H=H0+ix — [Q/(2nkm)]Ki(r/B), (45)

Таблица 12

Значения T=2nq²T/(Qmn) для сосредоточенного водозабора в горизонте с перетеканием в зависимости от R=2nqR/Q и Q = Q/(2nqB)

к	Т для различных значений Q
	0,1	0,2	0,5	1	2	4	8	10	15	20
0,1	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,006	0,006	0,003	0,010
0,5	0,094	0,095	0,097	0,101	0,115	0,152	0,231	0,264	0,320	0,353
0,7	0,169	0,170	0,175	0,187	0,221	0,300	0,422	0,460	0,519	0,553
1	0,307	0,310	0,323	0,355	0,431	0,570	0,720	0,759	0,819	0,853
2	0,907	0,924	0,994	1 125	1,339	1,558	1,720	1,769	1,819	1,853
5	3,264	3,369	3,679	4 019	4 327	4,558	4,720	4,759	4,819	4,853
10	7,810	8,080	8,621	9 016	9 327	9,558	9,720	9,759	9,819	9,853
15	12,611	13,004	13,618	14,016	14,327	14,558	14,720	14,759	14,819	14,853
20	17,513	17,981	18,617	19,016	19,327	19,558	19,720	19,759	19,819	19,853

При Q = 0 или В = оо (изолированный пласт) лг_р=1. Величина основных параметров ЗСО водозабора в данной схеме рассчи­тывается по выражению (13) с учетом соотношений (10).

В табл. 12 приведены значения безразмерного показателя R, характеризующего протяженность ЗСО вверх по потоку подземных вод от водозабора, и связанного с ним параметра Т, опреде­ляющего длительность расчетного интервала времени, а на рис.21 изображены кривые изменения величины ДЯ, используемые для графического определения расстояний до верхней границы ЗСО. Табл. 13 содержит значения параметров Т и r=2nqr/Q, с по­мощью которых можно определить протяженность ЗСО сосредо­точенного водозабора вниз по потоку подземных вод; с помощью кривых, изображенных на рис. 22, это определение можно выпол­нить графически.

Таблица 13

Значения T=2nq^zT/(Qmn) для сосредоточенного водозабора в горизонте с перетеканием в зависимости от r = 2пqr/Q и Q==Q/(2пqB)

г	Т Для различных значений Q
	0,1	0,2	0,5	0,7	10	1,2	1,6	1,8	2,0
0,1	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005	0,006	0,006
0,2	0,023	0,023	0,023	0,024	0,024	0,024	0,025	0,025	0,025
0,3	0,057	0,057	0,058	0,059	0,061	0,062	0,065	0,067	0,069
0,4	0,111	0,113	0,115	0,119	0,125	0,131	0,144	0,153	0,163
0,5	0,193	0,195	0,206	0,218	0,240	0,259	0,315	0,357	0,418
0,6	0,318	0,323	0,353	0,386	0,462	0,547	1,082	00	со
0,7	0,510	0,525	0,613	0,728	1,212	00	00
0,8	0,826	0,869	1,222	4,228	со
0,9	1,471	1,678	со	со
1,0	оо	00					х

Рис. 22. График для определения протя­женности г ЗСО со­средоточенного во­дозабора при перете­кании:


РАСЧЕТ ЗСО БЕРЕГОВЫХ ВОДОЗАБОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Некоторые особенности фильтрации к береговым водозаборам

Большая часть водозаборов подземных вод сосредоточена вблизи рек, каналов и водоемов. Они располагаются обычно в пре­делах поймы или надпойменных террас, в небольшом удалении от водотоков или водоемов, и носят поэтому название береговых. В таких условиях поверхностные воды играют существенную роль в восполнении запасов подземных вод эксплуатируемых водонос­ных горизонтов и обеспечивают стабильность и высокую произво­дительность береговых водозаборов. В некоторых случаях водо­заборными сооружениями перехватывается также часть естествен­ного потока, в ненарушенных условиях (до начала работы водозабора) дренируемого рекой. Движение подземных вод к бере­говым водозаборам быстро приобретает стационарный характер.

Таким образом, взаимосвязь подземных и поверхностных вод является одним из существенных факторов, которые должны учи­тываться как при оценке производительности береговых водозабо­ров, так и при расчетах зон их санитарной охраны.

В зависимости от степени и характера взаимосвязи подземных вод с речными принято различать два вида поверхностных пото­ков:

1) имеющие полную гидравлическую связь с эксплуатируемым водоносным горизонтом (гидравлически совершенные реке);

2) имеющие затрудненную гидравлическую связь с подземны­ми водами (гидравлически несовершенные реки).

Гидравлически совершенные реки характеризуются тем, что на их урезе уровень подземных вод совпадает с уровнем воды в реке, т. е. инфильтрация речных вод в водоносный пласт происходит практически без потерь напора. Это имеет место при достаточно глубоком врезе русла реки в водоносный пласт (на 0,6 — 0,8 его мощности) и отсутствии кольматированного слоя на дне реки. К этому виду можно отнести также достаточно широкие реки (ширина которых значительно больше мощности водоносного го­ризонта), слабозакольматированные и незаиленные.

