ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Скважины

Специфика моделирования скважин на сплошных моделях разобрана достаточно подробно [17]. Применительно к сеточным моделям плановых потоков (а также на ЭЦВМ) существуют чет­кие и обоснованные рекомендации для задания одиночных сква­жин в центре квадратных и правильных многоугольных блоков [17]. Эти рекомендации основаны на представлении о радиальном характере потока в скважинном блоке, что дает возможность опре­делить общее сопротивление потока между скважинным блоком и соседними блоками, задавая вокруг скважины круговой контур питания радиусом, равным шагу сетки с центром в скважине. Та­кая расчетная схема приводит к следующему соотношению между напором в скважине Яс и скважинном блоке Я:

Скважины

(3.25)

Где о—расчетный шаг сетки; А — параметр, зависящий от струк­туры сетки.

Для квадратной сетки при а = Ал; = А// в выражении (3.25), полученном различными путями [17], параметр А изменяется в не­больших пределах 1,57—1,62, причем для практических расчетов рекомендуется экспериментально обоснованное значение Л = 1,62. Для прямоугольной сетки выражение для Ф°с дал П. Ниллерт [46],

Анализируя средний потенциал внутри скважинного блока, а Д. Притчетт и С. Гарг [48] получили аналогичные результаты по экспериментальным данным для одиночной скважины и для сетки скважин. Численный анализ этих результатов показывает, что для прямоугольной сетки также можно определять величину Фс° по формуле (3.25) при А = 1,62, принимая

О = У675 (д*2 + д¥)• (3-26)

При эксцентричном расположении скважин (сдвинутых относи­тельно центров блоков) для квадратной сетки ГЇ. Ниллерт [46] ре­комендует расчетный прием, согласно которому каждый соседний со скважиной узел получает часть расхода скважины, определяе­мую по специальным таблицам, полученным эмпирическим путем. Недостатком этого способа является увеличение числа узловых точек, в которых задается расход скважин, а также осложнения с переходом от напора в узловых точках к напору в самой сква­жине.

Ниже излагается более простой способ решения этой задачи, который основан на предположении, что эксцентричная скважина сносится в ближайшую узловую точку, вводятся поправки в фильт­рационное сопротивление Ф° и в напоры, получаемые в окружаю­щих узлах.

Для квадратной сетки при таком подходе фильтрационное со­противление между соседними узловыми точками и скважиной мо­жет быть определено, задавая круговой контур питания, проходя­щий через соседние узловые точки, как это сделано для случая расположения скважины в узловой точке [17, 38]. Используя ре­шение для эксцентричной скважины в круговой области, можно показать, что выражение для дополнительного сопротивления в скважинном блоке здесь определится так же, как и при централь­ном расположении скважины, но с заменой шага квадратной сетки а — Дх = Ау на величину а0, причем

Г2

Ао^а--!, (3.26а)

Где го — расстояние от скважины до центра блока (рис. 43, а).

Кроме того, в понижения напора, определенные в соседних со скважинным блоком узлах, следует добавить (со своим знаком) по­правку А5Экс на эксцентричность скважины, определяемую выра­жением

Где г° — расстояние между узлами блоков, в которых находятся скважина и расчетная точка; г — расстояние от скважины до рас­четной точки (узла или другой скважины).

Этот же расчетный прием можно распространить на прямо­угольную сетку (при А* Ф Ау). В этом случае для учета эксцент­ричности скважины в блоке при расчете величины о в (3.25) Ах

ЕВ? ПЪ Dl]j

Рис. 43. Расположение эксцентричной скважины в квадратной (а) и прямо­угольной (б) сетках.

1 — границы блоков; 2 — узлы сетки; 3 — сКважииы; 4 — расчетные точки

У

Ьу

И А у заменяются величинами Ал;' и Ayf, определяемыми выраже­ниями

Скважины

(3.28)

Где гх и гу — проекций расстояния от скважины до центра блока (рис. 43, 6). При этом поправка ASaKc определяется тем же выра­жением (3.27).

