Описание движения подземных вод к вертикальным и горизонтальным дренам, радиус влияния и область питания дрен.

Теория движения подземных вод разработана применительно к определению притока воды к вертикальным (скважины, колодцы, щурфы и стволы шахт) и горизонтальным (осушительные канавы, штреки ит.д.) водозаборам.

Вертикальные водозаборы любого назначения, вскрывающие грунтовые и безнапорные межпластовые воды, называются грунтовыми колодцами, а напорные – артезианскими колодцами.

Различают совершенные и несовершенные колодцы. Совершенные доведены до водоупора и имеют проницаемые стенки в пределах всего пласта от подошвы его до динамического уровня воды в колодце.

Грунтовый совершенный водозабор. При откачке уровень воды понизится на величину S. Вокруг колодца уровень воды примет форму депрессионной воронки. Расстояние, на котором сказывается понижение уровня воды, называется – радиусом влияния колодца. Количество притекающей к колодцу воды определяется по формуле:

1,36k (2H - S)

Q = ---------------------;

lgR – lgr

где k – коэффициент фильтрации, м/сут;

Н – мощность водоносного слоя, м;

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

r – радиус водозабора (колодца), м.

Из формулы видно, что приток воды в колодец будет тем больше, чем больше коэффициент фильтрации, мощность пласта, понижение уровня, радиус колодца и чем меньше радиус влияния. Величина радиуса влияния зависит от продолжительности откачки воды. Предельной величиной является расстояние от колодца до области питания. Границами области питания служат:

- область выхода водоносного слоя на поверхность;

- река;

- озеро;

- крупное обводненное тектоническое нарушение и др.

Артезианский совершенный водозабор. При откачке воды из артезианского совершенного водозабора вода поступает в него со всех сторон в пределах пласта мощностью m. Уровень воды понижается и устанавливается на высоте h от водоупорного ложа. Приток воды рассчитывается по формуле:

2,73kmS

Q = -----------------.

lgR – lgr

Дебит колодца при понижении уровня на 1м называется удельным дебитом q. Практикой установлено, что прямолинейная зависимость между Q и S имеет место при небольших значениях S, при больших выражается кривой.

Q 2,73km

q = --- = -----------------.

S lgR – lgr

Приток воды в несовершенный водозабор меньше, чем в совершенный. Величина притока зависит от длины и положения фильтра в колодце.

При полусферической форме дна:

Q = ПdSk.

При плоской форме дна:

Q = 2dSk.

Горизонтальная канава. Может быть совершенной и несовершенной. Величина притока воды с одной стороны (B – длина канавы, м):

H² – h²

Q = kB ------------ или

2R

H + h

Q = kB ------------ J.

2

При двустороннем притоке Q удваивается.

Вопросы для самоконтроля

1. Почему закон Дарси называют законом линейной фильтрации?

2. Чем отличается совершенный грунтовый или артезианский водозабор от несовершенного?

3. По каким формулам надежнее определяется коэффициент фильтрации песчаных и скальных пород?

4. Нарисуйте схему грунтового водозабора.

5. Нарисуйте схему артезианского водозабора.

Тема 5.4. Факторы, влияющие на обводнённость горных предприятий, методы определения водопритоков в горные выработки, гидрогеологическая классификация месторождений, осушение шахтных и карьерных полей [7, 8, 11, 13, 16, 24].