Затрудненная гидравлическая связь водоносного горизонта с рекой может быть обусловлена наличием в ее русле разделяюще­го слоя с низкими фильтрационными свойствами (пойменные от­ложения, заиление русла и т. п.) или неполной врезкой русла в во­доносный пласт (менее чем на 0,6 его мощности).

Другой важный фактор, который необходимо учитывать при проектировании ЗСО водозаборов, — направление движения под­земных вод в зоне действия берегового водозабора.

В областях с гумидным климатом, т. е. на большей части тер­ритории СССР, речные долины являются дренами подземных вод и движение последних постоянно, за исключением сравнительно коротких паводковых периодов, происходит из берегов в реки.

В областях с аридным климатом (Средняя Азия, Казахстан), где испарение преобладает над осадками, наблюдается обратное соотношение, когда реки теряют сток в результате постоянной фильтрации в подрусловые и береговые водоносные отложения. В этом случае свободная или пьезометрическая поверхность под­земных вод понижается от реки в глубь берега и естественный поток направлен от реки.

Для районов с сухим жарким климатом характерны также речные долины с непостоянным речным стоком. В таких условиях подземные воды, заключенные в аллювиальных отложениях, по­лучают только периодическое восполнение в многоводные перио­ды года, когда появляется сток в реках; в остальное время года воды рек расходуются на испарение и стекают вдоль по долине. Таким образом, естественный поток подземных вод здесь, как и в горных долинах, направлен параллельно руслу реки.

Рассмотрим основные схемы движения подземных вод к бе­реговым водозаборам с учетом перечисленных основных особенно­стей фильтрационного потока в речных долинах.

Сосредоточенный береговой водозабор

Пусть водозабор подземных вод, состоящий из одиночной сква­жины или компактной группы взаимодействующих скважин, экс­плуатирует водоносный горизонт вблизи совершенной реки (водоема). Урез реки для большинства случаев схематически можно рассматривать как прямолинейный контур бесконечной длины. Считается также, что водозабор работает с постоянным расходом Q и удален от реки на расстояние Хо (рис. 23). В дальнейшем будем полагать, что ось у совпадает с урезом реки, а ось х про­ходит через центр сосредоточенного водозабора или линейного ряда скважин. На урезе реки, т. е. при л:=0, задается условие постоянства напора (или уровня) подземных вод.

Расчетные формулы для определения границ ЗСО получены для условий стационарной фильтрации. Как показано в работе В. М. Гольдберга [12], время продвижения подземных вод при стационарном режиме незначительно отличается от времени движения при нестационарном режиме, особенно на сравнительно небольших удалениях от водозабора. Так, если путь фильтрации? до водозабора равен 1000 м, то это расхождение составляет (в бесконечном пласте) всего 3,7%. Поскольку при нестационар­ном режиме скорость перемещения частиц воды меньше, чем при стационарном, расчеты по формулам для стационарного режима дают некоторый запас прочности [12].



Рис. 23. Схема расположения сосре­доточенного берегового водозабора
Береговой водозабор подземных вод может работать при на­личии естественного потока, направленного к реке или от нее, а также в условиях бассейна, т. е. без естественного потока.

Естественный поток направлен к реке. Зона захвата берегово­го водозабора для рассматриваемого случая, когда естественный поток подземных вод направлен к реке, представлена на рис. 24.



Рис. 24. Схемы фильтрации к сосре­доточенному береговому водозабору при естественном потоке, направлен­ном к реке:

а — относительно малый расход водоза­бора (Q<пx₀q); б — большой расход во­дозабора (Q>пx₀q). Условные обозначе­ния см. на рис. 14
Схема на рис. 24,а характеризует фильтрационный поток, ког­да дебит водозабора Q полностью компенсируется естественным потоком (т. е. Q=Q_e), а речные воды не участвуют в питании во­дозабора (Qp = 0). При этом образуется водораздельная точка N с координатами х — х_р, и y=0, располагающаяся между водоза­бором и рекой и ограничивающая предельные размеры ЗСО вниз по естественному потоку подземных вод. Положение этой точки, лежащей на нейтральной линии тока, определяется координатой., для которой имеется следующее выражение:

(48)

где х_ф = х_р/х₀; Q = Q/(пgx₀).

Формула (48) справедлива при относительно малом дебите во­дозабора (Q<1), при котором только и возможна рассматриваемая схема течения.

Выражения для составляющих скоростей v_x, v_y и функции то­ка в этом случае можно представить в таком виде:

(49) (50) (51)

где у=у/х₀.

Из формулы (51) можно получить уравнение нейтральной ли­нии тока

(52)

ограничивающей область питания водозабора.

С помощью того же уравнения (51), полагая- x->оо, можно также определить максимально возможную ширину области за-хвата d_max

d_maX = пQ/2, (53)

где d=d/x₀.

Ширина области захвата, выражаемая по (53), соответствует времени t — >oo.

Используя выражение (49) по формуле (R = R_q+АR), можно получить зависимость между расчетным периодом времени Т и протяженностью R ЗСО вверх по потоку:

жүктеу/скачать 1.45 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: