Пополнение запасов подземных вод

Искусственное пополнение запасов подземных вод применяется с целью:

- увеличения производительности и обеспечения стабильной работы

действующих и проектируемых водозаборов подземных вод;

- улучшения качества инфильтруемых и отбираемых подземных вод;

- создания сезонных запасов подземных вод;

- охраны окружающей среды (предотвращение недопустимого понижения уровня

грунтовых вод, приводящего к гибели растительности).

Для этой цели чаще всего используются фильтрационные бассейны.

Речная (озерная) вода подается в бассейн (рис. 1), при изливе насыщается

кислородом воздуха и через дно и стенки фильтруется в грунт, обогащая

естественные запасы подземных вод.

Схема пополнения запасов подземных вод с использованием фильтрационных бассейнов.

Ширина по дну инфильтрационных бассейнов должна быть не более 30 м,

длина бассейнов – не более 500 м, слой воды – 0,7 – 2,5 м, количество – не менее двух.

При устройстве бассейнов в гравийно-галечниковых отложениях с крупным

заполнителем следует предусматривать загрузку дна крупнозернистым песком 1 – 3 мм

толщиной слоя 0,5 – 0,7 м.

При большой мутности речной воды перед подачей в фильтрационные

бассейны предусматривается предварительная очистка воды (рис.2).

Схема пополнения запасов подземных вод с предварительной очисткой

речной воды

Схема получения искусственных подземных вод с использованием

фильтрационных бассейнов и инфильтрационных лучевых водозаборов.

Расчеты водозаборов подземных вод. Расчет одиночных скважин в

Напорных водоносных пластах.

До проведения расчета в результате изысканий должны быть установлены:

глубина залегания и мощность водоносного пласта, его водопроницаемость,

водоотдача, характеристика грунтов, слагающих водоносный пласт, и другие

особенности природных условий.

В результате расчетов должны быть определены: число водозаборных

сооружений (скважин, колодцев), их размеры (глубины, диаметры) и

расстояния между сооружениями, дебит каждого водозабора при

заданном времени эксплуатации t_расч и максимально допустимых понижениях

уровня S_доп.

Расчет одиночных скважин

Расчет скважин основывается на законах фильтрации через зернистые материалы.

1. Совершенный колодец в напорных водоносных пластах

Расчетная схема совершенного колодца в напорных водоносных пластах

H_l – уровень воды в колодце до откачки (статический уровень); H₀ – уровень

воды в колодце в процессе отбора расчетного количества воды (динамический

уровень); S₀ = H_l - H₀ – понижение уровня воды в колодце; S = H_l - H – понижение

уровня воды на расстоянии r от оси колодца; m – мощность водоносного пласта;

R – радиус влияния колодца (радиус депрессионной воронки абба); r₀ – радиус

колодца

При откачке уровень воды в колодце понижается, и вода из водоносного

пласта начинает притекать к колодцу. Когда количество отбираемой воды

станет равным количеству воды, притекающей в колодец из грунта, движение

приобретает установившийся характер и в колодце устанавливается некоторый

«динамический» уровень на высоте H₀.

Гидравлический расчет трубчатого колодца заключается в установлении

соотношений между расходом (дебитом) Q, понижением уровня S и радиусом

колодца r₀ при известных значениях коэффициента фильтрации k, мощности

m и других параметров водоносного пласта.

В условиях установившегося движения дебит совершенного колодца в

напорном водоносном пласте при заданном понижении S определяется по формуле

Дюпюи

Q = 2,73 k m S / lg(R/r₀).

Решая эту формулу относительно S, можно определить понижение уровня

при заданном дебите Q

S = 0,37 Q lg(R/r₀) / k m

Величины k, m и R в формулах определяются по данным гидрогеологических

изысканий.

Наиболее сложно определение радиуса влияния R. Его ориентировочные

значения в зависимости от характеристик водоносного грунта приведены в

табл.1 . Ими пользуются для предварительных расчетов Q и S при откачке

из одиночных скважин.

Табл. 1

Величина радиуса влияния зависит не только от фильтрационных свойств

и мощности водоносного пласта, но в значительной степени и от условий

Для гидравлического расчета скважины можно принять питания

пласта.

R = 1,5 (а· t)^0,5

где t – время откачки; а – коэффициент пьезопроводности; он характеризует

скорость перераспределения напора подземных вод при неустановившемся

движении: а = k m/ µ* (здесь µ* – коэффициент водоотдачи напорного пласта).