Pomiary wydajności studni przy próbnych pompowaniach.

Transkrypt

1 Piotr Jermołowicz Inżynieria Środowiska Szczecin Pomiary wydajności studni przy próbnych pompowaniach. Zwykle odwodnienie wykopu dla obiektu głęboko posadowionego wiąże się z koniecznością odprowadzenia dużej ilości wód. Błąd w oszacowaniu ilości tych wód może być bardzo kosztowny dla wykonawcy/inwestora. W związku z tym zachodzi potrzeba dokładnego określenia współczynnika wodoprzepuszczalności gruntu, czyli wykonania próbnego pompowania. Badanie takie, mimo, że jest drogie i czasochłonne to jest opłacalne, bowiem odzwierciedla rzeczywiste warunki hydrologiczne, uśredniając wszelkie niejednorodności budowy podłoża gruntowego. Wyznaczenie rzeczywistego" współczynnika filtracji k, wymaga obserwacji na węźle hydrologicznym złożonym ze studni i dwóch otworów obserwacyjnych (piezometrów). Rys.1. Schemat układu do próbnego pompowania.

2 Pomiar wydajności studni Q przy próbnych pompowaniach najczęściej przeprowadza się za pomocą skrzyń przelewowych z przelewem trójkątnym Tomsona. Przelew Tomsona ma kształt trójkąta równoramiennego o kącie 90 0 i stosuje się do mierzenia małych wydajności. Wydajności oblicza się ze wzoru : Q = 1,4 h ( h [m 3 /s] Drugim sposobem pomiaru wydajności studni Q z wykorzystaniem skrzyń przelewowych są skrzynie z przelewami prostokątnymi Ponceleta. Przelew Ponceleta prostokątny zwykle stosuje się do mierzenia większych wydajności. Szerokość przelewu nie powinna być większa niż : gdzie : B szerokość skrzyni pomiarowej. Wydajność oblicza się ze wzoru : b = 1/3 B Q = 2/3 µ b h 2 gh [m 3 /s] Przy szerokości otworu przelewu b = 0,20 0,60 m stosuje się współczynniki wg poniższej tablicy (Tab. 1).

3 Tablica 1. Wartości współczynników przepływu wg Ponceleta Dla ułatwienia w tablicach 2 i 3 podano obliczone wartości natężenia przepływu Q [m 3 /h] w zależności od wysokości spiętrzenia wody na przelewie dla przelewu trójkątnego i prostokątnego.

4 Tablica 2. Natężenie przepływu (wydatek) Q [m 3 /h] dla przelewu trójkątnego

5 Tablica 3. Natężenie przepływu (wydatek) Q [m 3 /h] dla przelewu prostokątnego Uwaga : pomiar grubości warstwy wody dokonuje się w odległości 3 4 h od krawędzi przelewu.

6 Innym sposobem pomiaru wydajności studni Q jest skrzynia z przelewem Bazina. Jest to podobna metoda do pomiarów objętości przepływów w ciekach otwartych strumieniach i rzekach, gdzie używa się deski lub specjalnej łaty o szerokości min. 2,0 m i mierzy wysokość słupa wody w odległości od krawędzi równej 3 4 h. Przelew Bazina nastawiony jest na przepływy wody całą szerokością skrzyni pomiarowej, a zatem do dużych wydatków i przy pomiarach typowych studni jest rzadko stosowany. Wydajność oblicza się wg wzoru : Q = 2/3 µ B h 2 gh [m 3 /s] gdzie : Na poniższym rysunku pokazany jest przekrój skrzyni przelewowej z przelewem Bazina. 1- przegrody, 2- siatka wyrównująca strumień, 3- skala pomiarowa, 4- krawędź przelewu z płaskownika, 5- przednia ściana skrzyni pomiarowej. Typowe wymiary skrzyń stosowane w praktyce : L = 3 3,5 m, H = 0,7 2,0 m, B = 0,3 2,0 m, p = 0,5 1,1 m, h = 0,2 1,2 m, a osiągane wydatki mieszczą się w granicach Q = 0,005 5 [m 3 /s].

7 W przypadku stwierdzenia samowypływu wody ze studni, tj. w przypadku studni artezyjskich lub subartezyjskich, obliczeń wydatku można dokonać wg wzoru : Q = 11 d 2 H gdzie : Q wydatek [dm 3 /s], d średnica wewnętrzna rury [dm], H wysokość fontanny nad krawędzią rury [dm]. Schemat pomiaru wydajności samowypływu ze studni. 1 wysokość fontanny, 2 poziom statyczny, 3 poziom dynamiczny, 4 różnica poziomów statycznego i dynamicznego. Literatura : Przewłocki O.,Tkaczenko A.,Czarnocki K.: Studnie. Arkady 1966