Мощность водоносного пласта как найти

МОЩНОСТЬ ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА

Смотреть что такое «МОЩНОСТЬ ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА» в других словарях:

мощность водоносного горизонта — Расстояние от зеркала воды до поверхности водоупорного ложа, для напорных вод – между двумя водоупорами … Словарь по географии

мощность водоносного горизонта — vandeningojo horizonto storis statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Trumpiausias atstumas tarp apatinės vandensparos kraigo ir virš jo slūgsančio nespūdinio vandens paviršiaus arba atstumas tarp dviejų vandensparų spūdinio vandens … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

МОЩНОСТЬ ВОДОНОСНОГО ПЛАСТА — См. Мощность водоносного горизонта … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

МОЩНОСТЬ ВОДОНОСНОЙ ТОЛЩИ — См. Мощность водоносного горизонта … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

Гидрогеология Курортного района Санкт-Петербурга — представлена на примере 3х участков: 1. Дюны и Сестрорецкий Разлив 2. На границе муниципальных образований г.Сестрорецк и п. Солнечное 3. На границе Курортного и Приморского районов в п. Горская Александровская 4. Между посёлками Белоостров … Википедия

Артезианские воды — [от назв. франц. провинции Артуа (лат. Artesium), где эти воды издавна использовались], подземные воды, заключённые между водоупорными слоями и находящиеся под гидравлическим давлением. Залегают главным образом в доантропогеновых… … Большая советская энциклопедия

Почвенные воды* — иначе грунтовые (Grundwasser, groundwater), подпочвенные, колодезные (eaux phr é atiques), подземные (eaux souterraines, acqua di centro) и т. п. Так называется вода, скопившаяся в грунте на известной глубине от поверхности, питающая обыкновенные … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Почвенные воды — иначе грунтовые (Grundwasser, groundwater), подпочвенные, колодезные (eaux phréatiques), подземные (eaux souterraines, acqua di centro) и т. п. Так называется вода, скопившаяся в грунте на известной глубине от поверхности, питающая обыкновенные… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Гидрогеологические условия Санкт-Петербурга — Пригороды Ленинграда. Пригороды Ленинграда. Территория Ленинграда расположена в северно западной части Московского артезианского бассейна. Водоносность кристаллического фундамента связана главным образом с корой выветривания и зоной экзогенной… … Энциклопедический справочник «Санкт-Петербург»

Нагорьевское сельское поселение (Ярославская область) — У этого термина существуют и другие значения, см. Нагорьевское сельское поселение. Нагорьевское сельское поселение Сельское поселение России (АЕ 3 го уровня) Страна … Википедия

Источник

Лабораторная работа «Определение параметров водоносных горизонтов по данным откачек из скважин. Расчеты водопритоков к скважинам и горным выработкам»

Лабораторная работа «Определение параметров водоносных горизонтов по данным откачек из скважин. Расчеты водопритоков к скважинам и горным выработкам»

Водные свойства горных пород

При решении гидрогеологических задач приходится оперировать различными терминами и параметрами. Прежде всего, это касается грунтов, способных пропускать через себя воду, и грунтов, преграждающих путь воде.

Слои горных пород, препятствующие движению подземных вод (скальные породы без трещин, глина), называют водонепроницаемыми или водоупорными (рисунок 2).

Рисунок 2 – Условные обозначения, применяемые в гидрогеологических схемах

1 – рыхлые сухие грунты; 2 – рыхлые водонасыщенные грунты; 3 – водоупорные грунты; 4 – граница водоносного и водоупорного слоя

Влагоемкость – способность горных пород вмещать в своих пустотах и удерживать воду при возможности свободного ее вытекания под действием силы тяжести.

Водоотдача – свойство горных пород, насыщенных водой, свободно отдавать гравитационную воду.

Уровень, которого достигает вода в грунтах (верхняя граница водоносного слоя) называется уровнем грунтовых вод (УГВ).

Расстояние от водоупора до уровня грунтовых вод (Н) называется мощностью водоносного пласта.

