Тема 8. Установившееся движение плоских и пространственных потоков подземных вод

С установившимся движением плоских и пространственных потоков чаще всего приходится сталкиваться при рассмотрении движения подземных вод к искусственным выработкам (скважины, котлованы, карьеры и др.). При этом выработки по степени вскрытия могут быть совершенными (когда они пройдены до нижнего водоупора) и несовершенными. В первом случае имеют место плос­кие (уклоном линий тока в безнапорных водах обычно можно пре­небречь), а во втором - пространственные потоки подземных вод, В плане притоки к искусственным выработкам часто имеют ради­альный характер.

При проработке темы необходимо усвоить вывод формул Дюпюи притока к совершенным вертикальным выработкам для усло­вий безнапорных и напорных вод, а также применение этих фор­мул для построения депрессионной кривой, определения коэффи­циента фильтрации и выявления зависимости дебита от пониже­ния.

Надо знать влияние граничных условий на характер движе­ния подземных вод, в частности сущность метода отображений и вывод формулы дебита скважины, расположенной вблизи водоема.

При проработке вопроса притока к несовершенным выработ­кам необходимо уяснить два вида несовершенства скважин - по степени вскрытия и по характеру вскрытия. Первый вид несовер­шенства определяется неполнотой вскрытия водоносного пласта водоприемной частью скважины. Второй вид связан с особеннос­тями водоприемной части скважины, определяемыми наличием филь­тра, изменением водоносной породы в призабойной зоне, а также возможным отклонением в ее пределах от линейного закона филь­трации, Этот вид несовершенства имеет место и для совершен­ных по степени вскрытия скважин.

В общем виде, для условий установившегося движения, величина понижения при откачке из несовершенной скважины определяется формулой , где ξ ₁ и ξ ₂ - дополнительные сопротивления, определяемые соответственно первым и вторым видом несовершенства.

Дополнительное сопротивление первого вида зависит от длины и расположения фильтра радиуса скважины, мощности горизонта, а также характера движения - установившееся или неуста­новившееся. Для определения величины дополнительных сопротив­лений имеются таблицы, приведенные в учебной и справочной ли­тературе.

Для определения дополнительных сопротивлений второго ви­да, вследствие большого разнообразия определяющих его факторов, удовлетворительных решений в настоящее время не имеется.

Для количественной оценки суммарного дополнительного со­противления в настоящее время разработан метод его определе­ния по данным опытных откачек, по которому дополнитель­ное сопротивление в прискважинной зоне рассматривается как " скип-эффект" (эффект " пленки").

При проработке вопроса притоков в условиях взаимодействия выработок необходимо знать основы методов сложения течений и формулы определения дебита взаимодействующих скважин при их неупорядоченном расположении и расположении по кругу.

Необходимо усвоить также способ определения притоков по методу " большого колодца".

Следует отметить, что все имеющиеся формулы выведены для сравнительно простых гидродинамических схем. в случае, если реальные природные условия невозможно привести к одной из та­ких схем, применяются методы моделирования.

Вопросы для самопроверки

1. В чем различие воронки депрессии в бассейне и потоке подземных вод?

2. Вывод формулы для притока к совершенной скважине в безнапорных и напорных водах.

3. Сущность метода отображений и вывод формулы дебита скважины, расположенной вблизи водоема.

4. Основные виды несовершенных скважин и схема притока к ним подземных вод.

5. Сущность метода сложения течений и вывод формулы взаимодействующих скважин (по Форхгеймеру).

6. Формула " большого колодца" и условия ее применения.