Для проверки погрешностей рекомендуемых способов задания эксцентричной скважины на сеточной модели То Ван Нью прово­дил тестовое моделирование для стационарного потока в квадрат­ной области при квадратной и прямоугольной сетке, данные кото­рого показали, что при предлагаемом способе реализации скважины значения погрешностей в определении скважинного сопро­тивления Ф° , как правило, не превышали 1 % и только при рас-

Положении скважины посередине между узловыми точками дости­гали 2—2,5%, а погрешности в определении потенциалов находи­лись в пределах до 3 %. Примерно такие же погрешности (даже несколько больше) получены при реализации скважин по способу П. Ниллерта.

(3.29)

Предлагаемый прием распространяется и на случай расположе­ния в блоке нескольких эксцентричных скважин, которые заме­няются укрупненной эквивалентной скважиной («большим колод­цем») радиуса гк

Гк = У (01°2> •••> а'п-дгс,

Где ог— расстояния от скважины номера і до расчетной скважины

Номера п с радиусом гс. При этом расчетный шаг квадратной сетки определяется выражением (3.26а) при расположении эквива-

Лентной скважины в центре системы скважин данного блока, а по­правки А5Экс определяются по формуле (3.27) от действия каждой скважины в соседних блоках, а затем суммируются.

Особого подхода требует также обоснование сеточной схемы для берегового водозабора, представляющего собой ряд скважин, располагаемых вдоль берега реки (водоема). Тестовое моделиро­вание, проведенное То Ван Нью, показывает, что в этом случае сле­дует задавать узловые точки так, чтобы они совпадали с контуром скважин, причем сетку вблизи водозабора можно делать прямоли­нейной с вытянутыми вдоль линии скважин блоками, ориентиро­ванными по направлению водозаборных линий.

При близком расположении береговых скважин к водотоку не­редко не представляется возможным сделать столь подробную раз­бивку, чтобы между водотоком и скважиной располагался хотя бы один блок, и тогда береговые скважины оказываются в одном блоке с водотоком (рис. 44). Приведем обоснование сеточной мо­дели при наличии вблизи водотока, гидравлически связанного с по­током грунтовых вод, ряда береговых скважин, когда в блок попа­дает не менее двух скважин, располагаемых от водотока на рас­стоянии L ^ о.

Скважины

Рис. 44. Ряд скважин в одном блоке с водотоком.

А — разрез по нормали к водотоку н ряду скважнн; б — схема фильтрационных сопротивле­ний одномерного потока по нормали к водотоку и ряду скважнн (с указанием эквивалентных, длин для сопротивлений); в — план блока с водотоком и рядом скважнн

В общем случае ложе водотока моделируется системой сопроти­влений АФ и АФ°, соединяемых по схеме треугольника [17], а расход скважин Q связывается с напором в скважинах Нс соот­ношением (3.2), реализуемым введением дополнительного сопротив­ления Фкс = LKJNT. Для упрощения такой системы сопротивлений
пренебрежем за малостью расстоянием L между водотоком и сква­жиной, а также внешним притоком к водотоку. Тогда эта система заменяется одним сопротивлением Фвс, на конце которого задается напор Явс, причем величины Фвс и Явс находятся из соотношений:

+ (3.30)

,, ЯВФкс + ЯСАФ* ,0 „Л,

= (3-30й)

Если заданным является дебит скважины, то сопротивление Ф„С может быть произвольным, оно должно только обеспечивать задание в блок тока, соответствующего расходу скважин в блоке.

