Приток к шахтному колодцу

Шахтные колодцы опускаются обычно в водоносный пласт на глубину не более 30 м. Диаметр таких колодцев D, как правило, не превышает 3 м. Фильтрационный приток воды осуществляется через дно колодца (рис. 11.7).

Для определения притока воды к шахтному колодцу применяется формула, предложенная В. Бабушкиным при безнапорной фильтрации, для случая :

(11.36)

где S₀ - понижение уровня воды; Т - расстояние от водоупора до дна колодца.

Рис. 11.7. Приток воды к шахтному колодцу

Приток воды к колодцу можно вычислить по формуле Форгеймера при и :

. (11.37)

На рис. 11.7 показано, что линия депрессии на стенке колодца находится выше линии горизонта воды на величину ∆S. Эта высота называется высотой высачивания, она наблюдается также для трубчатых колодцев, галерей и дрен.

Лучевые водозаборы

Лучевой водозабор включает в себя шахтный колодец и систему трубчатых горизонтальных дрен.

Трубчатые горизонтальные дрены (скважины) являются основными частями лучевых водозаборов. Простой лучевой водозабор представляет собой радиальную систему горизонтальных дрен количеством 2-6 диаметром d=50..100 мм длиной 5..100 м. Горизонтальные дрены отбирают воду из водоносного пласта грунта и подают ее в центральный водосборный колодец диаметром D=2..6 м, из которого ведется откачка воды насосами.

Лучевые водозаборы с увеличением длины и диаметра дрен позволяют получить весьма большие дебиты. По сравнению с группой вертикальных скважин при одинаковом дебите при сооружении лучевого водозабора требуется значительно меньшая территория. Практически все оборудование системы контроля находится в одном сооружении, и в этом случае эксплуатационные затраты значительно снижаются. Например, в группе вертикальных скважин количество погружных насосов n=4..12, тогда как в шахтовом колодце лучевого водозабора устанавливаются один - три насоса, что позволяет существенно уменьшить энергозатраты.

Для определения притока воды к лучевому водозабору, располагающемуся в напорном водоносном пласте, можно в ориентировочных расчетах применить формулу Д. Читрини

, (11.38)

где - эквивалентный радиус колодца по производительности, соответствующей лучевому водозабору.

, (11.39)

где l - длина горизонтальной дрены; n - количество лучей - дрен водозабора.

♦ Пример 11.1

Колодец диаметром d=0,5 м, используемый для водоснабжения, доведен до водоупора. Мощность водоносного пласта мелкозернистого песка H₀=20 м. Понижение уровня воды в колодце S₀=8 м. Определить дебит (приток воды) колодца (см. рис. 11.6).

По табл. 11.1 для крупнозернистого песка принимаем коэффициент фильтрации k=1,5×10^-5 м/с. В связи с тем, что в условии примера не даны значения радиуса влияния R, для данного случая можно принять R=200 м (по табл. 11.2).

Дебит совершенного колодца определяем по формуле (11.14):

,

.

♦ Пример 11.2

Артезианская скважина диаметром d=0,4 м доведена до водоупора нижнего пласта. Напорный водоносный пласт имеет мощность Т=12м. Радиус влияния R=340 м для пласта со среднезернистым песком. Глубина воды в скважине h₀=12 м. Напор H₀=60 м. Определить дебит скважины (см. рис. 11.5).

Дебит (приток воды) вычисляем по формуле (11.30):

.

Глубина понижения воды в скважине м.

Коэффициент фильтрации среднезернистого песка принимаем м/с (табл. 11.1).

м³/с м³/ч м³/ч.