Расчет фильтрации под плотиной при многослойном основании

Цель работы: получение практических навыков по гидрогеологическим расчетам.

Задание. В основании плотины с плоским флютбетом шириной 26 м залегает слоистая толща, состоящая из четырёх водопроницаемых слоев, имеющих (сверху вниз) мощности m₁, m₂, m₃, m₄. Соответственно коэффициенты фильтрации равны: К₁, К₂, К₃, К₄. Подстилается слоистая толща слоем горизонтально залегающих глин. Напоры в верхнем и нижнем бьефах соответственно равны Н₁ и Н₂. Длина плотины равна В.

Лабораторная работа №5

Требуется.

1. Построить фильтрационную схему.

2. Рассчитать единичный и общий расходы потока под плотиной.

3. Определить напорный и критический градиенты фильтрации.

Порядок выполнения работы

Существующие аналитические способы расчета фильтрации под плотиной при многослойном основании весьма приближенны. Основой расчетов является способ виртуального приведения неоднородной толщи к однородной.

Четырехслойная толща (рис. 5.1), в которой два верхних слоя имеют малые коэффициенты фильтрации, а два нижних – более высокие, приводится к схеме двухслойного строения.

Для этого в качестве основных выбираются слои с максимальным и минимальным коэффициентами фильтрации.

Мощности верхнего m_I и нижнего m_II расчетных слоев определяются следующим образом:

12,8 м

10,0 м

Коэффициенты фильтрации для верхнего и нижнего слоев принимаются соответственно – минимальный и максимальный

Коэффициент фильтрации для верхнего слоя: К₁=5,1 м/сут;

Коэффициент фильтрации для нижнего слоя: К_II=19,1 м/сут.

Единичный расход под плотиной при двухслойном основании определяется по формуле Г.Н. Каменского:

,

 м³/сут

где Н – напор на плотину, м; b – половина ширины флютбета, м; К_I и К_II – коэффициенты фильтрации верхнего (I) и нижнего (II) слоев, м/сут; m_I и m_II – мощности соответствующих слоев, м.

Рисунок 5.1. Схема плотины с плоским флютбетом на слоистом основании

Общий расход под плотиной:

.

4503 м³/сут

Средний напорный градиент в верхнем слое при выходе потока в нижний бьеф определяется по формуле

.

Критический градиент J_кр определяется следующим образом:

, =

где n – средняя пористость слоистого основания плотины; g – средний удельный вес слоистого основания плотины.

Необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

;

2,06

 - отсюда следует, что плотина запаса прочности не имеет.

Лабораторная работа №6

Расчеты систем взаимодействующих скважин по методу обобщенных систем

Цель работы: получение практических навыков по гидрогеологическим расчетам.

Задание

В неограниченном потоке грунтовых вод запроектировано строительство линейного водозабора, состоящего из 11 равнодебитных скважин с суммарным дебитом Q_S. Через десять лет после ввода его в работу будет действовать другой водозабор, отстоящий от первого на расстоянии r, м, с суммарным дебитом Q_в. Мощность водоносного горизонта до начала эксплуатации – Н_е, коэффициент фильтрации – К, водоотдача пород – m. Расположение скважин линейного ряда равномерное (расстояние между скважинами 2s). Радиус скважин r_с=0.2 м.

Дебит одной скважины = 40 000 / 11 = 3636,37

r = 2400 м

r_c = 0.2 м

t = 25 лет = 9125 сут

x = 0

Требуется

Определить положение уровней грунтовых вод в центральной и крайних скважинах водозабора, введенного в эксплуатацию первым.

Порядок выполнения работы

Расчет понижения уровня воды в системе взаимодействующих скважин по методу обобщенных систем для грунтового потока выполняют по формуле

,

Для центральной скважины:

м

Для крайних скважин ( расстояние от центральной до крайних - 950 м.)

м

, м

где Sʹ – понижение уровня воды, м; Н_е – мощность водоносного горизонта, м; Q_S – суммарный дебит водозабора, введенного в эксплуатацию первым, м³/сут; К – коэффициент фильтрации, м/сут; Q_с – дебит одной скважины, м³/сут; r_н – приведенный радиус некоторой условно выделенной внутренней области влияния скважины, м; r_с – радиус скважины, м.

Безразмерное гидравлическое сопротивление для центральной и крайних скважин обобщенной системы, определяется по зависимостям:

;  ,

м

Для центральной скважины:

Для крайней скважины:

, м²/сут

где L – длина водозабора, м; а – коэффициент уровнепроводности, м²/сут; t – время действия водозабора до запуска соседнего водозабора.

Срезка уровней от действия водозабора, расположенного на расстоянии r от первого, рассчитывается по уравнению:

,  м.

где t_р – реальное время действия водозабора. (10 лет – 9125-3650 = 5475)

r - 2400

Понижение (срезка) уровней в центральной и крайних скважинах водозаборов определяется как сумма срезок от действия двух водозаборов с учетом реального времени их работы:

, м