Виды движения подземных вод

Движение подземных вод в водоносных слоях, горизонтах или пластах называется фильтрацией. Считается, что при фильтрации движение воды происходит при полном заполнении пор, трещин водой.

Движение начинается, если в разных частях водоносного пласта наблюдаются различные уровни воды, при этом она движется от мест с бульшим уровнем (напором) – Н1 к местам с мйньшим напором Н2 (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема расчёта гидравлического уклона

Масса движущейся воды создает фильтрационный поток. Принято выделять различные виды движения подземных вод.

По стабильности параметров:

— установившееся движение характеризуется тем, что все элементы фильтрационного потока (направление, скорость, расход и др.) практически не изменяются во времени. Незначительные изменения не учитывают;

— неустановившееся движение подземных вод отличается тем, что его основные элементы изменяются не только в зависимости от координат пространства, но и от времени. Это вызвано различными естественными и искусственными факторами (засушливый период, работы по откачке воды и др.).

— безнапорные потоки имеют свободную поверхность, движение воды в них происходит под действием силы тяжести;

— в напорных потоках движение происходит как под действием силы тяжести, так и за счёт упругих свойств воды и водоносных горных пород;

— в ряде случаев выделяют напорно-безнапорные потоки (при откачке воды из скважин, если пьезометрический уровень опускается ниже кровли напорного водоносного горизонта.

По характеру движения:

— ламинарное движение – струйки воды передвигаются без завихрения, параллельно друг другу с небольшими скоростями. Такое движение называется параллельноструйчатым, оно господствует в земной коре;

— турбулентное движение вихреобразное, оно отличается высокой скоростью, пульсацией и перемешиванием отдельных струй воды.

Основы динамики подземных вод

Раздел гидрогеологии, изучающий закономерности движения подземных вод, называется динамикой подземных вод. Законы движения подземных вод используются при гидрогеологических расчётах водозаборов, дренажей, для определения запасов подземных вод и т. д.

Важной характеристикой потока является скорость. Но для определения скорости движения грунтового потока не достаточно только величин, характеризующих водоносный пласт. Необходимо иметь сведения о водных свойствах горных пород, составляющих водоносный слой, а именно о коэффициенте фильтрации (Кф). Его величина может быть получена разными способами:

— полевыми методами с помощью опытных откачек и наливов воды в горные выработки. Эти методы наиболее достоверны, но трудоёмки и дороги;

— лабораторными методами, основанными на изучении скорости движения воды через образец грунта;

— приближенно по табличным данным.

При условии ламинарного характера течения воды, подчиняющегося закону Дарси, коэффициент фильтрации представляет собой линейное соотношение между скоростью фильтрации (V) и гидравлическим градиентом (J), то есть V=Kф·J, откуда Кф = V/J.

При движении воды в породах с крупными порами и трещинами турбулентный поток не подчиняется закону Дарси. Его параметры вычисляются при помощи уравнения Краснопольского V=KК ·√J, откуда KК = V 2/ J.

В зависимости от величины Kф, горные породы подразделяют на следующие типы:

Источник

Задание 6

Определите коэффициент фильтрации водоносных песков по результатам откачки воды из одиночной скважины совершенного типа. По величине коэффициента фильтрации определите водопроницаемость и водопроводимость водоносного песка. Сделайте схематический рисунок. Данные для расчётов приведены в таблице 7.

Пример решения задачи для варианта № 0

Рисунок 6 – Схема расчёта гидрогеологических параметров для совершенной скважины: а) стандартная; б) для конкретных условий

Найти: К_ф, К_в

Коэффициент фильтрации можно определить двумя способами, используя формулу Дюпюи:

а) по величине слоя воды в скважине после откачки h, м;

б) через последовательное понижение уровня воды в скважине при откачке S, м.

Подставив в формулу Дюпюи числовое значение π = 3,14 и заменив натуральные логарифмы десятичными, получим формулу, более удобную для расчётов:

или ,

откуда ,где

R— радиус депрессионной воронки, м;

Подставив числовые значения в любую из вышеприведенных формул, определим коэффициент фильтрации по слою воды в скважине после откачки:

Водопроводимость водоносного горизонта равна:

Вывод: К_ф = 13,90 м/сут; К_в = 166,80 м 2 /сут; средневодопроницаемые пески.

