19.4.2. Определение притока подземных вод (ч. 1)

Приток подземных вод к водопонизительной (дренажной) системе следует определять по формуле

где Q — полный приток подземных вод к контурной, иди односторонний приток к лилейной водопонизительной системе, м³/сут; k — коэффициент фильтрации, м/сут; h — толщина водоносного слоя при напорной фильтрации, или средняя глубина потока, равная (Н + у)/2, при безнапорной фильтрации, м (здесь H — напор подземных вод в водоносном слое, м; y — напор в расчетной точке, м); S — понижение уровня подземных вод в расчетной точке, м; Φ — фильтрационное сопротивление.

При установившемся режиме величину Φ определяют по формулам табл. 19.18.

№ схемы	Схема	Расчетная формула
1	Совершенная или несовершенная контурная система; приток — в зависимости от понижения в заданной точке; при безнапорной или напорной фильтрации	Для кольцевой системы ; для неполнокольцевой системы , где R — радиус депрессии, м; l — приведенный радиус водопонизительной системы, м; х — расстояние от центра контурной системы до расчетной точки вне контура (при расположении расчетной точки на контуре или внутри него х = r), м; lc — длина контура неполнокольцевой водопонизительной системы, м
2	Совершенная или несовершенная линейная система; приток — в зависимости от понижения в заданной точке; при безнапорной или напорной фильтрации	Φ = (R – x)/l, где х — расстояние от оси линейной системы до расчетной точки, м; l — длина линейной системы, м
3	Кольцевой дренаж в кровле водоносного слоя, содержащего напорные воды; приток при S = Sc = H – h	Для кольцевого дренажа ; для неполнокольцевого дренажа , где yc — радиус дрены, м; Sc — понижение на контуре
4	Кольцевой несовершенный дренаж в водоносном слое, содержащем безнапорные воды; приток при S = Sc = H – yc	Для кольцевого дренажа ; для неполнокольцевого дренажа где yc – напор на контуре (уровень воды в дрене), м
5	Линейный дренаж в кровле слоя, содержащий напорные воды; S = Sc = H – h
6	Линейный несовершенный дренаж в слое, содержащем безнапорные воды; приток при S = Sc = H – yc
7	Котлован (пластовый дренаж), вскрывающий напорный водоносный слой	При r/h ≥ 0,5 при r/h < 0,5
8	Котлован (пластовый дренаж в безнапорном водоносном слое)	При r/y ≥ 0,5 ; при r/y < 0,5 где у — напор в котловане, м
9	Траншея (пластовый дренаж), вскрывающая напорный водоносный слой	При b/h ≥ 0,5 Φ = (L + 0,44 h)l; при b/h < 0,5 ; где b — половина ширины траншеи, м; L — расстояние от траншеи до области питания, м
10	Траншея (пластовый дренаж) в безнапорном водоносном слое	При b/y ≥ 0,5 ; при b/y < 0,5 . где n — заложение откоса

Радиус депрессии R определяется в зависимости от условий питания подземных вод и вида водопонизительной (дренажной) системы. Для длинных линейных водопонизительных (дренажных) систем R — это расстояние от оси системы до границы области питания:

При двустороннем притоке к длинным линейным водопонизительным системам (устройствам) приток Q определяют раздельно с каждой стороны (в зависимости от соответствующих расстояний до областей питания) и суммируют.

Для контурных и коротких линейных дрен R определяется по формулам табл. 19.19 в зависимости от условий питания подземных вод.

