Определение расхода плоского потока
У плоского потока подземных вод струи направлены параллельно друг другу. Плоский поток имеет место в случае притока воды к дренирующим траншеям.
Расход Q потока безнапорных вод при горизонтальной поверхности водоупора (рис. 5) определяется по формуле
,
где B – ширина подземного потока в направлении, перпендикулярном чертежу.
Таблица 1
Значение коэффициента фильтрации для различных грунтов
| Наименование грунтов | Коэффициент фильтрации, м/сут |
| 1. Супесь | 0,1-0,5 |
| 2. Песок пылеватый глинистый с преобладающей фракцией 0,01-0,05 мм | 0,5-1,0 |
| 3. Песок пылеватый однородный с преобладающей фракцией 0,05-0,05 мм | 1,5-5,0 |
| 4. Песок мелкозернистый, глинистый с преобладающей фракцией 0,1-0,25 мм | 5-10 |
| 5. То же однородный песок | 20-25 |
| 6. Песок среднезернистый, глинистый с преобладающей фракцией 0,25-0,5 мм | 20-25 |
| 7. То же однородный песок | 35-50 |
| 8. Песок крупнозернистый, слегка глинистый с преобладающей фракцией 0,5-1,0 мм | 35-40 |
| 9. То же однородный песок | 60-75 |
| 10. Гравий | 100-115 |
| 11. Скальные трещиноватые породы | 60-70 |
Рис. 5. Водоносный слой при горизонтальном положении водоупора
В случае напорных вод (рис. 6) при постоянной мощности водоносного слоя М расход подземного потока будет равен
,
где h1 и h2 – отметки пъезометрических уровней в скважинах 1 и 2.
Рис. 6. Напорный водоносный слой
Приток воды к траншеям, горизонтальному дренажу
При расчете притока воды следует учитывать, что горизонтальные
водозаборы (траншеи, дренаж) могут быть совершенными и несовершенными, напорные и ненапорные (рис. 7).
Расход (дебит) горизонтального совершенного водозабора, расположенного нормально потоку, определяют по формулам:
для безнапорных вод
,
для напорных вод
,
где Q – приток (дебит) горизонтального водозабора с одной стороны, м.
Рис. 7. Движение воды к горизонтальному совершенному водозабору: а) при безнапорной фильтрации, б) при напорной воде
При двустороннем притоке воды к водозабору величина дебита удваивается.
Приток воды в совершенный колодец
Для совершенного грунтового колодца или скважины (рис. 8) расход определяется по формуле
,
где все обозначения на рис.8.
Этой же формулой можно пользоваться при определении притока воды в котлован квадратной формы, пройденный до водоупора. Величина R принимается от центра котлована и z определяется из выражения
,
где F – площадь котлована.
Расход совершенной скважины, питаемой напорными водами (рис.5б), определяется по формуле
,
где все обозначения на рис. 8б.
Рис. 8. Приток воды к колодцу; а) безнапорные воды; б) напорные воды (артезианские)
Задание
1. Определить дебит совершенного артезианского колодца диаметром 0,8 м, если мощность артезианского слоя 5,0 м; пьезометрический уровень воды 21,0 м; установившийся уровень воды после откачки 9,0 м, коэффициент фильтрации 28 м/сут.
2. Определить приток воды в галерею, если: статический уровень воды на высоте 4 м; столб воды в галерее 1 м; радиус влияния 50 м; коэффициент фильтрации 10 м/сут, длина галереи 100 м.
3. Определить приток воды к колодцу с плоским дном, сечением 3×3 м, вскрывшему водоносные пески с напорной водой; коэффициент фильтрации 20 м/сут; понижение уровня при откачке 6 м.
