной скважины l — равной общей длине фильтра минус половина длины осушенной части фильтра.

Значения величин фильтрационных сопротивлений скважин

 

 

					М/г
м	0,5	1	3	10	80	100	200	600	1 001)	5000
0,1	0,00391	0Д22	2,01	10,4	24,3	42,8	53,8	69,5	79,6	90,9
0,3	0,00297	0,0908	1,29	4,79	9,2	14,5	17,7	21,8	24,9	2Я2
0,5	0,00165	0,0494	0,656	2,26	4,21	6,5	7,86	9,64	11,0	12,4
0,7	0,000540	0,0167	0,237	0,879	1,69	2,67	3,24	4,01	4,58	5,19
0,9	0,000048	0,0015	0,0251	0,128	0,3	0,528	0,664	0,8-16	0,983	1,12

 

Несовершенство наблюдательных скважин, если они расположе­ны на расстояниях, примерно равных или превышающих мощность водоносного горизонта, очень незначительно, и его можно не учитывать.

 

ГЛАВА 5