Подземные воды и методы их анализа

где d - приведенный диаметр водоприемной части горизонтального водозабора; m -расстояние от приемной части водозабора до водоупора.

Приведенный диаметр водозабора рассчитывается по формуле d = 0,56P,

где Р - периметр смоченной части водоприемного элемента водозабора. Сопротивление на несовершенство границы области питания зависит от степени заиленности дна водоема. В случае незаиленного дна определение L производится по формуле

L = 0,44m_p (3)

Здесь m_p - расстояние от дна реки до водоупора. При наличии на дне реки (водоема) заиленного (слабопроницаемого) слоя мощностью m_p и коэффициентом фильтрации k_o используется выражение

(4)

В полосообразном однослойном водоносном пласте, ограниченном двумя прямолинейными контурами  питания (рис. 2), приток воды в горизонтальный водозабор рассчитывается по формуле

(5)

Здесь H₁, H₂, L₁ и L₂ - приведены на рис. 3, остальные обозначения прежние.

Рис. 3. Схема к расчету горизонтального водозабора в однослойном водоносном пласте в междуречном массиве

В формуле (5) предполагается, что вдоль контуров питания водоемы прорезают водоносный горизонт на всю мощность.

Сопротивление на несовершенство границ области фильтрации учитывается введением в формулу (5) вместо действительных расстояний от границ питания L₁ и L₂ величин L₁+ , L₂+ , где и определяются по формулам (3) или (4).

При наличии  естественного бытового потока грунтовых  вод с единичным расходом q_o (рис. 4) приток воды в горизонтальный водозабор рассчитывается по формуле

. (6)

Здесь сохранены прежние обозначения.

Рис. 4. Схема к расчету горизонтального берегового водозабора в однослойном водоносном пласте при наличии бытового потока грунтовых вод

Приток  воды в подрусловой водозабор (рис. 5) находится по формуле

. (7)

Гидравлическое  сопротивление R в случае совершенной в фильтрационном отношении реки (т. е. при отсутствии на дне заиленного слоя) определяется следующим образом:

, (8)

где m₁ - мощность водоносного горизонта от дна водоема до водоупора; d - приведенный диаметр водозабора; т - расстояние от низа дрены до водоупора.

Рис. 5. Схема к расчету подруслового водозабора в однослойном водоносном пласте

При значительной кольматированности и заиленности русла реки его фильтрационное несовершенство можно учесть, вводя в приведенные расчетные зависимости вместо m величину m + L., где L - дополнительное сопротивление, равное:

. (9)

При определении  длины горизонтального водозабора l_тр для обеспечения требуемого расхода Q_тр можно использовать зависимость (при (l/L)>3 5)

, (10)

где l_тр - длина водозабора; обеспечивающего требуемый расход Q_тр; l - длина водозабора, обеспечивающего расход Q.

 При  определении расстояния L_тр от реки до водозабора для обеспечения требуемого расхода Q_тр можно использовать зависимость (для схем, ограниченных одним прямолинейным контуром питания)

. (11)

Здесь сохранены прежние обозначения.

Примеры расчета. Горизонтальный водозабор с приведенным диаметром d = 0,8 м, длиной l = 1200 м располагается в однослойном пласте параллельно реке на расстоянии L = 50 м от нее (см. рис. 1). Мощность водоносного горизонта h_e = H₁ = 8 м, коэффициент фильтрации водоносных пород составляет k = 20 м/сут. Водоприемный элемент закладывается на высоте от m = 4 м от водоупора. Расстояние от дна реки до водоупора т_р = 5 м. Мощность слабопроницаемого слоя (экрана) на дне реки т_о = 1,5 м, его коэффициент фильтрации k₀ = 0,1 м/сут.

1. Найти  приток воды в водозабор.

Поскольку l/L = 24>5, то расход определяется по формуле (1). Величину Н₀ примем равной Н₀ = m + d/2 = 4 + 0,4 = 4,4 м. Найдем фильтрационное сопротивление по формуле (2).

