obliczenia do studni

background image

INSTRUKCJA DO PROJEKTU Z HYDROGEOLOGII


W celu wykonania projektu należy:

1. przeanalizować otrzymane dane do projektu,

2. wykonać obliczenia hydrogeologiczne (instrukcja – p. I-VI),
3. ustalić strefy ochronne dla studni (wg instrukcji – p. VII),

4. dobrać parametry filtra (wg instrukcji- p. VIII),

5. wypełnić kartę otworu studziennego (załącznik do instrukcji),

6. określić możliwości wykorzystania zasobów wody w studni, analizując jej parametry jakościowe oraz

ilościowe i przyjmując, że średnie zapotrzebowanie na wodę dla jednej osoby wynosi około 150 l/dobę),

7. opracować wnioski.

I. CHARAKTERYSTYKA STUDNI

1. Obliczyć jednostkową wydajność studni (q) ze wzoru:

depresji

3

/m

s

m

S

Q

q

=

3

3

3

S

Q

q

=

1

1

1

S

Q

q

=

2

2

2

S

Q

q

=

,

,

zatem:

2. Określić charakterystykę studni:

Na podstawie pomiarów wydajności studni Q i depresji S oraz obliczonych wydajnosci

jednostkowych studni q określić charakterystykę studni w postaci wykresów zależności Q = f(S) i q=f(S).

Wyniki uznaje się za prawidłowe (korzystna charakterystyka studni) jeżeli:

przy zwierciadle swobodnym:

funkcja Q = f(S) ma przebieg krzywoliniowy (paraboliczny)

funkcja q = f(S) ma przebieg prostoliniowy

przy zwierciadle napiętym:

funkcja Q = f(S) ma przebieg prostoliniowy

funkcja q = f(S) ma przebieg prostoliniowy (linia prosta równoległa do osi S).

Nieprawidłowości, np. linia łamana, odwrócona parabola itd. mogą wynikać z niedokładności

pomiarów, zmiany warunków filtracji, niewłaściwego doboru filtra i in. i wskazują na złe funkcjonowanie

studni (niekorzystna charakterystyka studni).


II. OBLICZENIA WSPÓŁCZYNNIKA FILTRACJI k

Dobierając odpowiedni wzór w zależności od typu zwierciadła ujmowanej wody (swobodne, napięte)

oraz rodzaju studni (zupełna, niezupełna) obliczyc współczynnik filtracji k:

Z

wierciadło swobodne

a) studnia zupełna

background image

2

h

2

H

r

R

lg

Q

0,733

k

=

⎥⎦

⎢⎣

s

m

b) studnia niezupełna

b

1

2

h

2

H

r

R

lg

Q

0,733

k

=

⎥⎦

⎢⎣

s

m

gdzie :

4

h

l

2h

h

l

b

=

b – poprawka Forchheimera,

h – wysokość dynamicznego stanu wody,
H – rzędna spągu warstwy wodonośnej,

l

długość filtra [m],

R – promień leja depresji,

r - promien filtra,

,Q i Q ),

Q – wydajność studni (średnia z Q

1

2

3

Z

wierciadło napięte

a) studnia zupełna

2

background image

s

m

r

R

lg

Q

0,366

k

=

⎥⎦

⎢⎣

s

m

b) studnia niezupełna

b

1

m

r

R

lg

Q

0,366

k

=

S

⎥⎦

⎢⎣

s

m

gdzie :

4

m

l

2m

m

b

=

b – poprawka Forchheimera,

S – depresja (średnia z S , S i S ) [m]

1

2

3

l

długość filtra [m]

m

miąższość warstwy wodonośnej

h – wysokość dynamicznego stanu wody,

R – promień leja depresji,

r - promien filtra,

,Q i Q ).

Q – wydajność studni (średnia z Q

1

2

3

Poprawkę b – można przyjąć z tabeli:

l

h

lub

l

m

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

b

0,37 0,78 0,71 0,65 0,61 0,58 0,54 0,32 0,48 0,44 0,41 0,39 0,37

Współczynnik filtracji k obliczamy dla kolejnych cykli pompowania, wstawiając do wzorów

odpowiednio zamiast Q wartości Q , Q oraz Q , zamiast H – wartości H , H , H

1

2

3

1

2

3

oraz w miejsce h

odpowiednie wartości h h h /uzależnione od S S S

1,

2, 3

1,

2, 3

/, przyjmując odpowiednią średnicę filtra (mniejszą

niż średnica otworu). Następnie należy obliczyć wartość średnią współczynnika filtracji k.

