Гидрогеологические расчеты движения подземных вод
Министерство
транспорта РФ
ФГОУ
ВПО НГАВТ
Кафедра
Г и ВИ
Расчетно-графическая
работа по дисциплине «Гидрогеология»
на
тему:
«Гидрогеологические
расчеты движения подземных вод»
Новосибирск
2011
Содержание
Введение
Карта
гидроизогипс
Расход
потока грунтовых вод при установившемся движении в однородных пластах
Фильтрационный
поток между двумя скважинами при постоянной мощности водоносных слоев
Фильтрационный
поток между двумя скважинами при переменной мощности водоносных слоев фильтрация
воды через однородную прямоугольную перемычку
Расход
воды из одиночной совершенной скважины
Приток
воды к группе совершенных водосбросных скважин
Приток
воды в строительные котлованы
Литература
поток грунтовый пласт
фильтрация
Введение
Гидрогеология - это наука, которая изучает
подземные воды планеты их закономерности распространения в земной коре, условия
залегания, свойства и состав, взаимодействие с горными породами, а также
условия и возможности их хозяйственного использования с учетом охраны окружающей
среды. Основным объектом использования гидрогеологии являются подземные воды.
Цель работы состоит в том, что по результатам
гидрогеологической разведки требуется определить гидрогеологические
характеристики участка местности, на котором проектируется строительство
поселка городского типа. Для этого необходимо решить некоторые задачи,
связанные с движением грунтовых вод.
Карта гидроизогипс
По карте гидроизогипс решаются важные
практические задачи: проектирование водоснабжения, разработка осушительных
мероприятий, выбор площадок под промышленные и гражданские сооружения и другое.
Для получения сведений, необходимых для
построения карты, обычно бурят большое число специальных скважин равномерно
расположенных по всей территории, кроме этого могут использоваться существующие
скважины, колодцы, родники и водомерные посты на реках. глубины залегания
грунтовых вод замеряют специальными приборами. Полученные при замерах глубины
залегания пересчитывают на абсолютные или относительные высоты по формуле:
(2.1)
где zугв - глубина залегания
грунтовых вод;з - высота устья скважины;з - глубина залегания воды.
Вычисленные высоты уровней залегания
грунтовых вод наносят на топографическую основу и методом интерполяции строят
гидроизогипсы. При интерполировании удобно пользоваться палеткой на кальке,
состоящей из системы параллельных линий, проведенных на расстоянии 10 мм. С
помощью полетки пропорционально делят отрезки, соединяющие точки, высоты уровня
которых подлежат интерполяции.
Линии, соединяющие точки с
одинаковыми высотами уровней грунтовых вод называются гидроизогипсами.
В данной расчетно-графической ой
работе требуется построить карту гидроизогибс в масштабе 1:5000, если известно,
что при выполнении разведочных работ пробурено 12 скважин, расположенных на
расстоянии 350 м друг от друга. Определены высоты устьев скважин, глубины
залегания уровней грунтовых вод.
Вычислив высоты уровней грунтовых
вод в скважинах по формуле 2.1, у каждой из скважин подписать слева от нее
номер, а справа виде дроби числа, где в числителе высота устья, а в знаменателе
высота уровня воды. По числам, стоящим в числителе методом интерполирования с
помощью полетки провести горизонтали ( линии равных высот) через 1 метр.
Соответственно, интерполируя по числам, стоящим в знаменателе, провести
гидроизогипсы. На рисунке 1 показана карта гидроизогипс, где приняты следующие
условные обозначения:
_________60_________ горизонтали
-------------34-------------- гидроизогипсы
∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙-∙- гидроизобата
для hз =23 м
→→→→→→→→→→→ направление
потока
Направление движения потока
грунтовых вод показывается линией, перпендикулярной гидроизогипсам в сторону
уменьшения высот УГВ.
Гидроизобата - это линия,
соединяющая точки с одинаковыми глубинами залегания. Гидроизобата проводится по
точкам пересечения горизонталей и гидроизогипс с разностью высот равных hз.
Гидравлический уклон потока грунтовых вод для любого участка вычисляется
делением разности высот двух смежных гидроизогипс на кратчайшие расстояния
между ними, взятые в масштабе карты.
По карте гидроизогипс решить
следующие задачи:
Показать направления движения
грунтовых вод от скважин №6 и №8.
Провести гидроизогибпу с глубиной
залегания hз = 23 м.
Определить глубину залегания УГВ в
точке между скважинами №5 и №6.
Определить максимальный и
минимальный гидравлический уклон.
Рекомендовать места расположения
скважин или колодцев для питьевого водоснабжения поселка.
Построить вертикальный разрез по
линии скв.2 - скв.7 - скв.12.(Рис 2)
Расход потока грунтовых вод при
установившемся движении в однородных пластах
Скважины №8 и №11 пробурены до
горизонтального водоупора в среднезернистых песках . Используя карту
гидроизогипс и исходные данные табл.1.1. определить единичный расход и расход
фильтрационного потока шириной В=300 м.
Построить вертикальный разрез приняв
горизонтальный и вертикальный масштабы 1:500.
на вертикальном разрезе построить
кривую депрессии, вычислив мощности водоносного горизонта через 100 метров.
Единичный расход потока определяется
по формуле Ж. Дюпюи:
м2/сут (3.1)
где К - коэффициент фильтрации,
м/сут;, h2 - мощности водоносных слоев в скважинах №8 и №11, м;- расстояние
между скважинами, м.