Для определения гидрогеологических параметров грунтового водоносного горизонта мощностью Н был заложен куст совершенных скважин, состоящий из центральной (Ц скв.) и двух наблюдательных скважин (скв. 1) и (скв. 2). Они расположены в плане на одной прямой на расстоянии соответственно L₁ и L₂ от центральной. Из центральной скважины производилась откачка грунтовой воды с определением дебита Q, а в наблюдательных замерялись понижения уровней S₁ и S₂ (рисунок 7).

Постройте схему и определите коэффициент фильтрации песков, коэффициент водопроводимости водоносного слоя и радиус влияния. Данные для расчётов приведены в таблице 8.

Пример решения задачи для варианта №0

Рисунок 7 – Схема расчёта гидрогеологических параметров для куста совершенных скважин: а) стандартная; б) для конкретных условий

Коэффициент фильтрации можно вычислить по преобразованной формуле Дюпюи:

Коэффициент водопроводимости слоя равен произведению коэффициента фильтрации на мощность слоя:

Радиус влияния можем вычислить из уравнения:

откуда R =10 2,34 = 218,78 м.

По данным, приведенным в таблице 9, постройте схему и определите приток воды к совершенной скважине с круговым контуром питания при горизонтальном водоупоре (рисунок 8),пропущенные значения необходимо вычислить.

Пример решения задачи для варианта № 0

Рисунок 8 – Схема расчёта гидрогеологических параметров для совершенной скважины с круговым контуром питания: а) стандартная; б) для конкретных условий

R – радиус депрессионной воронки (радиус влияния), м;

L – расстояние от скважины до водоёма, м;

S – понижение уровня подземных вод, м;

H – мощность водоносного горизонта, м;

h – мощность слоя воды в скважине после откачки, м;

а.о.у. – абсолютная отметка устья скважины, м;

а.о.с.у. – абсолютная отметка статического уровня грунтовых вод, м;

а.о.д.у. – абсолютная отметка динамического уровня грунтовых вод, м;

а.о.к.в. – абсолютная отметка кровли водоупора (или подошвы водоносного горизонта), м.

Абс. отм. устья 66,0 м;

Абс. отм. статич. уровня 59,2 м;

Абс отм. кровли водоупора 45,5 м;

Найти: h; абс. отм. динам. уровня; глубину залегания УГВ; q

Находим пропущенные в варианте значения.

Определяем динамический уровень в скважине, для этого из статического уровня вычитаем понижение S, то есть: 59,2 – 5,5 = 53,7, м;

Определяем глубину залегания статического уровня, для этого из абсолютной отметки устья вычитаем абсолютную отметку УГВ, то есть: 66,0 –59,2 = 6,8 м;

Определяем столб воды в скважине после откачки h, для этого из абсолютной отметки динамического уровня вычитаем абсолютную отметку кровли водоупора: h = 53,7 – 45,5 = 8,2 м.

Определяем мощность водоносного горизонта:

— через понижение S и оставшийся после откачки столб воды h:

— через разность абсолютных отметок статического уровня УГВ и кровли водоупора:

Составим расчётную схему (рисунок 7).

Определим радиус влияния R по формуле:

Так как L больше 0,5R, то для расчёта единичного притока к совершенной скважине, используем следующую формулу:

В случае если L (расстояние от центра скважины до водоёма) будет меньше или равно 0,5R, то используется формула:

Диаметры скважин даны в миллиметрах, поэтому находим радиус скважины r (мм) и переводим это значение в метры.

Вывод: h = 8,2м; абс. отм. динам. уровня53,7м; глубина УГВ 6,8м; q=624м 3 /сут

По данным, приведенным в таблице 10,постройте схему (рисунок 9) и определите приток воды в совершенную скважину, вскрывшую напорные воды,пропущенные значения необходимо вычислить.

