Движение подземных вод.

Подземные воды в большинстве случаев находятся в движении. Законы движения подземных вод используются при гидрогеологических расчётах водозаборов, дренажей, определения запасов подземных вод и т.д. Движение подземных вод может быть установившимся и неустановившимся.

При установившемся движении скорость, расход, направление потока не изменяются во времени.

При неустановившемся движении все элементы изменяются не только в пространстве, но и во времени.

Подземный поток становится переменным, т.е. приобретает неустановившийся характер движения под действием различных естественных и искусственных факторов (неравномерная инфильтрация атмосферных осадков, откачка воды из скважины, сброс сточных вод).

Фильтрационные подземные потоки как в плане, так и в разрезе имеют естественные границы.

Границами напорного потока в разрезе служат верхний и нижний водоупор, а безнапорного – водоупор (снизу) и свободная поверхность (сверху). Границей потока в разрезе может быть также плоскость раздела пород с различной водопроницаемостью.

На строительных площадках при решении практических задач по водоснабжению или устройству дренажей, необходимо знать направление движения потоков воды. Ниже рассматривается один из способов (метод трёх скважин) определения направления движения грунтовых вод. На вершинах равностороннего треугольника расположены буровые скважины с отметками уровней воды (рис 2).

 

Рис.2

1,2,3 – буровые скважины с отметками уровней воды;

4 – гидроизогипса

Между наибольшей и наименьшей отметками (125 и 130) путём линейной интерполяции находят точку с отметкой воды – 128 м. Две одинаковые отметки соединяют прямой линией. На эту линию с наибольшей отметки опускают перпендикуляр, который указывает направление потока воды.

Движение подземных вод происходит при наличии разности гидравлических напоров (уровней). Воды движутся с мест с более высоким напором к местам с низким напором. Чем больше разность напоров, тем скорость движения подземных вод будет выше. Наибольшая скорость движения подземных вод наблюдается в галечниках и сильно закарстованных породах.

Отвод грунтовых вод со строительной площадки или снижение их уровней может производится временно, только на период производства строительных работ или практически на весь период эксплуатации объекта.

Временный отвод воды – снижение уровня называют строительным водозабором.

Отвод воды на весь период эксплуатации называют дренажами.

Водозаборы – это сооружения, с помощью которых происходит забор подземных вод для водоснабжения, отвод их с территории строительства и в целях понижения уровня грунтовых вод.

Существуют различные типы подземных водозаборных сооружений. Для водоснабжения и водопонижения чаще всего используют колодцы и буровые скважины. При откачке воды из колодца возникает депрессионная воронка (рис.3), уровень воды в колодце понижается. Производительность колодца определяется величиной дебита (рис.4).

Рис. 3

Депрессионная воронка

1 – уровень грунтовых вод;

2 – депрессионная кривая;

S – понижение уровня воды в скважине при откачке;

R –радиус воронки.

Дебет колодца – это максимальное количество воды, которое он может дать в единицу времени при постоянстве уровня воды в колодце.

 

Q =

 

Q – расход воды (м/сут.);

k_ф – коэффициент фильтрации;

Н – мощность слоя грунтовой воды;

S – понижение уровня грунтовой воды;

R – радиус влияния депрессионной воронки;

r – радиус колодца.

 

Рис.4