Akademia Górniczo – Hutnicza

im. Stanisława Staszica

Hydraulika i Hydrologia

SPRAWOZDANIE 1

TEMAT:

„Analiza stanu technicznego studni głębinowej”

„Wyznaczanie współczynnika C metodą Klicha”

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

budownictwo rok 2

1. 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];

B’ – 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:

B_cz – 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

B_rw – 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.

1. 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 2 zapisuje czas trwania pompowania oraz kontroluje i notuje poziom zwierciadła wód podziemnych przy danej wydajności.

Odczytaliśmy początkową depresję studni (S₀ =0,25m). Następnie wykonaliśmy pomiary dla 9 kolejnych wydajności Q. Odczytane wyniki zanotowaliśmy w tabeli (dołączonej do sprawozdania).

1. Opracowanie wyników

Lp.	Q[m^3/h]	S0[m]	S-S0[m]	sprawność
1	0	0,25	0	0
2	7,94	0,38	0,13	100,17
3	9,99	0,42	0,17	96,37
4	13,07	0,47	0,22	97,43
5	16,03	0,53	0,28	93,89
6	19,77	0,60	0,35	92,64
7	21,93	0,65	0,40	89,91
8	25,00	0,72	0,47	87,23
9	28,01	0,79	0,52	88,34
10	31,40	0,86	0,61	84,42

Na podstawie powyższych wartości sporządziliśmy wykres określający zależność wartości S(Q).

Granica przedziałów ustaliliśmy w punkcie 5.

C= 0,0001 h²/m⁵=1296 s²/m⁵

Poniżej wykonaliśmy wykres η(Q)

4.Wnioski

Wyliczona przez nas wartość współczynnika C wyniosła 1296 s²/m⁵, co zgodnie z klasyfikacją Waltona pozwala nam określić badaną studnię jako czystą.

Sprawność pompy spada wraz ze wzrostem wydajności, co widać na powyższym wykresem. Pierwszy wynik wynoszący 100,17% można uznać za omylny, ponieważ wartość depresji w chwili osiągnięcia danej wydajności mogła zostać odczytana niepoprawnie (zbyt wcześnie), przyczyną tego był błąd ludzki.