Пример решения задачи для варианта № 0

Рисунок 9 – Схема притока напорных вод к артезианской скважине

R – радиус депрессионной воронки (радиус влияния), м;

r – радиус скважины, мм;

S – понижение уровня подземных вод, м;

m – мощность водоносного горизонта, м;

h – мощность слоя воды в скважине после откачки, м;

Н_вв – напор над подошвой верхнего водоупора, м;

Н_нв – напор над подошвой нижнего водоупора, м;

а.о.у. – абсолютная отметка устья скважины, м;

а.о.п.у. – абсолютная отметка пьезометрического уровня вод, м;

а.о.д.у. – абсолютная отметка динамического уровня напорных вод, м;

а.о.к.н.в. – абсолютная отметка кровли нижнего водоупора, м.

Абс. отм. устья 42,5 м;

Абс. отм. пьез. уровня 39,6 м;

Абс. отм. динам. уровня 36,1 м;

Абс отм. кровли нижнего водоупора 13,4 м;

Найти: S, h; глубину залегания УГВ; Н_нв; абс. отм. подошвы верхнего водоупора; m; R; q

Находим пропущенные в варианте значения.

Определяем понижение уровня подземных вод, для этого из статического уровня вычитаем динамический уровень, то есть: S = 39,2 – 36,1 = 3,5 м.

Определяем столб воды в скважине после откачки h, для этого из абсолютной отметки динамического уровня вычитаем абсолютную отметку кровли нижнего водоупора: h = 36,1 – 13,4 = 22,7 м.

Определяем глубину залегания УГВ, для этого из абсолютной отметки устья вычитаем абсолютную отметку пьезометрического уровня, то есть: 42,5 – 39,6 = 2,9 м.

Определяем напор над подошвой нижнего водоупора, для этого абсолютной отметки статического уровня вычитаем абсолютную отметку кровли нижнего водоупора: 39,6 – 13,4 = 26,2 м.

Абсолютную отметку подошвы верхнего водоупора определяем как разность абсолютной отметки пьезометрического уровня и высоты напора над подошвой верхнего водоупора: 39,6 – 14,2 = 25,4 м.

Мощность водоносного пласта вычисляют как разность абсолютных отметок подошвы верхнего и кровли нижнего водоупоров:

Вычисляем радиус депрессионной воронки:

Определяем приток воды в совершенную скважину, вскрывшую напорные воды по формуле:

Вывод: S = 3,5 м; h = 22,7 м; глубина УГВ 2,9 м; Н_нв=26,2 м; абс. отм. подошвы верхнего водоупора25,4 м; m = 12,0 м; R=108,4 м; q=624 м 3 /сут

Определить приток грунтовой воды к совершенной канаве (траншее, дрене) с 2-х сторон и с одной стороны. Привести схематический рисунок канавы с гидрогеологическими параметрами (рисунок 10). После определения притока рассчитайте величину водопроводимости, удельный дебит, охарактеризуйте грунт по водопроницаемости (величине К_ф). Данные для расчётов приведены в таблице 11.

Пример решения задачи для варианта №0

Рисунок 10 – Схема для расчёта притока воды к совершенной канаве: а) стандартная; б) для конкретных условий

Абс. отм. поверхн. = 65,2 м;

Абс. отм. динам. уровня = 61,7 м;

Приток безнапорной воды к совершенной канаве (дрене) с 2-х сторон определяется по формуле:

В практике приток воды к канаве или траншее рассчитывают в начале в виде единичного расхода q с 2-х сторон или с одной стороны. Это количество воды, приходящееся на 1п.м. длины выработки:

(с 2-х сторон), а затем единичный расход умножают на длину выработки. Канавы, траншеи обычно входят в систему дренажных устройств.

По разности абсолютных отметок статического и динамического уровней определим понижение уровня при откачке:

Определим высоту воды в канаве (дрене) после откачки

Определяем приток воды к канаве (дрене) с 2-х сторон, подставляя в формулу числовые значения параметров:

а с одной стороны приток будет в два раза меньше – 247,10 м 3 /сут.

Определяем грунты по водопроницаемости:

К_ф = 5,5 м/сут – средневодопроницаемые грунты (водоносные пески).

