Гідродинамічний метод розрахунку водозабірних
споруд
Р. С. Шенгелая
Аналітичні розрахунки, тобто застосування формул
теорії припливу до свердловин - застосовуються дуже часто, особливо для невеликих
водозаборів з простою розрахунковою схемою і невеликий областю впливу. Для
використання аналітичних рішень вимушено і досить значно
спрощуються реальні умови. Неминучі вимоги до розрахункової схемою:
1)
режим в часі - не завжди є рішення для нестаціонарного режиму,
2)
просторова структура - як правило, одномірна (радіальна або лінійна);
вже для планової структури практично немає рішень,
3)
пласт однорідний, в кращому випадку - один кордон неоднорідності,
4)
кордону правильної форми (пряма лінія, кут, коло) і однорідні по
кількісними характеристиками,
5)
водозабір - одиночна свердловина; для кількох свердловин розрахунок можливий, але
помітно ускладнюється.
Через
необхідності таких спрощень виникають два неприємних моменти:
--
є небезпека, що будуть несвідомо "втрачені" якісь важливі
елементи розрахункової схеми,
--
спрощення завжди робляться в бік "жорсткості" схеми,
отже, занижуються реальні експлуатаційні можливості родовищ.
Досить
часто доводиться мати справу з СИСТЕМАМИ свердловин
.
--
контурні - свердловини в плані розташовані по правильному контуру (пряма лінія,
кільце ...);
--
майданні - свердловини розташовані в межах деякої площі.
Інший
принцип класифікування:
--
впорядковані - існує закономірність у взаімоположеніі свердловин;
--
невпорядковані - свердловини розташовані довільно.
Легко
збагнути, що основною складністю при розрахунку систем водозабірних свердловин
є необхідність обліку їх Взаємодія між собою; в принципі можливо
також взаємовплив сусідніх водозабірних ділянок і навіть сусідніх водозаборів.
В результаті можуть виникати громіздкі розрахунки.
Достатнім
і абсолютно точним є розрахунок взаємодії свердловин за принципом
"складання рішень": пониження в кожній свердловині системи є сума
"власного" пониження і знижень від дії всіх інших
свердловин системи:
,
де
- загальна
кількість взаємодіючих свердловин, знак * означає, що з підсумовування
повинен бути виключений член з номером 
;
--
"власне" пониження в 
-ої свердловині
під дією дебіту 
на відстані 
;
- пониження в 
-ой свердловині
від дії 
-ої свердловини з
дебітом 
на відстані 
.
Для демонстрації
ідеї гідродинамічного методу розрахунку
водозабору розглянемо умовний, гранично спрощений приклад на основі відомих
студентам матеріалів Звенигородської навчальної практики.
Припустимо,
що місцева адміністрація вирішила створити єдину, централізовану систему
водопостачання сіл Каринська, Волкове, Луціно, будинків відпочинку, пансіонатів,
дитячих таборів і т.д. - З сумарною заявленою потребою 8 тис. куб.м на добу
(приблизно на 15-20 тис. осіб).
Потрібно
вирішити (обгрунтувати!) як мінімум такі питання:
--
Перспективний водоносний горизонт?
--
Найбільш сприятливе місце розташування водозабору?
--
Найбільш економічна конструкція і схема водозабору?
1)
Водоносний горизонт - ймовірно, 
: високі
фільтраційні властивості, гарна якість води, неглибоке залягання. У той же
час цей горизонт відносно слабо захищена від поверхневих забруднень
(хоч і краще, ніж підземні води в алювію р.Москви). Тому при реальних
роботах слід було б вивчити питання про можливість використання більш глибоких
горизонтів в 
: подивитися
наявні матеріали попередніх досліджень, пробурити одну-дві глибокі
свердловини ...
2)
Місце - як ми вже казали, тут може стикатися маса умов, часто
суперечливих. Проте, будемо вважати, що всі питання, пов'язані з розміщенням
водозабору, так або інакше вирішені і вибрано місце - поверхня I надзаплавної
тераси в районі навчального досвідченого куща (порівнювати не з чим, тому що по
площі матеріалів у нас немає).
3)
Конструкція і схема водозабору - очевидно, що слід прагнути до найбільш
дешевого варіанту водозахватного споруди (мінімальна кількість свердловин,
мінімальна їх глибина, компактне взаиморасположение). Безсумнівно, що потрібно
використовувати вертикальні свердловини, причому достатня їх глибина близько 30-35
м (з огляду на дані расходометріческіх випробувань в інтервалі вапняків).
Схема
водозабору (кількість і взаиморасположение свердловин) - визначається шляхом
рішення кількох варіантів гідрогеодінаміческого розрахунку. Для цього
попередньо необхідно обгрунтувати розрахункову фільтраційну схему, використовуючи
хоча б той мінімум даних, які отримані під час практики.
а)
очікуваний режим фільтрації в часі при роботі водозабору - судячи з досвідченим
даними, при зниженні рівнів у водоносному горизонті вапняків достатньо
швидко розвивається перетікання з алювію і потім - приплив з річки в алювію,
що створює стаціонарну балансової-гідродинамічну ситуацію, яку можна
прогнозувати на необмежено довгий час. Підтвердимо це розрахунком
можливого часу стабілізації в умовах перетікання, прийнявши (за даними
інтерпретації кущовий відкачування з скв.1) фактор перетікання 
= 390 м і
пьезопроводность субнапорного водоносного горизонту у вапняках 
= 3
