Расчет подпора грунтовых вод под влиянием водохранилища

Лабораторная работа №1

Определение расхода потока грунтовых вод и построение кривой депрессии в однородных пластах

Цель работы: получение практических навыков по гидрогеологическим расчетам.

Задание

Коэффициент фильтрации безнапорного водоносного горизонта К. Расстояние между скважинами L. Мощность водоносного горизонта в скв.1 – h₁, в скв.2 – h₂.

Требуется

1. Составить расчетную схему фильтрации.

2. Определить единичный расход потока и рассчитать мощность водоносного горизонта в скв.3, расположенной между скважинами 1 и 2 на расстоянии х от скв.2 при горизонтальном залегании водоупора (рис. 1.1).

Порядок выполнения работы

Рисунок 1.1. Схема фильтрации грунтовых вод в однородном пласте при горизонтальном водоупоре

Расход грунтового потока в однородном водоносном пласте на 1 м ширины при горизонтальном водоупоре (рис.1.1) определяют по формуле Дюпюи:

гдеК – коэффициент фильтрации водовмещающих пород, м/сут; h₁ и h₂ – мощности водоносного горизонта соответственно в скв.1 и 2.

Мощность потока h_x в любом сечении х рассчитывают по формуле:

.

Задаваясь различными значениями х, получают для них соответствующие значения h_х, по которым строят депрессионную кривую.

Выполнение работы:

Единичный расход потока.

м³/сут

Мощность водоносного горизонта на расстоянии х₁=300 м

, где

- расстояние от скважины №2,

м

Мощность водоносного горизонта на расстоянии х₂=540 м

 м

Мощность водоносного горизонта на расстоянии х₃=820 м

м

Лабораторная работа №2

Определение расхода потока грунтовых вод и построение кривой депрессии в междуречном массиве при наличии инфильтрации

Цель работы: получение навыков по гидрогеологическим расчетам.

Задание

На междуречном массиве, где грунтовые воды получают питание за счет инфильтрации W, пробурено 3 скважины, которые вскрыли грунтовые воды мощностью соответственно h₁, h₂ и h₃ (рис. 2.1). Водоупор горизонтален. Скважины 1 и 2 находятся соответственно на урезах рекА и Б. Скважина 3 находится на расстоянии х от уреза реки А. Ширина междуречья – L.

Требуется

1. Составить расчетную схему фильтрации.

2. Определить величину инфильтрации, м/сут.

3. Рассчитать расстояние от уреза рекиА до грунтового водораздела.

4. Определить мощность водоносного горизонта в водораздельном сечении h_max.

5. Оценить величину смещения грунтового водораздела – b.

Исходные данные

Порядок выполнения работы

Рисунок 2.1. Схема фильтрации в междуречном массиве при наличии грунтового водораздела

При известных мощностях грунтовых вод в трех сечениях потока величина инфильтрации W определяется из выражения:

.      

=0,85(0,00026+0,00035)=0,0005 м/сут

Расстояние от уреза рекиА до грунтового водораздела а₁ определяется по формуле:

461,6 м

Депрессионная кривая грунтовых вод междуречного массива при наличии инфильтрации может быть построена с использованием зависимости:

,

учитывая, что при х = а₁ мощность грунтового потока соответствует мощности на водоразделе h_max.

Смещение грунтового водораздела b рассчитывают из выражения:

.

м

Лабораторная работа №3

Определение расхода потоков подземных вод в неоднородных пластах

Цель работы: приобретение практических навыков по гидрогеологическим расчетам.

Задание

Определить расход потока в слоистых песчаных отложениях, вскрытых скважинами 1 и 2, расположенными на расстоянии L друг от друга. Водоносная толща состоит из четырех слоев (рис.3.1, 3.2, 3.3). Верхний слой в скважине 1 имеет мощность h₁ и коэффициент фильтрации К₁, изменяющийся к скважине 2 до К₂, мощность – h₂. Три нижних слоя имеют постоянные мощности m₃, m₄, m₅ и, соответственно, коэффициенты фильтрации К₃, К₄, К₅. все водоносные горизонты гидравлически связаны и имеют один пьезометрический уровень, устанавливающийся в скв.1 на отметке Н₁, в скв.2 – Н₂.

Требуется

1. Построить схему фильтрации для конкретного варианта задачи.

2. Определить расход грунтового потока и всей водоносной системы в зависимости от типа неоднородности отложений.