После проведения моделирования расчеты потока между водо­током и скважинами делают аналитическим путем. Для этого пред­варительно по данным моделирования находят расходы потоков в блоке и определяют их проекции Q-, Q+, Q-, Q+ на напра­вление нормали к линии водотока со скважинами, которые дают расходы внешнего притока—оттока на линии водотока 0° и на ли-

Нии скважин Q0

^ с

= Qx sin а + Qy cos «• Qc = Qt sin а + Qy cos «»

A также проекции расходов на направление вдоль водотока и ли­нии скважин, которые дают расход Qe, поступающий внутрь блока между водотоком и линией скважин

Q6 = Q'6 + Ql = (QJ + Q+) COS a + (Q - + Q+) sin a. Соответствующие удельные расходы q°B = Q° jN, q°c=Q°cfN

И qs == Q6fN вводятся далее в аналитический расчет системы водо­ток—скважина по схеме, приведенной на рис. 44, б, причем расход бокового притока q$ считается проходящим посередине между ря­дом скважин и водотоком. Тогда баланс притока в каждой внут­ренней узловой точке дает возможность составить уравнения, свя­зывающие удельные расходы потока с напорами Ял, Яб, И' ,

Л В

Я;'в . Исключая из этой системы уравнений напоры Н'пъ и Я"в,

После алгебраических преобразований получаем уравнение, связы­вающее напоры Ял и Я б

ТГ*-' (3'3,>

Где q6 = q6/T, q°B = <7® /Т, а AL, AL° и AL* — параметры (экви­валентные длины потока) сопротивлений АФ, АФ° и АФ* (AL = = 7WАФ; AL° — TNАФ°; AL* = TNАФ*).

Другое соотношение между Ял и Яб получаем из уравнения баланса потока в узле с напором Ял

(3.32)

Где

ЯІ-йЦТ', qc = qjT — Qc/aT,

Дальнейшее преобразование этих уравнений зависит от того, что является заданным для скважин — дебит или напор. Если за­даны дебит и расстановка скважин, то известно qc. Тогда, подстав­ляя Я л — Яб из (3.32) в (3.31), получим

Яб= нв~ (AL* + 0,5L) (<7С+ q6-дГЯ^Р'^' (3-33)

Если же задан напор в скважинах Яс, то величина qc в (3.32) выражается из (3.2), и тогда

"'-"•--ЕЙг^-^}

Подставляя это выражение в (3.31), после преобразований получим

„ (AL*+0,5t) (£кс+0,5I)

„ . AZ. AL* _о

X

(3.34)

Яв + 1ГТД7<?в Яс + ^кс _ _ ДІ* + 0,5£ + LKC + 0,5L 46.

После определения Яб из (3.33) или (3.34) из (3.32) или (3.33а) найдем Ял — Яб, после чего получим расходы q' =

==2Г(Яб —Ял)/1 и а также напор #J, C =

= ЯбЧ—п0 которому следует проверять сохранение гидрав­лической связи между водотоком и фильтрационным потоком. При необходимости можно, кроме гого, рассчитать напор Я^в по фор­муле

ALM0 (_ яв Ялв ^ лв " Ж+ Ш + дг ■+ AL0 (3.35)

Длят оценки достоверности предлагаемой методики То Ван Нью была решена тестовая стационарная задача при различном распо­ложении водотока и ряда скважин в блоке, на основании которой можно судить о хорошей точности предлагаемого приема модели­рования.

При расчетах систем скважин вертикального дренажа в плано­вом потоке целесообразно использовать методику, основанную на модельном определении единичных функций, позволяющих рассчи­тать понижение напора от действия каждой скважины по выраже­нию (3.12). Техника определения единичных функций на сплошных и сеточных моделях описана в [17].

Следует иметь в виду, что при работе скважин в безнапор­ных потоках может образоваться столь значительное понижение уровня в скважине, при котором вблизи нее уже нельзя считать неизменной проводимость пласта, хотя в зонах, удаленных от сква­жин, проводимость пласта практически остается постоянной. В таком
случае расчеты и моделирование можно осуществлять при постоян­ной проводимости, а получив таким путем расчетное понижение напора в скважине, следует перейти к действительной глубине воды в скважине, учитывая уменьшение проводимости пласта на основании общих правил связи зависимостей при различном строении плановых потоков [17, 38].

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

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

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