III. OBLICZANIE PROMIENIA LEJA DEPRESJI R

Promień leja depresji – jest to odległość w poziomie pomiędzy osią studni a przekrojem pionowym,

w którym obniżenie pierwotnej powierzchni ciśnień piezometrycznych pod wpływem działania studni można

pominąć, tzn. w miejscu, gdzie różnica pomiędzy rzędnymi leja depresyjnego i pierwotnym położeniem

krzywej ciśnień piezometrycznych nie przekracza 2 cm.

Promień leja depresji wyznacza się na podstawie pomiarów zwierciadła wody w otworach

obserwacyjnych lub wzorami empirycznymi, które są następujące:

dla zwierciadła napiętego /wg Sichardta/;

3

background image

⎥⎦

⎢⎣

s

m

k

3000

R

=

S

[m],

jeżeli k

⎥⎦

⎢⎣

d

m

k

S

10

R

=

[m],

jeżeli k

lub

dla zwierciadła swobodnego /wg Kusakina/;

⎥⎦

⎢⎣

s

m

H

k

575

R

=

S

[m], jeżeli k

⎥⎦

⎢⎣

d

m

H

k

2

R

=

S

[m], jeżeli k

lub

gdzie:

H – rzędna spągu wartwy wodonośnej [m]

S

depresja

(średnia) [m].

Dysponując wynikami próbnych pompowań gruntu obliczanie promienia leja depresji R wykonujemy

tzw. metodą kolejnych przybliżeń wg ponizszego schematu:

dla zw. napiętego;

-

przyjąć wartość początkową R = 100 [m]

-

obliczyć k

0

b

1

S

m

lg0,09)

(lg100

Q

0,366

k

1

1

0

=

⎥⎦

⎢⎣

s

m

-

obliczyć R i k

1

1

0

1

1

k

3000

R

=

S

[m]

b

1

m

lg0,09)

(lgR

Q

0,366

k

1

1

1

1

=

S

⎥⎦

⎢⎣

s

m

-

obliczyć R i k

2

2

1

2

2

k

S

3000

R

=

[m]

b

1

m

lg0,09)

(lgR

Q

0,366

k

2

2

2

2

=

S

⎥⎦

⎢⎣

s

m

-

obliczyć R i k

3

3

2

3

3

k

3000

R

=

S

[m]

b

1

m

lg0,09)

(lgR

Q

0,366

k

3

3

3

3

=

S

⎥⎦

⎢⎣

s

m

,

dla zwierciadła swobodnego:

wykonujemy podobne obliczenia, stosując jednak we wzorach odpowiednio różne wartości

b , b , b (gdyż zmienia się h podczas kolejnych cykli pompowania).

1

2

3


Wyniki obliczeń wartości k i R należy zestawić w tabeli 1.

4

background image

Tabela 1. Zestawienie obliczeń

q

Numer

pompowania

s

m

3

⎥⎦

⎢⎣

s

m

depresji

3

/m

s

m

k

Q

H [m]

h [m]

R [m]

S [m]

1

°

S

q

H

h

k

R

Q =

=

=

=

=

=

=

1

1

1

1

1

1

1

2

°

=

=

=

=

=

=

=

Q

S

q

H

h

k

R

2

2

2

2

2

2

2

3

°

=

=

=

=

=

=

=

Q

S

q

H

h

k

R

3

3

3

3

3

3

3

Średnio :

IV. WYZNACZENIE WYDAJNOŚCI MAKSYMALNEJ ORAZ DEPRESJI DOPUSZCZALNEJ

1. Wydajność maksymalna (dopuszczalna) studni:

jest to największa wydajność przy uwzględnieniu możliwości technicznych i warunków

hydrogeologicznych. Dla jej obliczenia należy:

-

wykonać obliczenia dopuszczalnej prędkości wlotowej w oparciu o wzór Sichardta:

15

śr

k

v

dop

=

[m/s],

-

wykonac obliczenia maksymalnej (dopuszczalnej) wydajności studni:

Q

max

= Q

dop

= F·v

dop

[m

3

/s]

gdzie:

F – powierzchnia czynna filtra

F

=

π

·d ·l [m

2

]

z

d – średnica zewnętrzna filtra

z

l – długość filtra.