№ схемы	Расчетная схема	Область применения формулы	Расчетная формула
1		Водоносный слой, ограниченный одной линейной границей области питания	R = 2L1
2		Водоносный слой, имеющий две линейные взаимно перпендикулярные границы: а — области питания; б — водонепроницаемой области	Для условий а ; для условий б
3		Водоносный слой, имеющий две линейные параллельные границы: а — области питания; б — водонепроницаемой области	Для условий а ; для условий б
4		Неограниченный водоносный слой, питание которого происходит путем инфильтрации поверхностных вод интенсивностью р
5		Содержащий напорные воды неограниченный водоносный слой, питание которого происходит путём перетекания воды из лежащего выше слоя	. где k1 — коэффициент фильтрации разделяющего слоя

При сравнительно непродолжительных и небольших понижениях уровня подземных вод (до 5—10 м) и отсутствии данных об источниках и условиях питания подземных вод, но при хорошо изученных фильтрационных свойствах грунтов радиус депрессии может быть определен по формулам:

при безнапорной фильтрации

;

(19.3)

при напорной фильтрации

.

(19.4)

Приведенный радиус, водопонизительной системы r, м, определяется по следующим формулам:

для контурной водопонизительной системы с соотношением сторон, равным или менее 10,

,

(19.5)

где А — площадь, ограниченная водопонизительными устройствами;

для контурной системы с соотношением сторон более 10 или для коротких линейных дрен (при l < 2L для контурной системы l — ее большая сторона)

для длинной линейной системы (l ≥ 2L)

для групповой водопонизительной системы из равнодебитных скважин, не приводящейся к схеме круга или прямой линии,

,

(19.8)

где ρ — расстояния от водопонизительных скважин до расчетной точки, м.

Пример 19.1. Определить приток при установившемся режиме к контурной водопонизительной системе при понижении уровня подземных вод, необходимом для производства строительных работ, и расположенном вблизи устья реки котловане (рис. 19.21) размерами поверку 78×68 м, по дну 18×28 м, глубиной 14 м. Расстояние от реки до котлована L₁ = 400 м; расстояние от водоема, в который впадает река, до котлована L₂ = 700 м; коэффициент фильтрации I водоносного слоя k₁ = 10 м/сут; удельный вес грунта γ₁ = 17,65 кН/м³; коэффициент фильтрации II водоносного слоя k₂ = 20 м/сут; область питания II водоносного слоя находится на расстоянии R₂ = 360 м; при напоре на кровлю водоразделяющего слоя H₂ = 24 м; удельный вес грунта водоразделяющего слоя γ_ωr = 19,61 кН/м³.

Решение. Водопонизительные скважины располагаем на расстоянии 2 м от бровки котлована по прямоугольному контуру со сторонами 72 и 82 м. Приведенный радиус системы по формуле (19.5)

м.

Радиус влияния контурной системы для I водоносного слоя по формуле схемы 2, а (см. табл. 19.19)

м.

Требуемое понижение уровня подземных вод в I водоносном слое принимаем на 1 м ниже дна котлована, т.е. S₁ = 13 м. Требуемое понижение напора во II водоносном слое принимаем из условия, чтобы остаточный напор на кровлю водоносного слоя уравновешивался давлением водоупорного слоя и залегающего над ним грунта, составляющим 17,65·6 + 19,61·4 = 184,3 кПа, что эквивалентно напору 184,3/9,81 = 18,8 м. Отсюда S₂ = 24 – 18,8 = 5,2 м. Значение Φ находим по формуле схемы I табл. 19.18:

для I водоносного слоя

;

для II водоносного слоя

.

Значение h в I водоносном слое

h₁ = [18 +(18 – 13)]/11,5 м.

Приток подземных вод определяем по формуле (19.1):

 м³/сут.

Пример 19.2. Определить приток подземных вод к несовершенному кольцевому дренажу, заглубленному на 4 м в безнапорный водоносный слой, питающийся за счет инфильтрации поверхностных вод. Дано: H = 10 м; k = 12 м/сут; ρ = 0,002 м/сут; размеры дренажной системы и плане 40×60 м; r_h = 0,5 м.

Решение. Определяем приведенный радиус дренажной системы по формуле (19.5):

м.

Радиус влияния дренажной системы по формуле схемы 4 табл. 19.19 будет:

м.

Фильтрационное сопротивление находим по формуле схемы 4 табл. 19.18:

Находим значение h:

h = (10 + 6)/2 = 8 м.

Приток к дренажной системе вычисляем по формуле (19.1):

м/сут.