Статья: Гидродинамический метод расчетов водозаборных сооружений

Далее для наглядности будем действовать простым подбором, хотя это уравнение решается относительно достаточно просто. Для первого приближения примем, например, = 10 м. Тогда = 3.16×10⁴ / (7.69 + 3.78) = 2.76 тыс. куб.м/сут, т.е. две скважины в сумме дадут только 5.5 тыс. куб.м/сут !

Что делать? Конечно же, "раздвигать" скважины. Примем = 50 м: = 3.16×10⁴ / (7.69 + 2.17) = 3.2 тыс. куб.м/сут. Мало!

Разводим скважины еще дальше = 100 м: = 3.16× 10⁴ / (7.69 + 1.47) = 3.45 тыс. куб.м/сут. Все равно мало!

Придется сообразить, что двумя скважинами можно получить заявленный дебит 8 тыс. куб.м/сут только в том случае, если они не будут взаимодействовать между собой, т.е. если , что достижимо только, если . Это, в свою очередь, возможно только, если 440 м.

Итак, первый, самый простой вариант водозабора: две скважины на расстоянии 440 м (не менее) друг от друга.

Чтобы сделать водозабор компактнее, придется увеличивать количество скважин. Поэтому следующий вариант расчета - три равнодебитные скважины с дебитами = 2.67 тыс. куб.м/сут; для них самая компактная схема расположения - в вершинах равностороннего треугольника, т.е. = (рис. 1, а).

Рассуждая как в предыдущем случае, получим для трех скважин:

В этом уравнении только одно неизвестное - расстояние между скважинами; решение его дает ≈ 70 м. Как видно, этот вариант расстановки уже существенно компактней.

Ясно, что далее можно рассмотреть четыре скважины - в вершинах квадрата со стороной (рис. 1, б) при дебите каждой скважины = 2 тыс.куб.м/сут и т.д. (рекомендуем студентам проделать это самостоятельно).

Рис. 1. Варианты возможной схемы водозабора

Важен общий вывод: в конкретном случае не существует некоей однозначно "правильной" схемы водозабора, можно предложить целую серию различных вариантов - либо много близкорасположенных скважин, либо мало, но достаточно удаленных. Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и недостатки; оптимальный вариант всегда выбирается с учетом некоторых дополнительных, "внешних" соображений - экономических, условий строительства, землепользования и т.п. Заметим также, что на возможную величину дебита эксплуатационной скважины накладываются также ограничения, связанные с характеристиками серийных насосов и фильтрового оборудования, допустимыми скоростями потока в прискважинной зоне и др.

Завершим рассмотрение этого примера анализом источников формирования эксплуатационного водоотбора. В связи с быстрым наступлением стационара и небольшим размером депрессионной воронки (радиус питания, как мы можем судить по величине фактора перетекания, не превышает 400-500 м) можно исключить из анализа явно второстепенную и кратковременно проявляющуюся величину упругих естественных запасов основного, подольско-мячковского горизонта.

В естественных условиях по всей площади днища долины (пойменные и надпойменные террасы) происходит разгрузка потока из основного горизонта восходящим перетеканием в аллювиальный водоносный горизонт (рис. 2); естественная разность напоров в этих горизонтах составляет 0.5 - 1.5 м.

Рис. 2. Принципиальная балансово-гидродинамическая схема

При эксплуатационном понижении напоров основного горизонта практически по всей площади воронки интенсивность разгрузки уменьшается, а в центральной части депрессии прекращается полностью. Суммарное сокращение расхода естественной разгрузки характеризует долю использования естественных ресурсов основного горизонта.

В зоне полной инверсии разгрузки на некоторой площади возникнет перетекание обратного направления - из аллювия в основной горизонт, что означает появление в балансовой структуре водоотбора привлекаемых ресурсов для основного горизонта.

Однако, обязательно нужно задуматься и понять: в аллювиальном горизонте тоже нарушились естественные балансовые условия (хотя из него и нет водоотбора).

- Во-первых, сократилось ранее существовавшее питание в виде перетекания из известняков; уже один этот факт неминуемо вызовет определенное снижение уровней в аллювии (должен уменьшиться градиент напора в потоке к реке).

- Во­ вторых, нужно чем-то обеспечивать возникшее перетекание в известняки. Чем? Сначала расходуются просто емкостные запасы аллювия, в результате чего в нем продолжает развиваться понижение уровней; в какой- то момент понижение достигает уреза р.Москвы, начинается инверсия естественной разгрузки из аллювия в реку, которая в итоге на определенном участке приводит к возникновению притока из реки в аллювиальный пласт (т.е. в общей балансовой схеме появляются привлекаемые ресурсы для аллювиального горизонта).

После завершения описанной перестройки естественной балансово-гидродинамической системы картина понижений стабилизируется окончательно и водоотбор может продолжаться теоретически неограниченно долго. Как же будет выглядеть балансовое уравнение водоотбора? Студентам полезно попытаться составить его самостоятельно, прежде чем продолжить чтение этого конспекта.

.

Как ни обидно, но возникшее перетекание из аллювия в эксплуатируемый горизонт известняков в это уравнение не входит! Весь водоотбор в стационарном режиме компенсируется:

1) естественными ресурсами основного эксплуатируемого горизонта (расход сокращения естественной разгрузки в аллювий)

2) естественными ресурсами смежного аллювиального горизонта (расход сокращения разгрузки в р.Москву -

но за вычетом расхода п.1!)

3) привлекаемыми ресурсами в аллювиальный горизонт (расход вызванного притока в аллювиальный горизонт из р.Москвы).