Судя величине удельного дебита, который равен

а при пересчёте на один час 160,8 : 24 = 6,8 м 3 /час, канава является недостаточно водообильной (т. к. q > 7,3 м³/час).

Вывод: Q = 494,20 м 3 /сут; q = 160,80 м 3 /сут; К_в = 13,2 м 2 /сут

Контрольные вопросы к разделу «Основы гидрогеологии»:

— Приведите значение показателей физического состояния воды.

— Действие каких факторов оказывают влияние на формирование химического состава подземных вод?

— Что показывает величина концентраций ионов водорода? Привести характерные ее значения в подземных водах.

— С чем связано возникновения агрессивности вод? Виды агрессии.

— Что такое гидроизогипсы, гидроизопьезы, гидроизобаты?

— Что такое напорный и безнапорный водоносный горизонт?

— Как определить направление фильтрационного потока?

— Что такое совершенный и несовершенный колодец?

— Что такое артезианский и грунтовый колодец?

— Виды несовершенства водозоборных колодцев.

— Что такое коэффициент фильтрации?

— Способы определения коэффициента фильтрации?

— Что такое дебит, единичный приток?

2 ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

2.1 Лабораторная работа «Определение водных свойств грунтов»

2.1.1 Теоретическая часть

Все геологические образования (горные породы, осадки, почвы) могут быть основаниями для различных сооружений (гражданских, промышленных, гидротехнических), средой, в которой строятся сооружения (метро, тоннели, каналы), и, наконец, могут быть материалами, из которых сооружения (плотины, насыпи, дамбы) создаются. Во всех этих случаях геологические образования называют грунтами.

Следовательно, под грунтом понимают любую горную породу, осадок или почву, имеющую отношение к инженерному сооружению, либо как его основание, либо как среда, либо как материал.

Свойства горных пород определяются условиями их образования и обстановкой, в которой они находятся после образования. В практике инженерно-геологических исследований широко распространено деление горных пород (грунтов) на три вида: скальные, полускальные, рыхлые.

К скальным относятся магматические (гранит, диорит, сиенит и т.д.) и метаморфические породы (кварцит, сланцы и т.д.), а также осадочные породы значительной прочности (кремнистые песчаники, конгломераты и брекчии с прочным цементом, известняки и доломиты).

К числу полускальных обычно относят трещиноватые, сильно выветрелые скальные породы, а также такие осадочные как гипс, ангидрит, песчаники со слабым цементом, мел, ракушечник и т.д.

В группу рыхлых пород входят разнообразные обломочные отложения (гравий, галечники, пески, супеси, суглинки) и глины.

Основные свойства грунтов

Плотность грунта – это отношение массы грунта (включая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему:

Плотность частиц грунта (ρ_s) – это отношение массы сухого грунта к объему его твердой части.

Естественная влажность – количество воды в порах грунта в естественных условиях; представляет собой отношение веса воды к весу минеральных частиц в данном объеме грунта в процентах. Естественная влажность определяется по формуле:

Влажность, соответствующая полному заполнению всех пор грунта водой, называется полной влагоемкостью и определяется по формуле:

В естественных условиях естественная влажность не всегда соответствует полной влагоемкости. В подобных случаях характеристикой степени заполнения пор водой служит степень влажности грунта – отношение объема пор, заполненных водой, к общему объему пор в данном объеме грунта. Определяется по формуле:

где ρ_ω — плотность воды, г/см 3

2.1.2 Задания для лабораторных работ

Масса образца грунта объемом 50 см 3 при естественной влажности равна g (г), после сушки на воздухе стала g₁ (г), а после полного высушивания в термостате – g₀ (г). Объем минеральной части грунта равен V_S (см 3 ).

Вычислите следующие показатели: плотность частиц грунта, естественная влажность, объемная влажность, плотность, полная влагоёмкость, коэффициент пористости, плотность сухого грунта, степень влажности, гигроскопическая влажность, пористость.