Расход воды потока шириной В
соответственно:
м3/сут (3.2)
Координаты депрессионной кривой
вычислить по формуле:
м (3.3)
где x - расстояние от скважины №8
до соответствующей ему мощности водоносного горизонта h. х=100; 200; 300; 400
м
м
м
м
Фильтрационный поток между двумя
скважинами при постоянной мощности водоносных слоев
Скважины №5 и№9 пройдены до
водоупора и вскрыт водоносный горизонт, состоящий из трех слоев постоянной
мощности : m1 - галечник; m2 - песок; m3 - супесь. Используя приведенные в
таблице 1 исходные данные вычислить единичный расход потока и построить разрез
в масштабе 1:500 (Рисунок 4).
Единичный расход определить по
формуле:
м3/сут (4.1)
где m - общая мощность водоносного
горизонта (m = m1 + m2 + m3 = 43,5 м);
DН
- напор, вычисляемый как разность высот уровней воды в скважинах №5 и №9; ∆H=1,1м-
расстояние между скважинами, L=350;
Кср - средневзвешенное значение
коэффициента фильтрации водоносного горизонта.
м/сут (4.2)
Фильтрационный поток между двумя
скважинами при переменной мощности водоносных слоев
Определить единичный расход
фильтрационного потока между скважинами №4 и №7, пробуренными до водоупора.
Водоносный горизонт состоит из двух слоев (песок, галечник) переменной
мощности. Приняв обозначения. показанные на схеме, построить вертикальный
разрез.
Единичный расход определяется по
формуле:
где К1 и К2 - коэффициенты
фильтрации слоев;и m’2 - мощности слоя водоносных песков в скважинах №4 и №7;и
m’2 - мощности слоя галечников в скважинах №4 и №7;
Н1 и Н’2 - высоты уровней воды в
скважинах.= 0,3 ∙ h1 =14,4; m’1 = 0,3 ∙ h2 =15,3;= 14,4; m’2 =
15,3.
Фильтрация воды через однородную
прямоугольную перемычку
Определить единичный расход
фильтрационного потока через однородную прямоугольную перемычку из грунта,
расположенную на горизонтальном водоупоре, если известны:
коэффициент фильтрации грунта Кф =
4,8 м/сут;
толщина перемычки l = 12 м;
глубина воды перед перемычкой h1 =
5,0 м, за перемычкой h2 = 2,5 м.
Единичный расход фильтрационного
потока определяется по формуле:
м3/сут (6.1)
Построить депрессионную кривую на
вертикальном разрезе, определив координаты не менее трех точек
Для построения депрессионной кривой
использовать уравнение:
м (6.2)
где х - расстояние в метрах,
соответствующее глубине h (см. рис. 6).
м
м
м
м
м.
Расход воды из одиночной совершенной
скважины
Определить расход воды Q при откачке
из скважины №1, используя исходные данные в таблице 1. по формуле:
м3/сут (7.1)
где r0 - радиус скважины, r0
=0,15м;- глубина воды во время откачки, м;
м
где N - номер варианта.
В данном разделе курсовой работы
привести схему движения воды к одиночной скважине, показав на плане
гидроизогибсы через один метр.
Депрессионную кривую построить по
уравнению:
м
где Z - глубина фильтрационного
потока на расстоянии r от центра скважины.
м
м
м
Приток воды к группе совершенных
водосбросных скважин
Определить высоты депрессионной
поверхности при откачке воды из скважин 5, 6, 9, в скважинах 7, 8.
Составить схему притока воды к
группе совершенных скважин
Расчет произвести по формуле:
м (8.1)
где К - коэффициент фильтрации (
принять для всех вариантов
средневзвешенный К = 0,003 м/с);
Q0 - общий расход воды при откачке
из скважин 5, 6, 9 (Q0 = 2,3 м3/с);
r1, r2, r3 - расстояния от скважин
5, 6, 9 до скважин 7 и 8, определяются по
плану;
n - количество скважин, из которых
производиться откачка воды;
R - радиус влияния группы скважин на
область питания. R = 1100 м.
радиус влияния по определению Н.П.
Кусакина равен:
м (8.2)
где S - глубина откачки в центре
тяжести скважин.
м (8.3)
При построении депрессионной кривой
на вертикальном разрезе по линии 5-6-7-8, в центре тяжести 5, 6, 9 от
статического уровня грунтовых вод вниз отложить вычисленную по формуле 8.3
глубину откачки S. От водоупора вверх отложить в масштабе вычисленные по
формуле 8.1 высоты Z7 и Z8. Полученные точки соединить плавной линией. Депрессионную
кривую влево от центра тяжести показать симметрично.
Приток воды в строительные котлованы
Для защиты котлована от грунтовых
вод устраивается система из 20 водосбросных скважин, расположенных по кругу
радиусом 25 м. При проведении буровых разведочных работ определены:
Н - мощность водоносного горизонта Н
= 11 м;
К - коэффициент фильтрации К = 3
м/сут;- радиус влияния водосбросных скважин R = 280 м.
Требуется понизить уровень грунтовых
вод в пределах котлована до глубины = 4 м и определить общий расход в системе,
а также расход одной скважины.
где h - глубина потока грунтовых вод
во время откачки на расстоянии r от центра тяжести группы скважин.
Литература
Седых
В.А., Перфильев А.А., Грачев Е.Н. Методические указания по курсовой работе
«гидрологические расчеты движения подземных вод». - Новосибирск: НГАВТ, 2003.
Грачев
Е.Н., Седых В.А. Методические указания по курсовой работе по дисциплине
«Гидрогеология» - Новосибирск: НГАВТ, 1998.
Пешковский
Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология. - М.: Высшая школа, 1982 - 341 с.
Гордеев
П.В., Шемелина В.А., Шулякова О.К. Руководство к практическим занятиям по
гидрогеологии. - М.: Высшая школа, 1981 - 152 с.