Напорное движение жидкости в пористой среде.

Рассмотрим случай, когда водоносный пласт располагается между двумя водонепроницаемыми слоями и находится под избыточным давлением.

Если в таком пласте заложить колодец (скважину) и производить из него откачку воды, то толщина водоносного слоя, в отличие от случая, рассмотренного в предыдущем параграфе, изменяться не будет, а вместо этого будет изменяться давление в пласте, убывая по направлению к колодцу. Отметим, что в тех случаях, когда глубина колодца меньше напора, соответствующего давлению в пласте до начала откачки, колодец будет фонтанировать и вода самоизливаться на поверхность земли. Подобного рода колодцы (скважины) обычно называются артезианскими.

Пусть (рисунок 2.8.) толщина водоносного слоя будет А, напор в пласте на расстоянии R (радиус влияния) от оси колодца – Н_СТ и высота уровня в колодце после откачки – Н_Д. тогда. По аналогии с предыдущим, расход воды, проходящий через цилиндрическое сечение водоносного пласта, взятое на расстоянии x от оси колодца, будет равен

Рисунок 2.8. Напорное движение воды в колодце.

Подставляя сюда вместо I его значение, равное , разделяя переменные и интегрируя выражение

в пределах: для x от r_o до R и для h от H_д до Н _ст получаем:

при этом дебит артезианского колодца при напорной фильтрации определяется выражением

( 2.16. )

Так как последнее уравнение дает прямую линейную зависимость дебита от понижения уровня воды в колодце, для характеристики напорного водоносного пласта иногда вводят также понятие о так называемом удельном дебите, понимая под последним величину дебита при понижении уровня воды в колодце на 1м.

Удельный дебит

( 2.17. )

и обычно определяется опытным путем на основании пробных откачек.