2. Dopuszczalna depresja:

a) dla zwierciadła swobodnego:

r

R

ln

Q

0,732

H

H

2

[m],

S =

b) dla zwierciadła napiętego:

r

R

lg

k

m

Q

0,367

S =

[m],

V. USTALENIE PARAMETRÓW WARSTWY WODONOŚNEJ I WARUNKÓW EKSPLOATACYJNYCH

STUDNI

Warunki pracy studni określone są przez zasoby eksploatacyjne ujęcia wyznaczające ilość wody

podziemnej, którą można pobrać w określonej jednostce czasu bez ujemnego wpływu na ilość i jakość tej

wody.

1. Wydajność eksploatacyjna studni:

5

background image

Q

eks

≤ 0,5·Q

max

[m

3

/s]

2. Depresja eksploatacyjna studni:

śr

eks

q

Q

s

eks

=

[m]

3. Promień leja depresji eksploatacyjnej warstwy wodonośnej:

a) dla zwierciadła swobodnego:

H

k

śr

R

eks

= 575·s

eks

·

[m]

b) dla zwierciadła napiętego:

śr

k

R

eks

= 3000·s

eks

·

[m]

4. Wydajność warstwy wodonośnej:

a) dla zwierciadła swobodnego:

lgr

lgR

)

h

(H

k

1,36

Q

eks

2

2

śr

=

[m

3

/s]

lub jeżeli h = H-S

lgr

lgR

)

H

(2

k

1,36

Q

eks

eks

eks

śr

=

S

S

[m

3

/s]

b) dla zwierciadła napiętego:

lgr

lgR

h)

(H

m

k

2,73

Q

eks

śr

=

[m

3

/s]

lub znając S

lgr

lgR

S

m

k

2,73

Q

eks

eks

śr

=

[m

3

/s]

5. Wydatek właściwy przy jednostkowej depresji dopuszczalnej:

jest to ilość wody, którą otrzymuje się w jednostce czasu na 1 m depresji. Wynosi ona:

a) dla zwierciadła swobodnego:

lgr

lgR

1)

H

(2

k

1,36

q

eks

śr

=

⎥⎦

⎢⎣

depresji

3

/m

s

m

b) dla zwierciadła napiętego:

6

background image

eks

eks

s

Q

q

=

⎥⎦

⎢⎣

depresji

3

/m

s

m

6. Wydatek właściwy studni:

Oznacza wydatek przypadający na 1 m

2

powierzchni filtra i jest obliczany z wzoru:

filtra

śr

w

F

q

q

=

VI. USTALANIE ZASOBÓW UJĘCIA WODY

1.

Zasoby statyczne:

obejmują całkowitą objętość wody wolnej zawartej porach i szczelinach danej warstwy wodonośnej

i wynoszą:

Q

s

= F·m·n

e

= V·n [

m

3

]

e

gdzie :

2

]

F – powierzchnia warstwy wodonośnej [m

F =

Π⋅R

2

, R- promień leja depresji

m

miąższość warstwy wodonośnej [m]

– współczynnik odsączalności równy wskaźnikowi porowatości efektywnej

n

e

⎥⎦

⎢⎣

s

m

7

śr

k

0,593

e

n

=

V

objętość warstwy wodonośnej [m

3

]

2.

Zasoby dynamiczne:

to ilość wody, która w jednostce czasu przepływa przez przekrój poprzeczny określonego poziomu

wodonośnego. Okresla się je z wzoru:

= B·k·m·J

s

m

3

Q

d

gdzie:

200

R

2

eks

=

[m]

B – szerokość przekroju równa

k – współczynnik filtracji [m/s]

m – miąższość warstwy wodonośnej

J – spadek hydrauliczny

eks

eks

R

s

J =

Pożądane jest aby Q < Q

d

eks

.

