Страница 8: ВСН 127-91. . Нормы по проектированию и производству работ по искусственному понижению уровня подземных вод при сооружении тоннелей и метрополитенов (41739)

2.2. Кольцевая система скважин

Скважины, располагаемые по замкнутому контуру (рис. П.1.5) с расходом каждой из них Q и суммарным расходом всех скважин Qсум, расчета R0 используются следующие формулы:

- при расположении скважин в плане по неправильному многоугольнику (по Форхгеймеру)

,

где п - число вершин многоугольника; R1, R2, ..., Rn - расстояние от вершин многоугольника до центра его тяжести;

- при расположении скважин по контуру, близкому к кругу,

,

- при расположении скважин в системе, имеющей в плане вид четырехугольника при ,

;

где L - длина четырехугольника; В - ширина; Р - периметр.

При короткие ряды скважин можно не учитывать и установку рассчитывать как линейную.

Значения гидравлического сопротивления для кольцевой системы Nкр даны на графике (рис. П.1.6) в зависимости от ln ?? и F, где и .

В начальные моменты времени (при ?? ?? 3,5 или ln ?? ?? 1,25) минимальные значения Nкр имеет точка в центре кольцевой системы (), для которой .

При ?? > 3,5 понижения уровня во всех точках внутри кольца выравниваются.

Для расчета понижения уровня в точке вне кольца на расстоянии при ?? > 2 можно пользоваться формулой

2.3. Площадная система скважин

Площадь, в пределах которой расположены скважины, для расчета можно представить в виде равновеликого круга радиусом R0 (рис. П.1.7):

,

где R - действительная площадь участка, на котором расположены скважины.

Рис. П.1.5. Схема кольцевой системы скважин

Рис. П.1.6. График функции Nкр

Рис. П.1.7. Схема обобщенной системы скважин на кривой площади

Рис. П.1.8. График функции Nпл

Гидравлическое сопротивление Nпл определяется по графику (рис. П.1.8) в зависимости от ln ?? и , где

.

Для центра круга

.

В центре круга при ?? > 2 ÷ 2,5

.

Как и в кольцевой системе, при площадную систему можно заменить единичным колодцем с тем же суммарным расходом.

3. Системы скважин в ограниченных пластах

Для расчетов ограниченных в плане пластов используется метод зеркального отображения и наложения течений. Ниже приводятся формулы (табл. П.1.2) для ограниченных в плане пластов, изображенных на рис. П.1.9, П.1.10 и П.1.11.

N - внешнее гидравлическое сопротивление для соответствующих схем при определении напорной функции в любой точке пласта; Nу - гидравлическое сопротивление для обобщенной системы скважин в безграничном пласте: для линейной системы Nу = Nл, для кольцевой Nу = Nкр, для площадной системы Nу = Nпл.

Рис. П.1.9. Схемы пластов, ограниченных контурами с одной стороны (полуограниченные пласты)

Рис. П.1.10. Схемы пластов, ограниченных двумя взаимно пересекающимися прямолинейными контурами

Рис. П.1.11. Схемы пластов, ограниченных двумя параллельными контурами

Таблица П.1.2 Формулы для ограниченных в плане пластов

4. Определение понижения уровней в скважинах

Внутреннее гидравлическое сопротивление в скважине Nскв, необходимое для определения понижения уровня внутри самой скважины, можно найти из следующей зависимости:

.

где ; Q - расход данной скважины; Qcyм - суммарный расход всех взаимодействующих скважин; rе - радиус скважины; ξ - гидравлическое сопротивление, обусловленное несовершенством скважины по степени вскрытия и определяемое по табл. П.1.3 в зависимости от длины фильтра l, мощности пласта m и радиуса скважины rе; величины ξr приведены в табл. П.1.3; rр - приведенный радиус условной области влияния данной скважины в условиях взаимодействия, определяемой в зависимости от схемы расположения скважин.

