Расчет динамики подземных вод - Курсовая работа

Гидрогеология - наука, изучающая подземные воды Земли, их историю, происхождение, формирование, состав, режим, геологическую и геохимическую деятельность. Но главной целью гидрогеологических исследований остается выявление новых резервов питьевой воды. В связи с быстрым ростом численности населения нашей планеты проблема запасов природных вод становится особенно острой.Движение подземных вод в зоне аэрации может происходить в виде передвижения пара, в виде пленочного движения, свободного просачивания и капиллярного движения. Частица с центром О1 покрыта пленкой воды толщиной Р1, а вторая частица - более тонкой пленкой, толщиной Р2. Легко убедиться, что расстояние О1С=R P1 и оно больше, чем О2С=R P2 т. е. частица 2 будет оказывать большее притяжение на частицу воды в точке С, чем частица породы с центром О1, В результате частица воды С перейдет на пленку, обволакивающую частицу породы 2. Просачивание в породах может происходить в виде отдельных струек и в виде сплошной массы воды. В породах, насыщенных водой, т. е. в зоне насыщения, движение воды может происходить в двух формах: 1) ламинарного, при котором струйки воды текут параллельно, без перемешивания и 2) турбулентного, при котором происходит хаотическое движение частиц жидкости и интенсивное перемешивание ее слоев.Для определения направления движения подземных вод используют карты гидроизогипс, на которых в виде изолиний показан «рельеф» зеркала грунтовых вод. Перпендикуляры к гидроизогипсам, направленные в сторону снижения отметок, называются линиями тока, показывающими направление движения грунтовых вод. 3).В плоском потоке гидроизогипсы в плане имеют вид параллельных прямых и линии тока при пересечении с ними образуют сеть прямоугольников. Плоский поток может иметь место в междуречьях; между рекой и дреной, текущими параллельно; в случае дренирования грунтовых вод горизонтальными выработками (канавами, штольнями). На некотором расстоянии от опытной скважины (шурфа или колодца) проходят наблюдательную скважину, которую закладывают ниже по направлению движения подземных вод.Большинство расчетных формул по динамике подземных вод основано на допущении, что условия питания и дренирования подземных вод постоянны. В действительности эти условия могут изменяться в зависимости от естественных или искусственных причин. К естественным причинам относятся изменения количества атмосферных осадков и величины испарения, таянье снега, паводки. Если же литологический состав водоносного пласта изменяется в горизонтальном или в вертикальном направлении (что встречается в природе гораздо чаще), то водоносный пласт называется неоднородным. В развитии методов моделирования фильтрации подземных вод основная роль принадлежит сплошным и сеточным электрическим моделям, основанным на использовании метода электрогидродинамических аналогий (ЭГДА), сущность которого наглядно представляется сопоставлением основных законов движения фильтрационного потока и электрического тока: закон Дарси и закон Ома и (9) где Q - расход; F - площадь поперечного сечения потока; Н - напор; х-расстояние;I-сила тока; с - удельная проводимость, ; р - удельное сопротивление; площадь поперечного сечения проводника; U - электрический потенциал, l - длина проводника.Гидродинамически совершенной называется горная выработка, вскрывающая водоносный горизонт от кровли до подошвы. Приток воды к ней происходит по всей поверхности соприкосновения стенок выработки с водоносным горизонтом (рис. Если же выработка не доходит до водоупора, она называется несовершенной по степени вскрытия водоносного горизонта (рис. Естественно, что приток воды в такие выработки затруднен и их называют несовершенными по характеру вскрытия водоносного горизонта.Основные уравнения притока воды к водозаборам (скважинам и дренам) будем выводить при условии совершенства выработок. После устройства дрены скорость движения воды в ней увеличивается и уровень воды понижается на величину S, которую в гидрогеологии принято называть величиной понижения.Здесь мы имеем дело не с плоским потоком, как в предыдущем примере, а с радиальным. Расчет начинаем с уравнения (13). Разделяем переменные (т. е. умножаем обе части уравнения на ) и интегрируем Интегрирование по х производим не от нуля, а от r - стенки скважины, в результате получаем формулу Дюпюи Подставим вместо него десятичный (1nx = 2,30 lgx), а вместо л его значение и получим более удобное выражение для расчета притока безнапорных вод в скважину: (35)Площадь фильтрации в сечении h, расположенном на расстоянии х от стенки дрены, будет равна Мы здесь снова не учитываем приток воды через торцы дрены. Выражение (47) представляет собой единичный приток артезианских вод в один из бортов канавы.В выражение (14) подставляем величину площади фильтрации, которая равна Получим выражение для расчета притока артезианских вод в совершенную скважину: (58) Для расчета кривой депрессии возвратимся к (55) и сменим пределы интегрирования: по X от r до х,а по Y от ho до h: (59) Находим h: (61) т. е. мы снова имеем

Содержание

Введение

1. Движение воды в зонах аэрации и насыщения

2. Движение подземных вод в водоносных пластах. Определение скорости движения подземных вод

3. Установившееся и неустановившееся движение подземных вод. Методы моделирования фильтрации

4. Приток воды к водозаборным сооружениям

4.1 Приток безнапорных вод в совершенную горизонтальную дрену (канаву)

4.2 Расчет притока грунтовых вод в скважину

4.3 Расчет притока напорных вод в совершенную дрену

4.4 Расчет притока артезианских вод в скважину

5. Методы определения коэффициента фильтрации горных пород. Определение радиуса влияния

Заключение

Список источников литературы

Гидрогеология - наука, изучающая подземные воды Земли, их историю, происхождение, формирование, состав, режим, геологическую и геохимическую деятельность. Но главной целью гидрогеологических исследований остается выявление новых резервов питьевой воды. В связи с быстрым ростом численности населения нашей планеты проблема запасов природных вод становится особенно острой. В ряде районов уже сейчас испытывается большой недостаток пресной воды, некоторые страны импортируют воду из других государств.

По количеству водных ресурсов Россия занимает одно из первых мест в мире. Однако промышленность и население нашей страны распределены неравномерно, в связи с чем и у нас в отдельных районах возникают очень большие потребности в питьевой воде. Такое положение сложилось в отдельных районах Урала. В РФ, к тому же, есть ряд засушливых районов с отсутствием водных ресурсов или острым их недостатком.

Роль подземных вод в жизни человека, животных и растений исключительно велика, в связи с этим значение гидрогеологии для народного хозяйства переоценить трудно.