3. Zasoby eksploatacyjne:

określają ilość wody podziemnej, którą można pobierać w określonej jednostce czasu bez ujemnego

wpływu na ilość i jakość ogólnych zasobów tej wody. Określa się je na podstawie poniższych wzorów:

a) dla wód o zwierciadle swobodnym;

s

m

3

max

max

eks

eks

max

eks

s

)

s

(H

2

s

)

s

(H

2

Q

Q

=

7

background image

dla warunku

s

eks

≤ 1,5⋅s

max

i H-s

eks

≤ 0,5,

b) dla wód o zwierciadle napiętym;

s

m

3

max

eks

max

eks

S

S

Q

Q

=

dla

warunku

S

eks

≤ 1,5⋅S

max,

gdzie:

S

eks

– depresja eksploatacyjna

S

max

– depresja odczytana z wykresu Q = f(S) dla wydatku Q

max

.

4. Czas pracy studni bez dopływu wody:

jest to czas, w jakim studnia może prawidłowo pracować bez dopływu wody.

eks

s

Q

Q

t =

[d], [rok]

p

VII. USTALANIE STREF OCHRONNYCH UJĘCIA WODY

„Prawo wodne” ustawa z dn. 18 lipca 2001 roku w zakresie stref oraz obszarów ochronnych

przewiduje:

W celu zapewnienia odpowiedniej jakości wody ujmowanej do zaopatrzenia ludności w wodę

przeznaczoną do spożycia oraz zaopatrzenia zakładów wymagających wody wysokiej jakości, a także ze

względu na ochronę zasobów wodnych, mogą być ustanawiane:

1) strefy ochronne ujęć wody,

2) obszary ochronne zbiorników wód śródlądowych.

Strefę ochronną ujęcia wody, zwaną dalej "strefą ochronną", stanowi obszar, na którym obowiązują

zakazy, nakazy i ograniczenia w zakresie użytkowania gruntów oraz korzystania z wody.

Strefę ochronną dzieli się na teren ochrony:

1) bezpośredniej,

2) pośredniej.

Dopuszcza się ustanowienie strefy ochronnej obejmującej wyłącznie teren ochrony bezpośredniej,

jeżeli jest to uzasadnione lokalnymi warunkami hydrogeologicznymi, hydrologicznymi i geomorfologicznymi

oraz zapewnia konieczną ochronę ujmowanej wody.

Na terenie ochrony bezpośredniej ujęć wód podziemnych oraz powierzchniowych zabronione jest

użytkowanie gruntów do celów niezwiązanych z eksploatacją ujęcia wody.

Na terenie ochrony bezpośredniej ujęć wód należy:

1) odprowadzać wody opadowe w sposób uniemożliwiający przedostawanie się ich do urządzeń

służących do poboru wody,

2) zagospodarować teren zielenią,

8

background image

3) odprowadzać poza granicę terenu ochrony bezpośredniej ścieki z urządzeń sanitarnych,

przeznaczonych do użytku osób zatrudnionych przy obsłudze urządzeń służących do poboru

wody,

4) ograniczyć do niezbędnych potrzeb przebywanie osób niezatrudnionych przy obsłudze urządzeń

służących do poboru wody.

Teren ochrony bezpośredniej należy ogrodzić, a jego granice przebiegające przez wody

powierzchniowe oznaczyć za pomocą rozmieszczonych w widocznych miejscach stałych znaków stojących

lub pływających; na ogrodzeniu oraz znakach należy umieścić tablice zawierające informacje o ujęciu wody i

zakazie wstępu osób nieupoważnionych.

Na terenach ochrony pośredniej może być zabronione lub ograniczone wykonywanie robót oraz

innych czynności powodujących zmniejszenie przydatności ujmowanej wody lub wydajności ujęcia, a w

szczególności:

1) wprowadzanie ścieków do wód lub do ziemi,

2) rolnicze wykorzystanie ścieków,

3) przechowywanie lub składowanie odpadów promieniotwórczych,

4) stosowanie nawozów oraz środków ochrony roślin,

5) budowa autostrad, dróg oraz torów kolejowych,

6) wykonywanie robót melioracyjnych oraz wykopów ziemnych,

7) lokalizowanie zakładów przemysłowych oraz ferm chowu lub hodowli zwierząt,

8) lokalizowanie magazynów produktów ropopochodnych oraz innych substancji, a także rurociągów

do ich transportu,

9) lokalizowanie składowisk odpadów komunalnych lub przemysłowych,

10) mycie pojazdów mechanicznych,

11) urządzanie parkingów, obozowisk oraz kąpielisk,

12) lokalizowanie nowych ujęć wody,

13) lokalizowanie cmentarzy oraz grzebanie zwłok zwierzęcych.

