ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Метод локальных фильтрационных сопротивлений

Учет сопротивлений локальных зон резкой деформации потока эффективно осуществляется на основе так называемого метода ме­стных (локальных) фильтрационных сопротивлений, идея которого заключается в том, что фильтрационные сопротивления, обуслов­ливаемые локальными деформациями потока, не зависят от общих условий формирования потока и определяются только его строе­нием (геометрическим и фильтрационным) в зоне локальной де­формации. В геофильтрационных расчетах метод локальных со­противлений имеет наибольшее распространение для учета сопро­тивлений горизонтальных дрен, контурных систем скважин, кана­лов, водотоков и водоемов.

Локальное сопротивление несовершенных горизонтальных дрен определяется тем, что вблизи дрены происходит деформация по­тока в вертикальном сечении. Учитывая это сопротивление, можно перейти от несовершенной дрены с напором Яд к эквивалентной совершенной дрене с напором Ял, соответствующим среднему на­пору на линии дрены, причем для их связи используется соотно­шение

Ял — Яд = £Нд, (3.1)

Где величина LHд является параметром, характеризующим вели­чину локального сопротивления придренной области; £Вд зависит от степени несовершенства дренажа и неоднородности строения

А — в однородном пласте; б — в двухслой' ном пласте; в — канал в покровных отло­жениях

Рис. 36. Несовершенная скважина.

Б

Метод локальных фильтрационных сопротивлений

'////////////// //////////,'//

Рис. 35. Сечение горизонтальных дрен и каналов.

В

А

Метод локальных фильтрационных сопротивлений

А

Б

V:

©

7777777777777? 7777777777777777777

А — в однородном пласте; б — прн наличии глинистого слоя

(3.1а)

Водоносных отложений под дреной. Расчетные зависимости для определения в различных условиях приведены в [13, 17]. В ча­стности, для дрены малых размеров в однородном пласте (рис. 35, а)

£нд = 0,73m lg-^r

Где расчетный диаметр дрены dH = 0,56PH, а Рд — смоченный пери­метр дрены; формула (3.1а) справедлива при da < 0,25тд.

Метод локальных фильтрационных сопротивлений

Для двухслойного пласта, состоящего из покровного (слабопро­ницаемого) слоя мощностью та с коэффициентом фильтрации ka и нижнего (основного) водоносного слоя мощностью тн с коэффи­циентом фильтрации kH, при расположении дрены в верхнем слое (рис. 35, б) в случае &Н>Ю&П и dH<0,3mn можно считать

(3.1(f)

Для контурных систем скважин, располагаемых с определенным шагом а по прямолинейным или круговым контурам на расстоя­ниях, больших а от границ потока, согласно методу фильтрацион­ных сопротивлений [38], можно заменять линейную батарею пс скважин с дебитом Qc линейным стоком длиной / — пса с суммар­ным расходом Q = ncQc; при этом напоры Ял на линейном стоке оказываются равными среднему напору на линии скважин. Для
контура совершенных скважин связь между напором Ял и напо­ром в скважине Нс имеет вид [38J

Нл — Не= LKc, (3.2)

Где L„c — эквивалентная длина сопротивления контура скважин, определяемая для скважин диаметром dc по формуле

LKC = afKC = 0,366a Ig-j^-. (3-3)

Для учета дополнительного сопротивления за счет гидродина­мического несовершенства скважин к fKC добавляется величина fHC безразмерного сопротивления на несовершенство скважины, кото­рая составляется из величины f° , зависящей от геометрического

Расположения скважины (относительно подошвы и кровли пласта) и неоднородности строения пласта, а также из величины /ф, харак­теризующей сопротивление прискважинной зоны. Величина должна определяться по данным опытно-фильтрационных работ [20, 38], а /о при сравнительно простых строениях водоносных

Пластов может рассчитываться по формулам, получаемым из ана­литических решений фильтрационных задач.

В однородном пласте (рис. 36, а) для скважины, примыкающей к кровле или к подошве (при £7 = 0), величина fRC определяется вы­ражением [20]

F°m = 0,366 (-^Lri - igr - М- _ |g _ 0,035, (3.4)

А для скважины, не примыкающей к кровле или подошве пласта (при с/1>0,1), можно считать

Її - 0,366 pfl igAZl __ig Jpj + Ј, (3.4a)

Где величина e зависит от c=cjm и определяется по следующим данным:

С. . 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 є. . 0,36 0,17 0,08 0,03 0 -0,03 -0,035.