Пример решения задачи для варианта № 0

Найти: ρ_s, ω_о ω_v, ρ, ω_max, е, ρ_d, S_r, n

Плотность частиц грунта ρ_s равна отношению массы сухого грунта к объему его твердой части. Следовательно,

где g₀ – масса сухого грунта, г;

Естественная влажность определяется по формуле:

Объемную влажность можно определить из выражения:

ρ = g / V = 87,52 / 50 = 1,75 г/см 3

где ρ_s – плотность частиц грунта, г/см 3 ;

е – коэффициент пористости;

Плотность сухого грунта:

2.2 Лабораторная работа «Вычисление классификационных показателей горных пород»

2.2.1 Теоретическая часть

Гранулометрический состав грунтов. Под гранулометрическим составом понимают процентное содержание частиц различного размера, слагающих рыхлую породу. Группы частиц более или менее одинакового размера называются фракциями.

Результаты гранулометрического анализа для наглядности изображаются в виде суммарных кривых в полулогарифмическом масштабе. Кривая гранулометрического состава позволяет определить степень неоднородности по соотношению

Пластичность грунтов – способность глинистых пород изменять свою форму (деформироваться) под действием внешних сил без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации новую форму после прекращения действия внешних сил. В инженерно-геологической практике пластичность глинистых пород характеризуется пределами пластичности.

Консистенция грунтов. Из характеристики пределов пластичности следует, что состояние глинистых пород меняется в зависимости от степени увлаженения. Такое изменение состояния глин при увлажнении называется изменением их консистенции.

Липкость – способность грунтов при определенном содержании воды прилипать к рабочим органам землеройных механизмов. Проявляется липкость при влажности выше нижнего предела пластичности.

Набухание и усадка. Глинистые породы при увлажнении увеличиваются в объеме – набухают, а при уменьшении влажности происходит уменьшение их объема – усадка. Количественно величина набухания выражается давлением набухания, влажностью набухания или увеличением объема образца породы. Усадка характеризуется уменьшением объема или длины высыхающего образца, влажностью на пределе усадки.

Размокание глинистых пород. Под размоканием понимается предельная степень набухания, когда порода распадается в воде на составные элементы, превращаясь в бесформенную массу, чаще всего в густую суспензию.

2.2.2 Задания для лабораторных работ

По приведенным в таблице 13 показателям физико-механических свойств вычислите классификационные характеристики грунта и дайте его наименование по СНиП II-15–74.

Пример решения задачи для варианта № 0

Найти: κ_saf, κ_s

По происхождению брекчия – осадочная сцементированная горная порода. Анализируя показатели физико-механических свойств, отмечают, что прочность брекчии при сжатии в водонасыщенном состоянии равна 16,4 МПа, следовательно, по СНиП II-15–74 (приложение Д) грунт относится к скальным породам средней прочности.

Вычисляют коэффициент размягчаемости

и степень выветрелости

Используя все классификационные показатели, дают грунту наименование, используя приложение Д.

Вывод: грунт скальный, средней прочности, размягчаемый, осадочного происхождения.

По приведенным в таблице 14 результатам ситового анализа несвязного грунта до и после испытания на истираемость, постройте интегральную кривую зернового состава, определите степень неоднородности, коэффициент выветрелости и дайте наименование грунта по этим показателям.

Таблица 14 – Исходные данные к заданию 13

Пример решения задачи для варианта № 0

Для установления грунта по зерновому (гранулометрическому) составу последовательно определяют суммарное содержание частиц (%), начиная от наиболее крупных фракций, и сравнивают его с табличными значениями: крупнее 200 мм – 4%, или менее 50%, значит, грунт не валунный; крупнее 10 мм – (4+5+9+28)=46%, или менее 50%, значит грунт не галечниковый; крупнее 2 мм – (46+33+15)=94%, или более 50%, следовательно, грунт гравийный (с учетом преобладания окатанных частиц).

Для построения интегральной кривой зернового состава вычисляют суммарное содержание частиц (%), начиная от самых мелких фракций, и результаты сводят в таблицу 15.

Таблица 15 – Содержание частиц в грунте

Дата добавления: 2014-12-17 ; просмотров: 5409 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

• ← Мощность беспроводного пылесоса как выбрать
• Мощность водоносного слоя как определить →