Na terenach ochrony pośredniej ujęcia wody podziemnej, oprócz zakazów lub ograniczeń, o których

mowa w ust. 1, może być zabronione lub ograniczone:

1) wydobywanie kopalin,

2) wykonywanie odwodnień budowlanych lub górniczych.


VIII. DOBÓR FILTRA

1. Filtr właściwy:

a) parametry;

- długość / l /: uzależniona od miąższości warstwy wodonośnej / m /

- szerokość : 0,05 – 0,20 m

Górna

część filtra powinna znajdować się co najmniej 0,5 m poniżej stropu warstwy wodonośnej,

natomiast dolna – 0,5 m powyżej spągu warstwy wodonośnej.


Najlepiej gdy: l

min

< l < l

max

, gdzie l

min

= 0,5H, a l

max

= H-2

⋅0,5m

9

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

średnica filtru [m]

wy

da

te

k

[%

]

W warstwach o małej miąższości należy jednak zaprojektować filtr, który pozwoli uzyskać

wymagana ilość wody, czyli na całej miąższości warstwy wodonośnej i jednocześnie o większej średnicy,

jednak nie większej niż 0,3 m.

b) współczynnik przepustowości filtra;

F

f

m

=

gdzie: f – łączna powierzchnia otworków wlotowych

F – powierzchnia, na której filtr jest perforowany

Na

ogół przyjmuje się:

- przy otworach okrągłych m

≤ 30 %

- przy otworach szczelinowych

m

≤ 20 %

- przy filtrach prętowych

m

≤ 65 %

co daje dobre warunki pracy filtru i jego dostateczną wytrzymałość.

c) rodzaj perforacji;

1. perforacja okrągła – powstaje przez wykonanie w ścianie rury otworów okrągłych o średnicy

zależnej od przeznaczenia rury filtrowej. Otwory mogą być rozmieszczone w układzie:

, gdzie

- symetrycznym, gdy tworzą np. szachownicę, o odstępie osiowym b = 2,3-2,8 d

o

oznacza średnicę otworu,

d

o

- niesymetrycznym, gdy odstępy pomiędzy środkami otworów zawieraja się w granicach 2b =

20 - 40 mm, a wzdłuż osi pionowych a = 20-30 mm, zachowując współczynnik m

≤ 30 %,

10

background image

Układ otworów w rurze filtrowej: a) symetryczny, b) niesymetryczny

2. perforacja szczelinowa – powstaje przez wykonanie w rurze układu szczelin. Szczeliny mogą mieć układ:

pasowy prosty, pasowy w szachownicę, w szachownicę z nasunięciem.
Wymiary szczelin:
a. złoża piaskowe i żwirowe – szerokość (t): 2,5-4,0mm; długość (l): 25-40 mm

b. złoża skaliste – szerokość (t): do 10 mm; długość (l): do 100 mm

Układ szczelin w rurze filtrowej: a) prosty pasowy, b) pasowy w szachownicę,

c) w szachownicę z nasunięciem


c) dobór wymiarów otworów wlotowych;

Wymiary otworów wlotowych powinny być dostosowane do uziarnienia warstwy wodonośnej.

Wyznaczanie wymiarów otworów można dokonać na podstawie poniższej tabeli, odnosząc wymiar (średnicę

lub szerokość szczeliny) do przeciętnej średnicy ziaren gruntu wodonośnego d

50

. Mniejsze wartości odnoszą

się do piasków drobnoziarnistych, większe do gruboziarnistych.