Ф = - .

По формуле (4) определим .

м.

По формуле (1) общий приток воды в водозабор составит

= 6,2 тыс. м³ /сут.

2. Определить  длину водозабора l_тр для обеспечения требуемого расхода Q_тp = 5 тыс. м³/cyr.

Величину  lтр определяем по формуле (10)

.

3. Определять  расстояние от реки до водозабора  L_TP для обеспечения требуемого расхода Q_тр = 5 тыс. м³/cyт.

Величину  L_тр определяем по формуле (11)

.

Водоприемная  часть труб горизонтальных водозаборов  устраивается в виде специальных  водоприемных отверстий - круглых или  щелевых - в стенках (в случае асбоцементных, железобетонных и пластмассовых  труб) или зазоров на их стыках (в  случае керамических труб). В первом случае при проектировании необходимо назначить форму и размер отверстий, определить их количество и схему  размещения на поверхности трубы. Во втором случае проверяется размер зазора в стыках на водопропускную способность. 

Заключение.

     Подземные воды имеют большое практическое значение. В настоящее время пресные  подземные воды играют значительную роль в  жизни людей многих стран, так как их используются не только для питьевого водоснабжения, но и в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте — практически при  всех видах человеческой деятельности. Поэтому, учитывая статистические данные, изложенные в этой работе, можно сказать, что не полноценное исследование области подземных вод и их методов анализа приводит к тому, что Россия тратит убытки, прежде всего, в финансовой сфере. Из чего следует, что проблема найти оптимальные решения по использованию вод должна рассматриваться не только как теоретическая, но и как практическая части, о чем говорится во второй части работы данной.

     В современный период характерно активное применение гидродина- мических расчётов почти во всех гидрогеологических исследованиях. Завершена разработка методики расчётов стационарной фильтрации и разработаны теоретические основы прогнозов подпора грунтовых вод в районах гидросооружений и орошаемых территорий; обосновываются методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод; сформулированы основные направления исследований региональной динамики глубоких и взаимодействующих водоносных горизонтов.

       В ходе курсовой работы  по подземным водам и методам их анализа были решены следующие задачи: рассмотрены положения исследова-тельских работ по подземным водам в Европе, дан обзор проблемам, возникающих в данной области, проведен  анализ методов расчета  по динамики подземных вод, сделаны практические расчеты по притоку вод в горизонтальные водосборы по данным города Ялутоворска, Тюменской области,  и обозначены тенденции развития тематики в будущем. 
 

       Библиографический список

1.Белоусова А.П., Гавич И.К., Лисенков А.Б., Попов Е.В. Экологическая гидрогеология. – М.: Академкнига. 2007.

 2.Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии. М.: Издательство МГУ, 2007.

 3.Кац Д.М., Пашкоский И.С. Мелиоративная гидрогеология. – М.: Агро -промиздат, 1988.

4.Кирюхин В.А. Общая гидрогеология; Санкт-Петербургский госуда-рственный горный институт (технический университет). СПб, 2008

5. Короновский Н.В. Общая геология. М.: КДУ, 2006.

6. Практическое руководство по общей геологии. Под ред.Н.В.Короновского. М.: ACADEMA, 2004 (2-е издание - 2007)

7. Ленченко Н.Н., Фисун Н.В. Практикум по динамике подземных вод (2008)

Мироненко В.А. Динамика подземных вод. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005.

8. Шестаков В.М. Динамика подземных вод. Москва: Издательство МГУ, 1999 год.

9.Шестаков В.М., Кравченко И.П., Пашковский И.С. Практикум по динамике подземных вод. Москва. Изд-во МГУ. 1975.

10.Хаин В.Е., Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Историческая геология. 1997

11.В.Е.Хаин, А.Г.Рябухин, А.А.Наймарк История и методология геологических наук. М.: Издательский центр "Академия", 2008.

12.www. yalutorovsk.admtyumen.ru