Akademia Górniczo – Hutnicza
im. Stanisława Staszica
Hydraulika
TEMAT:
„Analiza stanu technicznego studni głębionowej”
„Wyznaczanie współczynnika C metodą Klicha”
Garścia Mateusz
Gawlik Łukasz
Gębusia Łukasz
Gniewek Michał
Wstęp teoretyczny
Metoda Klicha powstała w oparciu o metodę Jacoba.
Metoda Klicha zakłada przeprowadzenie próbnych pompowań od zera do maksymalnej wydajności studni, przy jak największej ilości stopni próbnego pompowania.
Pompowania są krótkotrwałe, a przejście na kolejny stopień pompowania dokonuje się po ustabilizowaniu wydatku i depresji. W praktyce pompowanie może trwać od kilkudziesięciu minut do kilku godzin.
Według powyższej metody depresję w studni wyraża się następująco:
w przedziale I (przy niskich prędkościach przepływu, uwzględniając opory warstwy i studni dla reżimu laminarnego) według zależności:
gdzie:
S – całkowita depresja w studni, [m];
Q – wydatek badanej studni, [m3/s];
B – współczynnik oporów przepływu laminarnego przez warstwę wodonośną, [s/m2];
C’ – współczynnik oporów przepływu laminarnego przez opór studni, [s/m2];
D – zastępczy współczynnik oporów przy przepływie laminarnym przez opory studni i warstwy wodonośnej, [s/m2].
w przedziale II (przy wzroście prędkości przepływu, gdy w oporach studni występuje reżim turbulentny, a w oporach warstwy wodonośnej – laminarny) wg zależności:
gdzie:
Q – wydatek badanej studni, [m3/s];
B – współczynnik oporów przepływu laminarnego przez warstwę wodonośną, [s/m2];
C – współczynnik oporów przepływu turbulentnego przez opór studni, [s2/m5].
w przedziale III (przy dalszym wzroście przepływu wody, gdy przepływ w części przyotworowej warstwy wodonośnej i przez opory studni odbywa się w reżimie turbulentnym, natomiast przepływ przez dalsze części warstwy wodonośnej występuje w reżimie laminarnym) wg zależności (37):
gdzie:
Bcz – współczynnik oporów dla części zewnętrznej warstwy wodonośnej, gdzie przepływ jest laminarny;
B’ – współczynnik oporów w części przyotworowej warstwy wodonośnej, gdzie przepływ jest turbulentny;
C” – wypadkowy współczynnik oporów dla przepływu turbulentnego
Brw – współczynnik oporów przepływu laminarnego równoważny iloczynowi współczynnika oporu przepływu turbulentnego w części przyotworowej i wydatku pompowanej wody.
Wyliczona metodami analitycznymi wartość współczynnika C umożliwia dokonanie oceny wykonania lub stanu pracy badanej studni, zgodnie z klasyfikacją Walton’a.
Klasyfikacja Waltona:
C<2000 s2/m5 studnia czysta
2000<C<4000 s2/m5 studnia mało zanieczyszczona
4000<C<8000 s2/m5 studnia średnio zanieczyszczona
8000<C<15500 s2/m5 studnia mocno zanieczyszczona
c>15500 s2/m5 studnia bardzo zanieczyszczona
Duży wpływ na wartość wyżej wymienionego współczynnika ma zjawisko Kolmatacji
Kolmatacja- Proces mechanicznego osadzania zawiesin oraz drobnych frakcji piaszczystych i ilastych na filtrach studziennych i w ośrodku gruntowym w strefie przyfiltrowej. Zachodzi podczas pompowania lub przy wtłaczaniu wody do otworów. Towarzyszą mu zwykle procesy chemiczne i biochemiczne, prowadzące łącznie do ograniczenia przepustowości filtru i strefy przyfiltrowej. K. prowadzi do tzw. → starzenia się studni.
Korzystając ze wzoru η=(BQ/S) obliczyliśmy sprawności.
Cel i opis ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest określenie współczynnika C, dzięki któremu jesteśmy w stanie ocenić wykonanie oraz wydajność pracy studni. Badanie zostało przeprowadzone przez czteroosobowy zespół z podziałem na następujące role:
- Student 1 kręci zaworem, w celu uzyskania odpowiedniej wydajności pompowania
- Student 2 mierzy i zapisuje czas trwania pompowania jednego stopnia oraz dokładną uzyskaną wydajność.
- Student 3 zadaje żądaną wydajność w programie SYNDIS.
- Student 4 zapisuje czas trwania pompowania oraz kontroluje i notuje poziom zwierciadła wód podziemnych przy danej wydajności.
Odczytaliśmy początkową depresję studni (S0 =0,22m). Następnie wykonaliśmy pomiary dla 10 kolejnych wydajności Q. Odczytane wyniki zanotowaliśmy w tabeli (dołączonej do sprawozdania).
Opracowanie wyników
Lp. | ∆t[s] | Q[m^3/h] | S[m] | t[s] | Q [m^3/s] | sprawność |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 151,35 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | 90,22 | 9,98 | 0,17 | 151,35 | 0,002772 | 0,952177 |
3 | 78,38 | 12,99 | 0,23 | 241,57 | 0,003608 | 0,916046 |
4 | 35,19 | 16,99 | 0,3 | 319,95 | 0,004719 | 0,918561 |
5 | 80,47 | 20,06 | 0,36 | 355,14 | 0,005572 | 0,903783 |
6 | 118,27 | 21,99 | 0,41 | 435,61 | 0,006108 | 0,869916 |
7 | 128,54 | 26 | 0,49 | 553,88 | 0,007222 | 0,860624 |
8 | 118,23 | 28,39 | 0,55 | 682,42 | 0,007886 | 0,837218 |
9 | 134,67 | 30,94 | 0,6 | 800,65 | 0,008594 | 0,836383 |
10 | 50,61 | 33,85 | 0,67 | 935,32 | 0,009403 | 0,819445 |
11 | 35,47 | 0,7 | 985,93 | 0,009853 | 0,821862 |
Na podstawie powyższych wartości sporządziliśmy wykres określający zależność wartości S(Q) i S(t).
Granica przedziałów ustaliliśmy w punkcie 5.
C= 242,1 s2/m5;
4.Wnioski
Wyliczona przez nas wartość współczynnika C wyniosła 242,1 s2/m5, co zgodnie z klasyfikacją Waltona pozwala nam określić badaną studnię jako czystą.