Таблица 2
Данные для определения притока воды к водозаборным сооружениям
| № варианта | Наименование грунта из табл. 1 | Определение расхода плоского потока | |||||||
| Безнапорные воды | Напорные воды | ||||||||
| h1 | h2 | l | B | h1 | h2 | l | m | ||
| 4,0 | 2,0 | ||||||||
| 5,0 | 3,0 | ||||||||
| 5,0 | 4,0 | ||||||||
| 7,0 | 3,5 | ||||||||
| 8,5 | 4,0 | ||||||||
| 9,0 | 5,0 | ||||||||
| 8,5 | 10,5 | 5,5 | |||||||
| 6,0 | |||||||||
| 7,0 | |||||||||
| 8,5 | 5,0 | ||||||||
| 4,5 | |||||||||
| 4,0 | |||||||||
| 3,0 | |||||||||
| 2,0 | |||||||||
| 2,5 | |||||||||
| 2,0 | |||||||||
| 3,0 | |||||||||
| 4,0 | 3,5 | ||||||||
| 2,5 | 1,5 | 1,0 | |||||||
| 1,5 | 2,5 | 1,5 | 1,0 | ||||||
| 2,5 | 1,0 | 2,5 | |||||||
| 4,0 | 3,0 | 2,0 | 3,5 | ||||||
| 2,5 | 3,5 | 3,0 | 3,5 | ||||||
| 2,0 | 2,5 | 1,5 | 4,0 | ||||||
| 3,5 | 2,5 | 1,5 | 2,0 |
Продолжение табл. 2
| № варианта | Приток воды к горизонтальным водам | |||||
| безнапорные | напорные | |||||
| H | h | I | H | h | m | |
| 11,5 | ||||||
| 7,5 | ||||||
| 6,5 | ||||||
| 10,5 | ||||||
| 11,5 | ||||||
| 10,5 | ||||||
| 9,0 | ||||||
| 10,5 | ||||||
| 7,0 | ||||||
| 5,0 | ||||||
| 8,0 | ||||||
| 11,5 | ||||||
| 7,0 | ||||||
| 6.5 | ||||||
| 11,0 | 8.0 | |||||
| 13,0 | ||||||
| 13,5 | ||||||
| 18,0 | ||||||
| 17,0 | 8.5 |
Окончание табл. 2
| № варианта | Приток воды в скважины | |||||||
| безнапорные | напорные | |||||||
| m | Hн | h | r | Hн | h | m | r | |
| 4,0 | 7.5 | 1.0 | 10.0 | 7.0 | 4.0 | 1.0 | ||
| 4,0 | 1.2 | 11.0 | 7.0 | 4.0 | 1.2 | |||
| 4,0 | 10.5 | 1.8 | 12,0 | 7,0 | 4,0 | 1,8 | ||
| 8,0 | 7,5 | 0,6 | 14,0 | 11,0 | 8,0 | 0,6 | ||
| 6,0 | 5,0 | 0,8 | 12,0 | 9,0 | 6,0 | 0,8 | ||
| 5,0 | 4,0 | 1,0 | 9,0 | 6,0 | 5,0 | 1,0 | ||
| 5,0 | 5,5 | 0,6 | 11,0 | 8,0 | 5,0 | 0,6 | ||
| 8,0 | 7,5 | 0,4 | 13,0 | 11,0 | 8,0 | 0,4 | ||
| 5,0 | 0,4 | 11,0 | 8,0 | 5,0 | 0,4 | |||
| 2,0 | 0,6 | 8,0 | 5,0 | 2,0 | 0,6 | |||
| 2,0 | 5,5 | 0,4 | 7,0 | 4,0 | 2,0 | 0,4 | ||
| 6,0 | 6,5 | 0,8 | 11,0 | 9,0 | 6,0 | 0,8 | ||
| 4,0 | 0,6 | 10,0 | 7,0 | 4,0 | 0,6 | |||
| 6,0 | 10,5 | 0,4 | 11,0 | 9,0 | 6,0 | 0,4 | ||
| 10,0 | 13,0 | 0,4 | 13,0 | 12,0 | 10,0 | 0,4 | ||
| 5,0 | 15,5 | 0,4 | 10,0 | 8,0 | 5,0 | 0,4 | ||
| 4,0 | 15,5 | 0,4 | 9,0 | 6,0 | 4,0 | 0,4 | ||
| 4,0 | 17,5 | 0,8 | 9,0 | 6,0 | 4,0 | 0,8 | ||
| 2,0 | 0,6 | 0,9 | 6,0 | 4,0 | 0,6 | |||
| 4,0 | 13,5 | 0,8 | 6,0 | 4,0 | 2,0 | 0,8 | ||
| 6,0 | 0,6 | 8,0 | 6,0 | 4,0 | 0,6 | |||
| 13,0 | 0,8 | 10,0 | 8,0 | 6,0 | 0,8 | |||
| 10,5 | 0,6 | 14,0 | 12,0 | 10,0 | 0,6 | |||
| 1,2 | 14,0 | 12,0 | 1,2 | |||||
| 1,2 | 14,0 | 12,0 | 1,2 |
Контрольные вопросы
1.Какие виды движения подземных вод вы знаете?
2.Какие воды называются безнапорными и напорными?
3.Что такое дебит (расход) скважины?
4.Способы определения дебита скважины или колодца?
5.Какова область применения закона фильтрации?