Гидродинамическое несовершенство скважины существенно за­висит от неоднородности строения водоносного пласта и потому расчеты величин /°нс по схеме однородного пласта следует рас­сматривать как ориентировочные. Для некоторых схем неоднород­ности пласта имеются аналитические решения для расчетов вели­чины . В частности, для пласта, разделенного глинистым слоем

(рис. 36, б), используя предпосылку перетекания, получим выра­жение [13, 17]

4 = 0,366^1,^. ^д/Ж^Т^у. (3.5)

Метод локальных фильтрационных сопротивлений

777777777777777777777,

Б

Рис. 37. Комбинированный дренаж.

А — со скважинами-усилителями, б — с копаными «окнами»; 1 — дно горизонтальной дреиы; 2 — коИтур «окна»; 3 — поверхность земли

Удобным приемом учета этих сопротивлений является замена дей­ствительного (геометрического) радиуса скважины гс на его рас­четное значение г° , связанное с величиной fHC соотношением

R° = г e"2jlfHC 'с ' сс

Связь между уровнями на линии дренажа и в дрене, опреде­ляемая зависимостью (3.1), остается справедливой и для комби­нированного дренажа (рис. 37, а), в котором горизонтальный дре­наж усиливается вертикальными скважинами, расположенными одна от другой по линии дренажа на расстоянии а. При а, мень­шем половины расстояния между дренами, применение метода со­противлений позволяет получить следующее выражение для рас­четной длины зоны резкой деформации комбинированного дренажа

LkcLm

(3.7)

^кс

Где /,Нд определяется по формулам (3.2) — (3.3), a LKC по формуле (3.6).

Расчетный напор комбинированного дренажа Якд при различ­ных уровнях воды в дрене Яд и скважинах Нс определяется по формуле

■^КД . іj LKll

--- Н с - J-----

Нд ^кс

В частном случае, когда самоизлив из скважин осуществляется на уровне воды в дрене (//д = //с), получим Нкк — Нт — Нс-

Аналогичным путем можно построить расчетные зависимости для прерывистого горизонтального дренажа, представленного «ок­нами» различной формы, расположенными на расстоянии сто друг от друга (рис. 37, б). Прежде всего приведем решение для усло­вий, когда такой дренаж работает только «окнами». В этом случае расчетная длина Ьпя, характеризующая сопротивление на несовер-

Метод локальных фильтрационных сопротивлений

Рис, 38. Типичные геометрические формы фильтрующего «окна» (в разрезе и в плане).

А —■ полусферическая, б — плоская круглая, в — щелевидная; I — дно и стеики горизонталь­ной дрены; 2 — коитур фильтрующего «окиа>; 3 — подошва слабопроиицаемых покровных отложений

Шенство прерывистого дренажа, в соответствии с решениями, при­веденными в работе [23J, определяется по формуле

Где го—расчетный радиус «окна», зависящий от его размеров и формы. Для полусферического «окна» (рис. 38, а) го равен гео­метрическому радиусу; для плоского круглого в плайе «окна» ра­диусом гд (рис. 38, б) имеем: го — 0,64гд; для плоских щелевидных «окон» (рис. 38, в) Г0 = &(/|-Н2), где а определяется по следую­щим данным:

H/h. ... О 0,2 0,5 1,0 а 0,25 0,28 0,293 0,295

Этими зависимостями можно пользоваться при cr0 ^ tn и т> >2г0, а при 0,5m<cr<m следует применять формулу

При необходимости учета притока не только через «окна», но и по всей длине дрены дренаж должен рассчитываться как ком­бинированный

— расчетная длина Lкд для такого дренажа опреде­ляется по формуле (3.7), в которой Lkv. заменяется на опреде­ляемую из (3.8), a LHa берется для горизонтальной дрены без учета «окон».

Метод локальных фильтрационных сопротивлений

Таким образом, метод локальных сопротивлений позволяет за­менить контурные системы скважин и несовершенных горизон­тальных дрен сплошными совершенными траншеями (галереями), причем напор в такой эквивалентной траншее соответствует сред­
нему напору Ял по линии контурной системы, связанному с напо­ром в скважинах Яс формулой (3.4) или с напором в горизонталь­ной дрене Яд формулой (3.1). Эти формулы можно записать в сле­дующем обобщенном виде:

//д = -2*_£д> (3.9)

Где Яд — напор, задаваемый на дрене; qд — удельный приток к дрене; — эквивалентная длина локального сопротивления дре­нажа; для скважин ЯД = ЯС, qA — QcM /,д = /_кс, для горизон­тальной несовершенной дрены £д = 1нд; для комбинированного дренажа La = LKR и Яд = Якд.

