Водозаборные скважины

Контрольная работа

По геологии

Задача 1

Определить понижение уровня в центральной скважине водозабора, состоящего из n=3 скважин, расположенных параллельно совершенному урезу реки на расстоянии 2100 м друг от друга. Расход каждой скважины Q_>0>=800 м³/сут, радиус фильтра r_>0>=0.1м. Водоносные аллювиальные пески имеют мощность h_>ст>=40 м, коэффициент фильтрации К=8 м/сут ; водоотдача 0.1 Прогноз выполнить для t=700 сут . Рассмотреть два варианта расстояния скважин до реки d_>1>=100м ;и d_>2>=500 м. Сопоставить полученные решения.

Решение:

Рассмотрим 1 вариант d_>1>=100м Величина уровнепроводности определяется по формуле:

а=м²/сут

Время наступления стационарного режима фильтрации определим по формуле:

t_>с>=

R_>к>=2(d+_>н.д>) т.к река с совершенным урезом то R_>к>=2d

t_>с>=31 сут.

Так как длинна водозаборного ряда 2l=(n-1)*2=(3-1)*100=200 м и соблюдается условие dl, можем использовать формулу Маскета Лейбензона:

S_>0>=**[]=4.52 м

Так как S0.25h_>ст> данное решение не подлежит корректировке.

Рассмотрим 2 вариант при d_>2>=500 м.

t_>с>== 781 сут

Радиус контура питания R_>к>=2d_>2>=2*500=1000 м .

Так как расстояние между взаимодействующими скважинами r_>i>=20.3R_>k>, можем использовать формулу:

Увеличение расстояния скважины от реки существенно увеличило период нестационарного режима фильтрации, но мало повлияло на величину понижения.

Задача 2

Кольцевой водозабор ,состоящий из n=8 скважин ,вскрывает напорный пласт известняков мощностью m=50 м, коэффициент фильтрации К=4 м/сут. Выше залегает весьма водообильный горизонт грунтовых вод, отделенный от известняков слоем суглинков мощностью m_>0>=25 м и коэффициентом фильтрации К_>0>=10^-4 м/сут. Упругая водоотдача известняков =4*10^-5. Расстояние между скважинами 2, суммарный водоотбор Q_>сум>=8000м³/сут. Радиус фильтра скважины r_>0>=0.15м, длина фильтра l_>0>=15м. Фильтр расположен в средней части пласта. Избыточный напор над кровлей известняков Н=25 м.

Необходимо определить: время наступления стационарного режима фильтрации в скважинах, величину сработки уровня и остаточный напор.

Решение:

Определим радиус кольцевого водозабора:

R_>0>==

Оценим величину параметра перетекания по формуле:

В=7071м

Величина радиуса контура питания:

R_>k>=1.12*B=1.12*7071=7919.5м

Условие r_>i>_>>_>k> соблюдается

Величина пьезопроводности известняков:

а^#= м²/сут

Стационарный режим наступит через время :

t_>с>==31 сут

Величину понижения уровня в совершенной скважине определим по формуле:

S=+*

Величину сопротивления, учитывающего несовершенство скважин, определяем по графику:

_>нс>=8 , тогда дополнительное понижение за счет несовершенства определим по формуле:

А общее понижение уровня :

S=23.9+6.37=30.27м

Остаточный напор над кровлей отсутствует.

Понижение ниже кровли :

25-30.27=-5.27 м , что сопоставимо с .

Задача 3

Водоносный горизонт мощностью 40 м приурочен к водоносным аллювиальным пескам с коэффициентом фильтрации К=15 м/сут, водоотдачей 0.05. На расстоянии d=300 м от уреза реки эксплуатируются две скважины с расходами Q_>1>=1500 м³/сут и Q_>2>=1000 м³/сут, расположенные на расстоянии 2 друг от друга. Радиус фильтра скважин r_>0>=0.1м. Определить: понижение уровня в скважине 2 на моменты времени 1;3;10;100 и 500 суток. Качественно описать развитие понижения во времени. Построить график S-. Графически сравнить полученные результаты с понижением уровня в неограниченном пласте.

Решение:

Определим величину уровнепроводности пласта:

а = = =12000 м²/сут

Понижение в скважине 2 будет формироваться под воздействием четырех скважин: двух реальных и двух отображенных. Определим расстояние до каждой из них.

До скв1: r_>1>=2 250м; до скв 2: r _>2=>r_>0>;

По теореме Пифагора:

До отображенной скв 2:

Используя формулы:

r_>кв>;

Т =;

Определим начало влияния каждой скважины на формирование понижения в скважине 2 и время наступления квазистационарного режима от влияния каждой скважины. Вычисления сводим в таблицу 1

Таблица 1

Номер скважины	t_>вл> , сут	t_>кв> ,сут
1
2
1^/
2^/

Для t= 1сут согласно таблице 1 ,учитывается влияние скважины 1, однако ее режим неустановившийся:

S_>0>=

Для t=3 сут, согласно таблице 1, учитывается влияние скважины 1 и скважины 2^/, но режим неустановившийся. С учетом того что имеем расчетную схему в виде реки (Н=const), то отображенная скважина задается как нагнетательная (-Q_>0>),тогда:

S_>0>=

S_>0>=2.27 м

Для t= 10 сут учитывается влияние скважин 1 , 1^/ ,и 2^/, но режим неустановившийся:

S_>0>=

S_>0>= =2.38 м

Для t=100 сут учитывается влияние всех скважин при этом режим во всех скважинах квазистационарный , тогда:

Расчет для t=500 суток аналогичен расчету при t=100сут так как режим квазистационарный, а центральная скважина еще раньше выходит на стационарный режим, что связано с границей постоянного напора.

