Методы вычисления для понижения уровня грунтовых вод

Существует много методов понижения уровня грунтовых вод, и использование того или иного метода зависит от многих факторов: глубины фреатической поверхности, глубины и размеров выемки, глубины непроницаемого подстилающего слоя и характера грунта, причем особое значение имеют размеры частиц.

Таким образом, очевидно, что для работы в этой области необходимо иметь под рукой различные уравнения, касающиеся гидравлики грунтовой воды в скважинах и траншеях.

Практические советы:

1. Для вычислений влагопроводности водоносного горизонта никогда не пользуйтесь абсорбционным методом (известным как метод Лефрана) и для установившегося, и для переходного режима, т.к. получаемые величины всегда в 3-5 раз меньше фактических.
2. Поскольку работы почти всегда ведутся в фреатических пластах очень близко от поверхности, рекомендуется пробурить не менее трех скважин (достаточно пробить три иглофильтра в землю, на глубину до одного метра или немного больше под статическим уровнем), на различных расстояниях, равных или больше глубины нагнетательной скважины.
3. Для определения величины проницаемости с помощью этих трех иглофильтров в установившемся режиме можно воспользоваться методом Тьема для артезианских скважин (достаточно начать откачивание утром и измерить водопонижения на следующее утро).
4. С помощью этих трех иглофильтров можно провести несколько кривых s-lg r (зависимость изменения водопонижения от логарифма расстояния), работая, по крайней мере, с тремя производительностями, что позволяет вычислить радиусы влияния. Эти кривые служат для проверки, соответствуют ли фактической ситуации водопонижения, вычисленные с помощью различных уравнений.
5. Хотя работы почти всегда ведутся с незаконченными скважинами, требующих привлечения сложных методов вычислений, лучше анализировать данные, полученные для законченных скважин (проще методы анализа); действительно, и испытательные скважины, и скважины для обезвоживания грунта являются скважинами одного типа, и следовательно, найденная таким образом величина T (проницаемость), не будучи фактической величиной, может, тем не менее, дать хорошие результаты.
6. Хотя работы почти всегда ведутся в фреатических пластах, удобнее пользоваться уравнениями Тьема для водоносных горизонтов, поскольку они проще; действительно, если использовать артезианские уравнения для фреатических пластов, полученные значения водопонижения будут меньше фактических значений; это различие можно рассматривать как коэффициент запаса для проектировщика.
7. Если необходимо выполнить узкие и очень длинные выемки, то, как говорит теория, скважины должны быть пробурены даже после концов выемки, с учетом того, что две крайних точки являются критическими точками, где водопонижение очень мало. Однако после того как определена производительность откачивания из грунта, необходимая для получения требуемого водопонижения и, следовательно, количество потребных скважин, лучше расположить скважины на расстояниях, изменяющихся логарифмически, начиная от центральной точки выемки. В этом случае, по мере приближения к крайним точкам, скважины будут все ближе и ближе друг к другу.

Проблемы, связанные с перехватом грунтовой воды, можно анализировать, рассматривая либо переходный, либо установившийся гидрологический режим. В переходном гидрологическом режиме конус влияния во время откачивания расширяется, а в установившемся гидрологическом режиме конус депрессии приобретает форму, которая остается неподвижной во времени. Как правило, анализ осуществляется, главным образом на установившихся гидрологических режимах.

Когда планируются работы по перехвату воды, рассматривается только установившийся гидрологический режим, т.к. дренажные системы обычно осуществляют дренаж и откачивание в течение длительного времени. При этих условиях достигается установившийся гидрологический режим. При изучении гидравлики грунтовой воды, когда ведется теоретическое обсуждение проблемы, принимаются некоторые общие упрощения. Например:

1. Течение воды считается ламинарным, что делает применимым закон Дарси.
2. Водоносный горизонт не имеет своего потока, и поэтому его поверхность горизонтальна.
3. Глубина водоносного горизонта считается постоянной.
4. Водоносный горизонт считается непрерывным, гомогенным и изотропным.
5. Водоносный горизонт считается бесконечным по протяженности.
6. Скорость потока неизменна по глубине и, следовательно, эквипотециальные поверхности представляют собой вертикальные прямые линии.
7. Вертикальная составляющая скорости считается равно нулю, т.е. линии потока являются горизонтальными прямыми.
8. КПД скважины или точек перехвата равен 100% и, следовательно, нет различий между потерями на трение между скважиной и водоносным горизонтом.
9. Кривая депрессии в водоносных горизонта сливается без разрывов с пьезометрической поверхностью и с осью скважины.

Как нетрудно догадаться, эти условия в природе встречаются редко; а практике гидравлические характеристики могут изменяться в пространстве.