3. Рассчитать расход потока при резкой смене фильтрационных свойств отложений, граница которого удалена от скв.1 на расстояние х м.

Порядок выполнения работы

На рисунках 3.1, 3.2 и 3.3 представлены наиболее простые случаи неоднородности. Для всех приведенных вариантов можно представить фильтрационную толщу как условно двухслойную: первый от поверхности слой – грунтовый поток, а все нижележащие горизонты как напорный поток со средним коэффициентом:

=6,01 м³/сут

Напоры таких систем определяются как сумма мощностей напорных горизонтов и грунтового потока, соответственно для скв.1 и 2 – Н₁ и Н₂.

Тогда расход потока, при постоянстве фильтрационных свойств (рис.3.1), определяется по зависимости:

= 0,021+192,32 х 0,005 = 0,98 м³/сут.

.

Рисунок 3.1. Схема фильтрации грунтового потока в слоистых толщах с постоянными фильтрационными свойствами

Эта зависимость применима при соотношении коэффициентов фильтрации в смежных горизонтах .

В пластах с постепенно изменяющимися фильтрационными свойствами в горизонтальном направлении (рис.3.2) расход потока определяется по уравнениям:

Рисунок 3.2. Схема фильтрации грунтового потока в слоистых толщах с постепенно меняющимися фильтрационными свойствами

– для грунтовых вод – ;                           

– для напорных вод – .                                    

Для конкретной схемы (рис. 3.2):

.      

= 2,16 х 0,025 + 192,32 х 0,005 = 1,02 м³/сут.

При резкой смене фильтрационных свойств в грунтовом потоке (рис.3.3) расход определяется по зависимости:

.

Рисунок 3.3. Схема фильтрации грунтового потока в слоистых толщах с резко меняющимися фильтрационными свойствами

Для принятой на рис.3.3 схемы суммарный расход потока равен:

, м³/сут

где L₁ = х – расстояние от скв.1 до границы смены фильтрационных свойств; L₂ = L – х – расстояние от границы смены фильтрационных свойств до скв.2.

Лабораторная работа №4

Расчет подпора грунтовых вод под влиянием водохранилища

Цель работы: приобретение практических навыков по расчетам и прогнозированию изменений уровней грунтовых вод при подъеме или спаде уровня в водохранилище.

Задание. На междуречном массиве, пересеченном оврагом, пройдены скважины 1 и 2 (рис. 4.1). В рекеБ предусмотрено устройство плотины с подпором до отметки НПГ. Междуречный массив сложен мелкозернистыми песками с коэффициентом фильтрации К. Водоупор горизонтальный. Отметка уровня в рекеБ до подпора – Н_Б; после подпора – Y_Б; отметка дна оврага – Н₀. Отметка уровня в рекеА – Н_А; отметка водоупора – Н_в. Мощность водоносного горизонта в скв.1 до подпора – h₁; в скв.2 – h₂. Расстояние между урезами воды в рекахА и Б – L_А-Б; между рекой А и скв.2 – L_А-2; скв.2 и оврагом – L_2-овр; между оврагом и скв.1 – L_овр-1; между скв.1 и рекой Б – L_1-Б.

Требуется.

1. Построить расчетную схему фильтрации.

2. Определить отметки уровней грунтовых вод под оврагом до и после подпора с учетом величины инфильтрации.

3. Установить величины подпора уровней в скв.1 и 2 с учетом инфильтрации.

Порядок выполнения работы

Величина инфильтрационного питания грунтовых вод определяется по зависимости

.

0,000015 м/сут

Мощность грунтового потока под оврагом до подпора вычисляют по уравнению

. м.

h_овр=11,2 м

Устанавливают мощность грунтового потока и положение зеркала грунтовых вод относительно дна оврага.

После подпора мощность грунтового потока под оврагом при наличии инфильтрации устанавливают из выражения

.

 м

Y_овр=12,0 м.

Рисунок 4.1. Схема подпора грунтовых вод в междуречном массиве

Определяется мощность грунтового потока после подпора. Если уровень грунтовых вод окажется выше отметки дна оврага, он будет дренироваться последним и иметь отметку, равную отметке дна оврага.

Уровни грунтовых вод после подпора в скв.1 и 2 вычисляют из выражений:

,

Y₁=18,5 м

.

Y₂=12,0 м

Лабораторная работа №5