UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH
Download
Report
Transcript UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH
UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH
- RODZAJE, BUDOWA,
PROJEKTOWANIE
Wykład nr 5
„Systemy zaopatrzenia w wodę”
Ruch wód podziemnych – dopływ wody z warstwy
wodonośnej:
1. Wzór Darcy’ego (zjawisko filtracji)
Q k F i
gdzie: Q – wydatek filtracji
k – współczynnik filtracji
h dz
i
l
dx
- spadek hydrauliczny wyrażony różnicą wysokości
słupów wody lub różnicą ciśnień Δh na drodze l
(lub spadek ciśnienia dz na drodze dx)
h
QkF
l
lub
dz
QkF
dx
2. Dopływ wody do rowu otwartego lub drenu
- dopływ jednostronny wody do rowy na 1 m jego
długości:
dz
q k F i k z 1
dx
q
z dz dx
k
Całkując w granicach od x1 i z1 do x2 i z2 otrzymujemy:
z2
z1
x2
q
z dz
dx
kx
1
=>
1 2
q
2
z1 z 2 x2 x1
2
k
k z12 z 22
q
2 x2 x1
Podstawiając x1 = 0, z1 = h0; x2 = R, z2 = H oraz
uwzględniając dopływ obustronny do rowu otrzymujemy:
k 2
Q 2q H h02
R
3. Dopływ wody podziemnej do studni wierconej zupełnej
przy swobodnym (poziomym) zwierciadle wody
dz
Q k F i k 2 x z
dx
z2
z1
Q
z dz
2 k
x2
x1
dx
x
z 22 z12
x
Q
ln 2
2 k x1
Podstawiając x1 = r, z1 = h0; x2 = R, z2 = H
H 2 h02
H 2 h02
Q k
1,36 k
R
R
ln
lg
r
r
h0 H s0
2 Hs0 s02
Q 1,36 k
R
lg
r
4. Dopływ wody podziemnej do studni wierconej zupełnej
przy napiętym zwierciadle wody
dz
Q k F i k 2 x m
dx
z2
z1
Q
dz
2 m k
x2
x1
dx
x
z 2 z1
x
Q
ln 2
2 m k x1
Podstawiając x1 = r, z1 = h0; x2 = R, z2 = H
H h0
H h0
Q 2 m k
2,73 m k
R
R
ln
lg
r
r
h0 H s0
Q 2,73 m k
s0
R
lg
r
5. Zasięg leja depresji - R
wzór Kusakina (dla studni o zwierciadle swobodnym)
R 575 s k H
wzór Sichardta (dla studni artezyjskich)
R 3000 s k
Współczynnik filtracji warstwy wodonośnej,
zależny od rodzaju gruntu - k [m/s]
Rodzaj gruntu
k [m/s]
żwir piaszczysty
(1,74 – 0,87) x 10-3
piaski gruboziarniste
żwirowate
piaski gruboziarniste
(1,16 – 0,58) x 10-3
piaski średnioziarniste
(0,29 – 0,12) x 10-3
piaski drobnoziarniste
(0,12 – 0,023) x 10-
(0,87 – 0,29) x 10-3
3
Studnie kopane - z odprowadzeniem wody pompami lub
lewarami,
stosowane przy zaleganiu wód na głębokości 10-20 m i
wydajności wodociągu poniżej 90 m3/h;
budowane zwykle na potrzeby pojedynczych domów lub
niewielkich zgrupowań
Charakterystyka studnie kopanych (szybowych)
stosowanych w wodociągach:
-średnica 2,0 – 5,0 m;
-głębokość zapuszczenia 10 – 15 m;
-wykonane z cegieł (starsze), betonu lub żelbetu (nowsze)
-składają się z: wieńca (noża), muru płaszczowego,
obudowy górnej
Przykłady wieńców: a) drewniany, b) żeliwny, c) stalowy
Mur płaszczowy może być wykonany z:
- cegły (np. klinkierowej) o grubości 0,25 – 0,63 m (1 – 2,5
cegły, zależnie od średnicy studni Dw)
- betonu lub żelbetu o grubości
gm 0,1 Dw (0,05 0,10)
[m]
Grubość ścian płaszcza studni powinna zapewnić
odpowiedni jej ciężar, tak aby pokonać opory tarcia gruntu
i umożliwić zapuszczanie studni w głąb warstwy
wodonośnej.
Mury ceglane i betonowe muszą być zabezpieczone przed
urwaniem się w czasie zapuszczania, na skutek
przechwycenia przez nacisk ziemi (np. specjalne kotwy
biegnące od wieńca do górnych segmentów studni).
Obudowa studni kopanej – studnię kończy się od góry
pokrywą, lub wykonuje się w jej górnej części pomieszczenie
np. dla pompowni. Można też obudowę studni wykonać na
powierzchni terenu.
Wykonywanie studni kopanej
- wykonuje się poprzez opuszczanie studni w głąb
warstwy wodonośnej
- początkowo wykonuje się wykop o głębokości 2-3
m, w którym umieszcza się wieniec (poziomo na
balach drewnianych lub lekkim betonie)
świder dwuwerkowy
- na wieńcu wykonuje się mur studni (należy
równomiernie obciążać wieniec)
- następnie wybiera się ziemię z wnętrza studni, po
uprzednim usunięciu podpory wieńca, dokładając
jednocześnie kolejne segmenty studni w miarę jej
zagłębiania się (z ewentualnym dociążaniem)
koparka dwuszczękowa
Wydajność studni zasilanej przez ściany boczne:
a) wydajność studni
b) powierzchnia otworów
2 Hs0 s02
Qb 1,36 k
R
lg
rz
Qb
Fo
dop
gdzie: α – współczynnik kontrakcji dopływu (= 0,7)
υdop – dopuszczalna prędkość wlotowa wody [m/s]
c) średnica zewnętrzna studni
Fz (8 10) Fo
Fz
Dz
h
Wydajność studni zasilanej przez dno:
a) wydajność studni – wzór Forchheimera
Qd
k s rw
rw
1
R
gdzie: β – współczynnik zależny od kształtu dna i strug dopł. wody
rw – promień wewnętrzny studni
R – promień leja depresji
s – depresja
k – współczynnik filtracji gruntu
Wydajność studni zasilanej przez ściany boczne i dno:
a) wydajność studni – Qs = Qb+Qd
3. Studnie wiercone - budowa
- kolumna rur okładzinowych (eksploatacyjnych),
zabezpiecza otwór wiertniczy przed przedostawaniem się
do wnętrza studni materiału ziarnistego, zbudowana z
połączonych ze sobą rur stalowych;
- kolumna filtrowa, składająca się z filtru właściwego
(dopływ wody do wnętrza studni), rury podfiltrowej
(osadnik drobnych cząstek stałych) i rury nadfiltrowej
(rura wiertnicza łącząca filtr z rurą eksploatacyjną,
umożliwia założenie uszczelnienia, montaż pompy
głębinowej lub przewodu ssawnego pompy wodoc.)
Długość filtru powinna być dostosowana do miąższości
warstwy wodonośnej z uwzględnieniem depresji
zwierciadła wody
Obudowa studni –
chroni studnię przed
uszkodzeniem i
wpływami
atmosferycznymi.
W obudowie umieszcza
się uzbrojenie.
Ujęcia promieniste