Zalecane wymiary otworów wlotowych w rurach filtrowych

Wymiary otworu d

o

, t

Rodzaj perforacji

w piaskach jednorodnych

w piaskach różnorodnych

11

background image

okrągłe (2,5-3,0)

⋅d

(3,0-4,0)

⋅d

50

50

(1,5-2,5)

⋅d

(1,5-2,0)

⋅d

prostokątne

50

50

≤ 10 % d

Na ogół średnicę otworów przyjmuje się nie większą niż 10% średnicy rury, czyli d

o

f

.

2. Rura podfiltrowa:

- długość : 0,5 – 5,0 m, wyjątkowo /np. w drobnych piaskach/ 10,0 m

3. Rura nadfiltrowa:

- długość : 2,0 – 5,0 m, a powyżej można stosować rury pomocnicze lub liny.


Schemat studni






12

background image

KARTA OTWORU STUDZIENNEGO

Miejscowość:.
.....................................................

Projektant:
..........................................................

Lokalizacja otworu –
Szkic orientacyjny w skali 1:.

Współrzędne geograficzne: X: ................... Y: ………….
Rzędna wysokościowa: ......................... m n.p.m.




Wyniki badań i obliczeń hydrogeologicznych dla ujmowanej warstwy
wodonośnej:



Q

1

=..........m

3

/h, S

1

=…….m, T

1

=……h, q

1

=……m

3

/h/l m

depresji

Q

2

= …….m

3

/h, S

2

=…….m, T

2

=……h, q

2

=……m

3

/h/l m

depresji

Q

3

= ….....m

3

/h, S

3

=……..m, T

3

=….. h, q

3

=……m

3

/h/l m

depresji

k = ………m/s wyznaczony na podstawie wyników próbnego pomp.:
zasoby eksploatacyjne Qe=……….. m

3

/h , depresja S = ……….m,

promień leja depresji R =……….m,

Profil lito

log

iczn

y (g

raficzny

)

Pozi

om

y w

ód

po

dzi

em

nyc

h :

Skala 1

:

Sch

emat zaru

ro

w

an

ia i

zafiltro

w

an

ia, sp

osób

zamkni

ęcia

wód

(r

ysu

ne

k k

onst

ru

kc

yj

ny)

na

wi

erc

on

y

u

stab

ilizo

w

an

y

G

łę

bo

ko

ść

[

m

p.

p.t

.]

Opis lito

logiczny

Strat

ygrafia

In

ne ba

dani

a

Uwa

gi

(n

p.

uzasa

dni

eni

e p

omi

ni

ęcia

warst

wy

w

odo

no

śn

ej itp.)

Wyniki badania wody:
Badania fiz. chemiczne

Temp. ………….

0

C

Mętność ………. mg/l SiO

3

Barwa …………

Zapach ………..

Odczyn-pH…….
Twardość og. …. m val/l

Zasadowość ……m val/l

Żelazo og………..mg/l Fe

Chlorki …………mg/l Cl

Amoniak ………mg/l NH

3

Azotyny ……… .mg/l NO

2

Azotany ………..mg/l NO

3

Utlenialność ……mg/l O

2

Sucha pozost. … mg/l

Mangan …………mg/l Mn

Siarczany ………mg/l SO

4

Siarkowodór ……mg/l H

2

S

Krzem .................mg/l SiO

3

Chlor wolny ……mg/l Cl

Wapń …………..mg/l Ca

Magnez …………mg/l Mg

Fluor ……………mg/l F

Badania bakteriologiczne
ogólna liczba kolonii w 1 ml
wody na żelazie po 18 godz.
w temp. 20


0

C ……………

Miano Coli………………..

13

background image






14


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
obliczenia do projektu czyjeś
Obliczenia do programu podstawowego sygnalizacji trójfazowej
DOP�YW DO STUDNI
Obliczenia do sprzegla Ł O
Obliczenia do Projektu
Obliczenia do kotłownMareki
obliczenia do ćw 26
obliczenia do laborek 1 cz1
Obliczenia do Nr i Noc
Obliczenia do sprzegla Sz P
tabela z obliczeniami do projektu 2
OBLICZENIA do projektu
OBLICZENIA do licznika
Obliczenia do?
Obliczenia do Projektu 70H7 e8, POLITECHNIKA WARSZAWSKA
obliczenia do sprawozdania bez czerwonego

więcej podobnych podstron