ГЕОМЕХАНИКА

Гидрогеологические расчеты для санитарного обоснования местоположения скважины и границ второго пояса зоны санитарной охраны (часть 1)

Для определения местоположения разведочно-эксплуатационной скважины и гидрогеологического обоснования границ второго пояса зоны санитарной охраны могут использоваться известные решения различных гидродинамических схем, применяемые в зависимости от условий питания скважины и характера источника загрязнения.
Когда действительная скорость воды в естественном неограниченном и однородном подземном потоке, питающем водозаборную скважину, невелика (<0,01 м/сутки), то зависимость между расстоянием и временем движения воды от выбранной точки потока до действующей скважины может быть выражена уравнением¹

где R_x — расстояние от выбранной точки потока до действующей водозаборной скважины в м; t — время движения воды от этой точки до скважины в сутках; Q — дебит скважины в м³/сутки; Н — мощность водоносного горизонта в м; μ — активная пористость водоносных пород.

Уравнение (VII.1) получено для водоносного горизонта постоянной мощности, т. е. справедливо для артезианского горизонта. Однако оно может быть использовано и при заложении скважины на грунтовые воды при условии, что мощность горизонта грунтовых вод значительно превосходит понижение уровня воды в скважине и отсутствует подсасывание скважиной воды из реки или других открытых водоемов.

Приведенное уравнение позволяет определить расстояние между проектируемой скважиной и очагами загрязнений, а также положение границ второго пояса зоны, когда необходимо исключить влияние на качество воды в скважине только неустойчивых загрязнений (бактериальных, радиоактивных и т. д.). Для условий, когда действительная скорость естественного подземного потока велика (>0,01 м/сутки), Е. Л. Минкин (1965-б) получил уравнения и разработал графики, при помощи которых можно определить время движения воды от любой точки, находящейся в пределах контура области питания, до действующей водозаборной скважины.

Если при установлении местоположения проектируемой скважины и границ второго пояса зоны санитарной охраны, кроме устранения влияния на качество воды в скважине неустойчивых загрязнений, необходимо также исключить влияние источников, содержащих устойчивые химические загрязнения, то в условиях естественного подземного потока критерием для этого является положение контура области питания этой скважины (рис. 30).

Ширина области питания скважины B₁ имеет предел

где q — естественный расход потока на единицу его ширины.

По данным В. Н. Щелкачева (1947), в поперечном сечении, проходящем через скважину перпендикулярно направлению движения естественного потока, ширина области питания В₂ равна

Однако для увеличения санитарной надежности водозаборной скважины границы второго пояса в направлении поперек естественного потока следует устанавливать, исходя из предельной ширины области питания, и проводить их не ближе расстояния R′₁ от скважины

Подставляя в последнее выражение значение В₁ и значение расхода естественного плоского потока q = k H_ср i, получаем

где k — коэффициент фильтрации водоносных пород в м/сутки; H_ср — средняя мощность водоносного горизонта в м; i — естественный уклон поверхности уровня подземных вод.

В поперечном сечении, проходящем через скважину перпендикулярно направлению движения естественного потока, расстояние от скважины до контура области ее питания равно

В направлении вниз по потоку от скважины граница второго пояса может быть установлена также не ближе радиуса питания скважины в этом направлении, который, согласно В. Н. Щелкачеву, равен

Сложнее установить границу второго пояса вверх по потоку грунтовых вод. В этом направлении граница области питания водозабора совпадает с водораздельной линией поверхности зеркала грунтовых вод.

Положение водораздела грунтовых вод может быть определено на основании данных гидрогеологической съемки и бурения разведочных скважин. Если же таких данных нет, то можно принять, что водораздел грунтовых вод совпадает с водораздельной линией современного рельефа поверхности земли.

Когда водораздельная линия поверхности грунтовых вод находится в нескольких или десятках километров от скважины, то не всегда следует расширять второй пояс зоны санитарной охраны до этой линии. Для ориентировочного установления границы второго пояса в указанном направлении можно использовать уравнение (VII.5), в которое входит время движения воды по линии тока СД, идущей через скважину по направлению движения естественного подземного потока (см. рис. 30).

Определить величину R′′′ по известному времени t из уравнения (VII.5) очень сложно, поэтому для каждого случая составляется график зависимости этих величин. Например, из скважины получают Q = 1000 м³/сутки воды из водоносного горизонта, сложенного среднезернистыми песками с коэффициентом фильтрации k=10 м/сутки; мощность водоносного горизонта H_ср=20 м, а естественный уклон подземного потока i = 0,002. По этим данным Можно определить время движения воды, например, для значений R′′′ = 200, 500, 1000, 2000, 3000 м. По полученным данным составляется график (см. табл. 12 и рис. 31), по которому можно определить значения величины R′′′ для интересуемого времени t после начала работы скважины. В рассматриваемой задаче величина принимается равной 25—50 годам и более в зависимости от назначения скважины или по санитарным соображениям.

Проектирование разведочно-эксплуатационных скважин для водоснабжения.
Белицкий А.С., Дубровский В.В., Издательство "Недра", 1968

http://www.geoda.ru/library/drilling/37/

Вернуться в раздел "Статьи"...