Оценка возможности получения среднесуточного водоотбора заявленной потребности в воде проектируемым водозабором

Введение
Водозаборные сооружения являются первым элементом системы водоснабжения населенного пункта, поэтому от правильного проектирования, строительства и эксплуатации этих сооружений будет зависеть надежность подачи конечному потребителю воды определенного качества.
Под гидродинамическим расчетом водозабора понимают изучение потока подземных вод, формирующегося в зоне его влияния под воздействием возмущения, которое создается в пласте в течение длительного времени (обычно 25 лет) эксплуатации. При этом решаются как практические задачи, позволяющие оценивать возможность водоотбора в заявленном количестве в пределах данной области фильтрации, обосновать рекомендации по выбору рациональной схемы водозабора, конструкции скважин, их количества, интервалы перфорации, так и задачи исследовательской направленности.
 
Геологическое задание
Выполнить гидродинамический расчет проектируемого водозабора в безнапорных водах согласно исходным данным таблицы 1. Параметры водоносных горизонтов определяются по результатам опытной кустовой откачки, проведенной на участке проектируемого водозабора на стадии разведочных работ (таблица 2).



1. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
Под гидродинамическим расчетом водозабора понимают изучение потока подземных вод, формирующегося в зоне его влияния под воздействием возмущения, которое создается в пласте в течение длительного времени (обычно 25 лет) эксплуатации. При этом решаются как практические задачи, позволяющие оценивать возможность водоотбора в заявленном количестве в пределах данной области фильтрации, обосновать рекомендации по выбору рациональной схемы водозабора, конструкции скважин, их количества, интервалы перфорации, так и задачи исследовательской направленности. Исследование гидродинамического режима предполагает разработку расчетной схемы, установление факторов формирования и размеров зоны нарушенного режима подземных вод в плане и в гидрогеологическом разрезе с учетом возможности вовлечения в разработку смежных горизонтов, оценку обеспеченности эксплуатационного водоотбора естественными источниками и ресурсами подземных вод.
3. Оценка возможности получения среднесуточного водоотбора заявленной потребности в воде проектируемым водозабором
После завершения гидродинамического расчета водозабора на конец расчетного срока эксплуатации путем определения расчетного понижения Sрасч в самой нагруженной скважине водозабора выполняется проверка выполнения условия Sрасч≤Sдоп. В случае, если это условие не соблюдается, расчет водозабора повторяется путем добавления числа скважин с целью уменьшения нагрузки на каждую скважину.
4. Оценка обеспеченности запасов водозабора естественными ресурсами пласта
Ресурсы грунтовых вод обеспечиваются тремя источниками: расходом латерального (горизонтального) потока qг, расходом вертикального потока со стороны зоны аэрации qв (в сумме с qдин) и гравитационными запасами в зоне осушения в объеме депрессионной воронки, которая формируется к концу расчетного срока эксплуатации водозабора. Суммарный единичный динамический расход составляет q_дин= k*I*h=19,9*0,007*25=3,5. Ширина потока B может быть принята равной 2Rk при стационарном режиме и 2Rкв при квазистационарном режиме. Тогда общие динамические ресурсы составят Q_дин= q_дин*B=3,5*3000=10447 м3/сут.
Гравитационные запасы заключены в границах депрессионной воронки, объем которой близок объему конуса с основанием πRk2 и высотой Sрасч:
V=1⁄3 π〖R_k〗^2 S_расч=1/3*3,14*〖6000〗^2*4,8=180864000
а среднесуточный расход гравитационных ресурсов Q_гр=V/t_(экспл.) =19820
Суммарные естественные ресурсы потока могут определены по формуле:
Q_e=(〖πR〗_k^2 S_расч μ)/(3t_экспл )+Q_дин=(3,14*〖0,46〗^2*4,8*4,1*〖10〗^4)/(3*9125)+10447=10452 м3/сут
При квазистационарном режиме вместо Rk следует принять R_кв =√0,4 аt.
При условии Qе>Q заявленный дебит водозабора обеспечен естественными ресурсами водоносного горизонта.
2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ КУСТОВЫХ ОТКАЧЕК
Ход обработки результатов кустовых откачек, выполненных в безнапорном (грунтовом) водоносном горизонте. Откачка обработана методами временного и площадного прослеживания после проведенной диагностики. Исходные данные представлены в таблице 2.
 
Таблица 2
Условия проведения опытных работ
Номер варианта m, м Q0, м3/сут r0, м Расстояние между центральной и наблюдательными скважинами, м
r1 r2 r3 r4
8 40 2500 0,10 25 50 75 -


Из грунтового неограниченного в плане водоносного горизонта в известняках мощностью 40 м проведена кустовая откачка продолжительностью двое суток. Кровля горизонта находится на глубине 140 м от дневной поверхности, глубина до уровня подземных вод – 40 м. Куст однолучевой, расстояния до наблюдательных скважин составляют: 25 м, 50 м и 75 м, радиус водоприемной части центральной скважины r0=0,10 м. Дебит откачки Q=2500 м3/сут. Опытные данные представлены в таблице 3. Согласно фондовым материалом по району работ коэффициент пьезопроводности исследуемого пласта составляет около 105 м2/сут.
Заключение
В ходе исследований проводились кустовые откачки и выполнялся расчет водозабора, а также схематизация гидрогеологических условий участка проведения работ. Таким образом, после обработки данных и расчетов можно составить прогноз изменения гидрогеологических (гидродинамических) условий под влиянием инженерного объекта (водозабора).