Таблица П.1.3

Для линейной и кольцевой систем при одинаковых расстояниях между скважинами, равных 2σ,

,

а при разных расстояниях между скважинами 2σ1 и 2σ2 можно принимать

.

В случае площадного размещения скважин

,

где F - площадь, приходящаяся на каждую скважину.

Для безнапорных потоков (по Шестакову В.М.)

; ,

где hе - полная мощность водоносного пласта (глубина статического уровня до водоупора); l0 - глубина погружения нижней кромки незатопленного фильтра под статический уровень грунтовых вод; S - понижение уровня в данной точке, полученное по расчету взаимодействующей системы скважин.

Для более строгого решения систем взаимодействующих скважин следует применять электронно-вычислительные машины.

Пример расчета водопонизительной линейной системы из 10 скважин приводится по Ф.М. Бочевер, М., 1963 г., с. 45.

Рис. П.1.12. Схема линейного водозабора

В безнапорном потоке мощностью h = 15 м закладывается водозабор из 10 скважин, располагающиеся линейно (рис. П.1.12).

Расход каждой скважины Q = 7 л/сек = 605 м3/сутки, общий расход всей системы Qсум = 7·10 = 70 л/сек = 6050 м3/сут.

Расстояния между скважинами 2σ = 80 м.

Общая длина ряда 2 = 2h·?? = 10·80 = 800 м.

Коэффициент фильтрации водоносного пласта K = 30 м/сутки.

Коэффициент водоотдачи μ = 0,22. Требуется определить S0 в центре ряда (на рис. П.1.12) и S1 на расстоянии 200 м (точка 2) в момент времени t1 = 100 сут., t2 = 300 сут., t3 = 10000 сут.

Решение.

Для расчета используются формулы:

; (1)

(2)

Гидравлическое сопротивление определяется по стандартным графикам.

1) Определяется коэффициент пьезопроводности по формуле:

; м2/сут.

2) Безразмерные параметры при этом будут:

;

;

;

и .

3) Для первого момента времени (t1 = 100 сут, ??1 = 1,38; ln ??1 = 0,32) и точке 1 в центре ряда из графика находим R1 = 3,2).

4) по формуле (2)

; м2,

откуда согласно формуле (1)

м.

5) Таким путем сделаны расчеты для других значений t (и соответственно ??) для точек 1 и 2. Результаты приводятся в табл. П.1.4.

Таблица П.1.4

6) Определяем понижение уровня непосредственно в скважине в последний момент времени t3 = 10000 сут. Скважина совершенна (ξ = 0), радиус ее Re = 0,15 м. По формуле (3)

(3)

имеем

.

7) По формуле (3)

Rn = 5,44 + 0,97 = 6,41.

8) Следовательно, по формуле (2)

м2

и по формуле (1)

м.

Приложение 2

Техническая характеристика иглофильтровых установок типа ЛИУ

Примечание. Для указанных установок условный диаметр водосборного коллектора 150 мм, число иглофильтров на одну установку 100, диаметр надфильтровых труб 38 мм.

Приложение 3

Техническая характеристика установок ЭИ-2,5

Диаметр иглофильтра, мм63,5

Длина фильтрового звена, м1

Число иглофильтров25

Диаметр сливного коллектора, мм273

Общая длина сливного коллектора, м125

Диаметр напорного коллектора, мм168

Длина напорного коллектора, м125

Размеры циркуляционного бака, м1,5 ?? 1,8 ?? 1,5

Объем циркуляционного бака, м34

Насосный агрегат

Тип6МС-6

Число агрегатов2

Подача, м3/с0,0416

Насос № 1Насос № 2

Напор, м90135

Мощность электродвигателя, кВт55100

Эжектор

Диаметр, мм:

насадка7

горловины14

Расход рабочей воды (м3/с) при полном напоре, м:

600,0014

800,0016

1000,0018

Приложение 4

Техническая характеристика центробежных насосов ЭЦВ