Отразим полученные результаты расчетов на графике и убедимся, что график для схемы неограниченного пласта является медианным по отношению к схемам полуоткрытого и полузакрытого пласта.

Задача 4

Водозабор из двух скважин работает в напорном, неограниченном в плане пласте известняков с К= 25 м/сут, мощностью m=30 м ,упругой водоотдачей 10^-4. Остаточный напор на начало эксплуатации Н=20 м . Расходы скважин изменяются во времени. Первые t_>1>=700 сут , 1 скв эксплуатируется с расходом м³/сут, а скв 2- м³/сут; затем 2000 м³/сут; м³/сут. Скважины расположены на расстоянии 2друг от друга. Скважины совершенные по степени вскрытия пласта, r_>0>=0.1м.

Определить понижение уровня в СКВ 2 спустя t=1500 сут после начала работы этой скважины.

Решение:

График изменения дебита взаимодействующих водозаборных скважин

Определим величину пьезопроводности пласта:

а^#= м²/сут

Найдем время наступления квазистационарного режима по формуле:

Т.е к расчетному периоду, режим можно считать квазистационарным и используя формулы имеем:

S_>2>=

Т.е меньше остаточного напора.

Задача 5

Водозаборный ряд из n = 10 скважин эксплуатирует с суммарным расходом Q_>сум> = 20000 м /сут грунтовые воды в долине реки с совершенным врезом. Водоносный горизонт приурочен к аллювиальным пескам. Мощность обводненной толщи h_>е> = 40 м, коэффициент фильтрации k=20 м/сут, водоотдача μ= 0,2. Расстояние между скважинами в ряду составляет 2σ=200м. Оценить время наступления стационарного режима фильтрации. Определить понижение уровня в центральной скважине, радиус фильтра которой r_>o>=0,1м. Скважина совершенная. Рассмотреть два варианта размещения водозабора относительно реки: параллельно урезу на расстоянии L_>1>=300м и L_>2> = 1200м от него.

Решение:

1 Определяем величину коэффициента уровнепроводности

а==

Время наступления стационарного режима фильтрации для обоих вариантов размещения водозабора составит:

по первому варианту

t_>c>= =сут,

по второму варианту

t_>c>= =3600сут.

2. Определяем величину понижения уровня в скважине водозабора при его размещении в L_>1>=300 м от уреза реки. Учитывая, что длина ряда 2l=2σ·n=200·10=2000 м и L_>1><l, воспользуемся формулой (7.15)

Так как S0,25h_>е>(6.1<10,0), данное решение не подлежит корректировке.

3. Определяем величину понижения уровня в скважине водозабора при ее размещении на расстоянии L_>2>=1200 м от уреза реки. Учитывая что, L_>2> > l , можем воспользоваться методом обобщенных систем, используя формулы:

S=S_>w>+ΔS_>СКВ>;

S_>w>=;

ΔS_>СКВ>=;

R_>w>=

r_>n>=

Отметим, что полученное решение будет справедливо для периода эксплуатации водозабора, превышающего время наступления стационарного режима, т.е. t_>прог> >3600 сут. Предварительно схематизируем пласт как неограниченный, принимая R_>k> = 2L, тогда R_>отобр> =0.

S_>w>=

ΔS_>СКВ>=

Суммируя получим:

S=8.63 м

Так как S> 0,25h_>е>, переходим к расчету для грунтовых вод, составляя квадратное уравнение:

2*mS_>н>=(2h_>e>-S)*S

2*40*8.36=2*40S-S²; S²-80S+668.8=0;

откуда определяем понижение в грунтовых водах:

S=40-=9.48 м.

Задача 6

Песчаный карьер имеет размеры b х L равные 600 х 1200 м. По контуру карьера пробурены скважины с шагом 2σ =300 м, из которых осуществляется водоотбор с целью водопонижения с расходом Q_>о>=1200м³/сут_>>из каждой скважины. Водоносный горизонт заключен в песках и имеет мощность h_>е>=40м. Коэффициент фильтрации песков k=10 м/сут, водоотдача μ=0,1. Определить величину понижения уровня под карьером и в скважинах, имеющих радиус фильтра r_>o>=0,1м. Скважины совершенные. Продолжительность разработки карьера t=5 лет.

Решение:

1. Определим количество скважин по контуру карьера:

Суммарный водоотбор равен:

Q_>сум>=n*Q_>0>=12*1200=14400 м³/сут

2. Величина коэффициента уровнепроводности пласта:

а= м²/сут

Проверяем условии:

R_>0>==479 м.

что меньше расчетного срока в 1825 сут.

Это означает наступление квазистационарного режима фильтрации к этому времени по всему водозабору, что позволяет использовать для его расчета метод обобщенных систем.

4. Так как режим фильтрации квазистационарный, определим величину понижения уровня под карьером по формулам:

S_>w>=;

R_>w>=;

r_>пр>=R_>0>;

S_>w>=

Дополнительное понижение в скважинах определим по формулам:

ΔS_>СКВ>=;

r_>n>=

ΔS_>СКВ>=;

Общее понижение в скважине равно:

S=S_>w>+ ΔS_>СКВ>=12.26+1.48=13.74 м.

Так как S0.25h_>e> , то переходим к расчету для грунтовых вод:

(2h_>e>-S)S=2*40*13.74; S²-80S+1099.2=0;

S=40- =17.6м.