Метод локальных сопротивлений используется также для учета гидродинамического несовершенства ложа водоема или водотока (водохранилища, реки, каналы и т. п.) при подпертом режиме фильтрации, т. е. при наличии гидравлической связи между по­верхностным и подземным потоком [17, 25]. В этом случае поток в берегах водоема (водотока) связывается с водоемом симметрич­ной системой сопротивлений, соединяемых по схемам «треуголь­ника» или «звезды». Величины этих сопротивлений при простом строении ложа водоема имеют аналитические выражения, а в об­щем случае они должны находиться по данным режимных наблю­дений.

На гидродинамическое несовершенство каналов (водотоков) малой ширины существенное влияние может оказывать положение свободной поверхности, так что при этом сопротивление на несо­вершенство канала будет зависеть от расхода потока. Для харак­терного случая канала в слабопроницаемых покровных отложе­ниях, подстилаемых значительно более проницаемым водоносным пластом (см. рис. 35, в), зависимость фильтрационного расхода канала от напора в водоносном пласте может быть получена пу­тем анализа гидромеханического решения задачи фильтрации из канала с нулевой глубиной воды и областью бесконечной прони­цаемости на глубине тп [4, 26]. В этом случае можно пользоваться следующими асимптотическими выражениями, связывающими между собой приведенный удельный фильтрационный расход q — — qlk с разницей напоров АЯ = ЯК—Я в канале и в пласте

Q N+ 0,88 (тп — АН) „ ^ 1Л4

Д7Г =------------ к---------- " "РИ N>mn (ЗЛ0)

И

_ АЯ

Q = м _ JL (тп-АН) е * при N<mn. (3.10а)

Числовые значения безразмерных фильтрационных сопротивле­ний такого канала Ф — AH/q приведены в табл. 33.

Из этих данных можно видеть, что наибольшая зависимость

Сопротивления Ф от расхода (или разницы напоров А Я) харак-

ТАБЛИЦА 33

Фильтрационные сопротивления канала в покровных отложениях

Д Н/тп

Значения Ф при Н/тп, равном

0,02

0,08

0,16

0.5

І

2

4

-0,6

0,73

0,70

0,65

0,53

0,42

0,30

0,18

-0,4

0,87

0,81

0,75

0,58

0,46

0,31

0,18

-0,2

1,10

0,98

0,89

0,65

0,50

0,33

0,19

0

1,77

1,33

1,1

0,74

0,54

0,35

0,20

0,2

_

1,54

0,87

0,59

0,37

0,21

0,4

1,04

0,66

0,40

0,22

0,6

1,30

0,75

0,43

0,23

0,8

—.

—1

1,63

0,85

0,46

0,24

Терна для условий фильтрации из канала (водотока), что имеет важное значение при учете фильтрационных потерь из каналов и водотоков. При больших значениях АЯ удельный расход фильт­рационных потерь водотока стремится к своему максимальному значению q = N, соответствующему условиям свободной фильт­рации.

Понижение уровня в водоносном пласте АЯсв, начиная с ко­торого фильтрацию из водотока можно считать свободной, при N> >та находится из уравнения (3.11), если задать в нем АН = = АЯСВ и q~( 1 — бq)N, где бq — допустимая погрешность расче­тов расхода. Решая полученное выражение относительно АЯсв. получаем

ДЯсв = —- = 0,57¥ + 0,5 - "V тп

W=N/mn. (3.11)

При N<mn зависимость q от А Я не выражается в явном виде, так что в этом случае величину АЯсв приходится искать численным путем. При mn<jV<0,02mn величина АЯсв хорошо аппроксими­руется выражением

АНсв = тя (аі - a2lg-^j, (3.11а)

Где параметры а% и а2 зависят от погрешности 8д, причем а\ — = 0,88, а2 — 0,84 при 6g = 0,l; at — 0,64, а2 = 0,7 при бв = 0,2 и йі = 0,4, а2 — 0,5 при бд == 0,4.

ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Квалифицированные услуги в области геологического обследования участка

Невозможно начать возведение дома без начального изучения геологического изыскания. Строительные нормы, используемые при возведении стен, напрямую зависят от полученных результатов изучения почвы. Что такое геология для строительства и как получить …

Инженерная геология в Киеве

Геологические исследования играют большую роль при масштабном строительстве домов, несущих конструкций и производственных мощностей. Среди большого спектра услуг инженерная геология занимает почетное место в потребительском рейтинге на рынке. Компания «Геоплан» …

Геологические исследования

Анализ состояния грунта - это один из самых важных этапов перед началом строительства. Данный спектр исследований позволяет всесторонне и объективно оценить положение дел на строительной площадке, чтобы конструктор мог правильно …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua