4. WYZNACZANIE PARAMETRÓW HYDRAULICZNYCH STUDNI



Podobne dokumenty
FUNKCJA KWADRATOWA. Poziom podstawowy

OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARU

NOŚNOŚĆ FUNDAMENTU BEZPOŚREDNIEGO WEDŁUG EUROKODU 7

Ćwiczenie 362. Wyznaczanie ogniskowej soczewek metodą Bessela i pomiar promieni krzywizny za pomocą sferometru. Odległość przedmiotu od ekranu, [m] l

USTAWA 16 kwietnia 2004 r. o czasie pracy kierowców 1)

Pytanie 2 Belkę przedstawioną na rysunku, obciążono momentem skupionym M = 3 [knm] w punkcie C. Odległości wynoszą a=2 [m], b=1 [m].

Ćwiczenie laboratoryjne Parcie wody na stopę fundamentu

11. PROGRAMY KOMPUTEROWE DO INTERPRETACJI PRÓBNYCH POMPOWAŃ

Krzywe stożkowe. 1 Powinowactwo prostokątne. 2 Elipsa. Niech l będzie ustaloną prostą i k ustaloną liczbą dodatnią.

Cieplne Maszyny Przepływowe. Temat 6 Przepływ przez sprężarki osiowe. Część I Podstawy teorii Cieplnych Maszyn Przepływowych. 6.1.

PROCEDURA DOBORU POMP DLA PRZEMYSŁU CUKROWNICZEGO

3. Oddziaływania na konstrukcje hal i wiat

Filtracja - zadania. Notatki w Internecie Podstawy mechaniki płynów materiały do ćwiczeń

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Mechanika relatywistyczna

Dr inŝ. Janusz Eichler Dr inŝ. Jacek Kasperski. ODSTĘPSTWA RZECZYWISTEGO OBIEGU ABSORPCYJNO-DYFUZYJNEGO OD OBIEGU TEORETYCZNEGO (część II).

Wstęp. Ruch po okręgu w kartezjańskim układzie współrzędnych

XXXV OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

FIZYKA klasa 1 Liceum Ogólnokształcącego (4 letniego)

POLITECHNIKA KRAKOWSKA Instytut Inżynierii Cieplnej i Procesowej Zakład Termodynamiki i Pomiarów Maszyn Cieplnych

WYDZIAŁ BIOLOGICZNO-CHEMICZNY. Instytut Chemii

Sprawdzanie prawa Ohma i wyznaczanie wykładnika w prawie Stefana-Boltzmanna

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

Ćwiczenie nr 2. Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji

CECHOWANIE TERMOELEMENTU Fe-Mo I WYZNACZANIE PUNKTU INWERSJI

Graficzne opracowanie wyników pomiarów 1

POLITECHNIKA WARSZAWSKA. Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych ROZPRAWA DOKTORSKA. mgr inż. Paweł Chudzian

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

RAPORT Z BADANIA JAKOŚCI KSZTAŁCENIA NA UAM STUDENTÓW STUDIÓW STACJONARNYCH WYNIKI POSZCZEGÓLNYCH WYDZIAŁÓW Z KOMENTARZAMI WYDZIAŁ HISTORYCZNY

Jak poprawnie napisać sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki?

SPRAWDZENIE PRAWA STEFANA - BOLTZMANA

Ćw. 32. Wyznaczanie stałej sprężystości sprężyny

Przeanalizujmy układ termodynamiczny przedstawiony na rysunku 1. - początkowa, przejściowa i końcowa objętość kontrolnej ilości gazu w naczyniu.

ABSORPCJA ROZTWORÓW BARWNIKÓW ORGANICZNYCH. ANALIZA SKŁADU ROZTWORU

Przykład projektowania geotechnicznego pala prefabrykowanego wg PN-EN na podstawie wyników sondowania CPT metodą LCPC (francuską)

Instrukcja do ćwiczenia jednopłaszczyznowe wyważanie wirników

WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA ELEKTRONÓW Z LAMPY KATODOWEJ

13. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK ORAZ PRZEŁOŻENIA UKŁADU KIEROWNICZEGO

ZAŁOŻENIA TECHNICZNE I PRZEDMIAR ROBÓT

Konstrukcje typowe. Rusztowania ramowe typ PIONART model BAL

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

02. WYZNACZANIE WARTOŚCI PRZYSPIESZENIA W RUCHU JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONYM ORAZ PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO Z WYKORZYSTANIEM RÓWNI POCHYŁEJ

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

INSTRUKCJA. do ćwiczenia laboratoryjnego Temat: Prasowanie izostatyczne proszków w formach z tworzyw sztucznych

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Pomiary bezpośrednie Błędy graniczne przyrządów pomiarowych pomiary napięcia i prądu przyrządami analogowymi i cyfrowymi

Konstrukcje typowe. Rusztowania ramowe typ PIONART model PUM

Wyznaczanie charakterystyki prądowo-napięciowej wybranych elementów 1

METODY ROZWIĄZYWANIA RÓWNAŃ NIELINIOWYCH

ABSORPCJA ROZTWORÓW BARWNIKÓW ORGANICZNYCH. ANALIZA SKŁADU ROZTWORU

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Definicja szybkości reakcji

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

INSTYTUT ENERGII ATOMOWEJ INSTITUTE OF ATOMIC ENERGY RAPORT IAE-24/A

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY

Rys 3-1.Szkic usytuowania sondy i obiektu przy prezentacji A. Rys 3-2.Typowy dla prezentacji A sygnał.

PLAN REALIZACJI MATERIAŁU NAUCZANIA FIZYKI W GIMNAZJUM WRAZ Z OKREŚLENIEM WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

Procedura wyznaczania niepewności pomiarowych

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do rachunku błędów pomiarowych

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyn i współczynnika sztywności zastępczej

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Procesy Chemiczne. Ćw. W4 Adsorpcja z roztworów na węglu aktywnym. Nadmiarowe izotermy adsorpcji. Politechnika Wrocławska

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

FUNKCJA LINIOWA. A) B) C) D) Wskaż, dla którego funkcja liniowa określona wzorem jest stała. A) B) C) D)

Ćwiczenie 42 WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWKI CIENKIEJ. Wprowadzenie teoretyczne.

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW. Ćwiczenie N 2 RÓWNOWAGA WZGLĘDNA W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

Resonant power amplifier boundary regime

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Energia emisji sejsmoakustycznej i energii wstrząsów jako podstawa liniowej prognozy zagrożenia sejsmicznego

KLASA I PROGRAM NAUCZANIA DLA GIMNAZJUM TO JEST FIZYKA M.BRAUN, W. ŚLIWA (M. Małkowska)

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

BADANIE DRGAŃ TŁUMIONYCH WAHADŁA FIZYCZNEGO

Składowe odpowiedzi czasowej. Wyznaczanie macierzy podstawowej

Teoretyczne podstawy udarów wspinaczkowych

Badanie klasy wymaganej odporności ogniowej wentylatora przy wykorzystaniu programu FDS

LUBELSKA PRÓBA PRZED MATURĄ 09 MARCA Kartoteka testu. Maksymalna liczba punktów. Nr zad. Matematyka dla klasy 3 poziom podstawowy

Dopasowanie prostej do wyników pomiarów.

Rozkład normalny, niepewność standardowa typu A

LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

FIZYKA LABORATORIUM prawo Ohma

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 3(89)/2012

EGZAMIN W KLASIE TRZECIEJ GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2015/2016 CZĘŚĆ 2. ZASADY OCENIANIA ROZWIĄZAŃ ZADAŃ

Projekt Wykonawczy Parku Wodnego Centrum Rekreacji, Sportu i Rehabilitacji w Słupsku zlokalizowany przy ul. Grunwaldzkiej

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium

4. SPRZĘGŁA HYDRAULICZNE

Instytut Politechniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa. Diagnostyka i niezawodność robotów

Opracowanie wyników pomiarowych. Ireneusz Mańkowski

F I N A N S E I P R A W O F I N A N S O W E

Celem ćwiczenia jest badanie zjawiska Dopplera dla fal dźwiękowych oraz wykorzystanie tego zjawiska do wyznaczania prędkości dźwięku w powietrzu.

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyny

Ć W I C Z E N I E N R J-1

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY KATEDRA KONSTRUKCJI I EKSPLOATACJI MASZYN

5. Indeksy materiałowe

3. ZASADY WYKONYWANIA PRÓBNYCH POMPOWAŃ

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

Transkrypt:

4. WYZNACZANIE PARAMETRÓW HYDRAULICZNYCH STUDNI Na wielkość depresji zwieriadła wody w pompowanej studni wpływ mają zjawiska hydraulizne wywołane przepływem laminarnym, występująym w ujętej warstwie wodonośnej oraz dodatkowe straty iśnienia hydrodynamiznego w związku z przepływem turbulentnym i mieszanym, który może zaistnieć w otozeniu studni w jej strefie przyfiltrowej (Maioszzyk, 1974). Dodatkowe opory w przepływie wody spowodowane mogą być: zaburzeniem struktury osadów wodonośnyh w trakie wierenia studni, ih kolmatają podzas wiereń obrotowyh z użyiem płuzki wiertnizej, niezupełnośią studni, nieodpowiednim doborem filtra i obsypki filtrayjnej, a także samym proesem przepływu wody wewnątrz studni. Opory przepływu laminarnego wywołują depresję w warstwie wodonośnej, zwaną depresją rzezywistą s w, natomiast opory przepływu turbulentnego uwidazniają się w postai depresji dodatkowej, zwanej zeskokiem hydrauliznym s. Problematyka usprawniania warunków dopływu wody do studni wieronyh została podjęta już w latah trzydziestyh ubiegłego wieku w praktye amerykańskiego wiertnitwa hydrogeologiznego (Siwek, 1978). Wyhodzą naprzeiw potrzebie określania wielkośi strat hydrauliznyh i kontroli poprawnośi wykonania studni, Jaob (1946, 1950) przedstawił wzór: s= BQ+ CQ 2 [4.1] opisująy matematyznie rozdział depresji w studni w zależnośi od oporów przepływu laminarnego w warstwie wodonośnej BQ i oporów przepływu turbulentnego w strefie przyfiltrowej i samej studni CQ 2. W podanym wzorze [4.1] symbole literowe oznazają: s ałkowitą depresję w studni zmierzoną przy danej jej wydajnośi Q, B współzynnik oporów przepływu laminarnego w warstwie wodonośnej, zwany współzynnikiem oporu hydrauliznego warstwy, C współzynnik oporów przepływu turbulentnego wokół studni, na śiankah filtra i wewnątrz studni, zwany współzynnikiem oporu studni. Rozkład oporów hydrauliznyh występująyh przy pompowaniu otworu studziennego przedstawiono na rysunku 4.1. Założenia Jaoba (1950) zostały następnie rozwinięte przez Rorabaugha (1953). Zestawiają założenia sformułowane przez Jaoba i Rorabaugha, możemy zapisać, że: depresja rzezywista s w opisana wzorami na dopływ do studni, wyrażana jest jako BQ, gdzie B jest współzynnikiem oporu warstwy wodonośnej (współzynnik oporów przepływu laminarnego), a Q wydatkiem pompowania. Depresja dodatkowa (zeskok) s może być opisana przy użyiu parametru C, ozna-

Wyznazanie parametrów hydrauliznyh studni 77 Rys. 4.1. Rozkład oporów hydrauliznyh przy pompowaniu otworu studziennego (za Siwek, Mańkowski, 1981) zająego współzynnik oporu studni (współzynnik oporów przepływu turbulentnego). Przy zym może być ona wyrażona jako: s = CQ 2 przy przyjęiu założenia Jaoba, że strefa ruhu turbulentnego, tzn. odległość od osi studni do punktu, w którym ruh zmienia harakter z laminarnego na turbulentny, jest stała i niezależna od wydatku studni, lub s = CQ n przy przyjęiu założenia Rorabaugha, że strefa ruhu turbulentnego rozszerza się ze wzrostem wydatku. Wykładnik potęgowy przyjmuje wartość n>2. Całkowita depresja w studni jest zatem funkją wydatku pompowania s =f(q) i można ją wyrazić jako sumę oporów przepływu laminarnego i turbulentnego: s = s w + s = BQ + CQ 2 według Jaoba, [4.2] s = s w + s = BQ + CQ n według Rorabaugha. [4.3] Teoria Jaoba-Rorabaugha wykorzystywana jest do oeny parametrów hydrauliznyh studni na podstawie wyników przeprowadzonyh w nih pompowań badawzyh. Do niedawna najpowszehniej stosowa była metoda pompowania na kilku stopniah dynamiznyh z depresją ustaloną na każdym stopniu (rys. 4.2). Uzyskany z takih pompowań materiał badawzy umożliwia grafizną interpretaję parametrów hydrauliznyh studni. W praktyznym zastosowaniu przeważa sposób oblizeń dostosowany do założeń Jaoba, gdzie wartość parametru C wyznaza się na wykresie funkji w opariu o metodykę, zaproponowaną przez Bruina i Hudsona (rys. 4.3). Zgodnie z tą metodyką wyjśiowy wzór Jaoba (4.1) może być przekształony do postai: s Q B C =, [4.4] Q a na podstawie wyników pompowania wielostopniowego sporządza się wykres umożliwiająy grafizne wykonanie oblizeń (rys. 4.3). W tym elu w układzie

78 Wyznazanie parametrów hydrauliznyh studni Rys. 4.2. Wykresy zasowe funkji sq = f(t) oraz s = f(t) dla oeny stanu tehniznego studni na podstawie 3-stopniowego pompowania badawzego Rys. 4.3. Grafizna metoda oeny stanu tehniznego studni na wykresie funkji współrzędnyh prostokątnyh na osi odiętyh odmierza się wartośi oporu hydrauliznego (depresji jednostkowej) s 1 /Q 1, s 2 /Q 2, s 3 /Q 3 itd. dla kolejnyh stopni pompowania, a na osi rzędnyh nanosi odpowiadająe tym wartośiom wydajnośi pompowania Q 1, Q 2, Q 3 itd. Uzyskane punkty powinny wyznazać linię prostą, która przedłużona do przeięia się z osią rzędnyh wyznaza na niej wartość współzynnika B (oporu hydrauliznego warstwy wodonośnej). Z kolei współzynnik C (oporu hydrauliznego studni) jest tangensem kąta, jaki wyznaza poprowadzona prosta w stosunku do osi odiętyh, a wię oblizenie wykonujemy zgodnie z wzorem (4.4), zapisują: s 2 B Q2 C =. [4.5] Q Sposób wyznazania współzynnika C w opariu o teorię Rorabaugha jest bardziej skomplikowany ze względu na fakt, że dla wartośi n > 2 wzorowy przebieg wykresu nie jest linią prostą. W praktye rozwiązanie to ogranizone jest do przypadków, gdy pompowanie prowadzono na 4 i więej stopniah dynamiznyh. Zasady interpretaji przedstawione są w pray Siwka i Mańkowskiego (1981). 2

Próbne pompowania kilkustopniowe z zasem trwania każdego stopnia powyżej doby 79 Tabela 4.1. Stan usprawnienia studni w zależnośi od współzynnika C (wg Waltona, 1962) Stan studni C h 2 5 m Studnia prawidłowo zaprojektowana i wykonana <0,00015 Studnia umiarkowanie zaniezyszzona lub zakolmatowana 0,00015 0,00030 Studnia z zaawansowanym zaniezyszzeniem lub kolmatają 0,00030 0,0012 Studnia znaząo zaniezyszzona lub zakolmatowana >0,0012 Współzynnik oporu studni C odnosi się do strat wysokośi hydrauliznej (przyrostu depresji) w samej studni i w strefie przyfiltrowej, jest wię miernikiem stanu tehniznego studni pod względem hydrauliznym. Według Waltona (1962) oena stanu tehniznego studni może być dokonana poprzez porównanie wyznazonej wartośi parametru C (wg formuły Jaoba) z wartośiami kryterialnymi podanymi w tabeli 4.1. Polska norma PN-G-02318 pt. Studnie wierone, zasady projektowania, wykonania i odbioru wprowadza jeden tylko wymóg jakośiowy studni, aby współzynnik C nie był większy niż 0,0003 h 2 /m 5. Poprawę eh hydrauliznyh studni można przedstawić za Rorabaugh (Siwek, 1979) syntetyznym parametrem, oznazająym sprawność studni. Sprawność studni jest określona stosunkiem depresji oblizeniowej, wynikająej z założenia o laminarnym dopływie wody do studni, do depresji pozornej mierzonej wewnątrz studni: s w BQ BQ η= = = s s BQ + 2 CQ. [4.6] 4.1. Próbne pompowania kilkustopniowe z zasem trwania każdego stopnia powyżej doby s Na rysunku 4.4 przedstawiono wykresy funkji = ( ) Q f Q dla grafiznej oeny sprawnośi trzeh studni (1H, 2H, 3H), wykonanyh dla jednego z ujęć komunalnyh w poziomie o zwieriadle swobodnym w zasięgu osadów Pradoliny Warszawsko-Berlińskiej o zbliżonej miąższośi warstwy wodonośnej od 12,3 do 14,0 m, ujętej filtrami szzelinowymi PCV 315 mm z obsypką żwirową o ziarnie 2 3 mm. Długość filtrów: studnia 1H 7 m, studnia 2H 7,1 m, studnia 3H 5,4 m. Z wykresów wyznazono następująe wartośi współzynnika B oraz oblizono wartośi współzynnika C: Studnia 1H B = 0,02085 h/m 2, C = 0,00000794 h 2 /m 5, Studnia 2H B = 0,0377 h/m 2, C = 0,000149 h 2 /m 5, Studnia 3H B = 0,0384 h/m 2, C = 0,0000386 h 2 /m 5.

80 Wyznazanie parametrów hydrauliznyh studni Rys. 4.4. Wykresy funkji dla grafiznej oeny stanu tehniznego studni wykonanyh w Pradolinie Warszawsko-Berlińskiej Według kryteriów Waltona (tab. 4.1) studnie 1H i 3H są w pełni sprawne. Studnia 2H plasuje się na graniy poprawnego wykonania. W kolejnyh tabelah zestawiono wyniki próbnyh pompowań oraz oblizone składowe depresji z wykorzystaniem oblizonyh współzynników. Oena prawidłowośi zaprojektowania i wykonania studni w opariu o parametr C ma zastosowanie głównie dla studni ujmująyh wodę ze zbiorników porowyh. W zbiornikah szzelinowyh i szzelinowo-krasowyh zęść systemów szzelin i kawern, niekiedy najlepiej przewodząyh wodę, w trakie rozwoju depresji ulega osuszeniu i stąd studnie te mogą posiadać współzynnik C większy od 0,0003 h 2 /m 5, pomimo że są to studnie bezfiltrowe lub z filtrem z rury perforowanej. Celem zminimalizowania wielkośi zeskoku na filtrze ( s) i osiągnięia depresji w studni (s ) zbliżonej do depresji rzezywistej w warstwie wodonośnej (s w ) prowadzi się zabiegi usprawniająe studnię po jej wykonaniu lub w trakie renowaji. Dla nowo odwieronyh otworów z reguły wystarzająe dla osiągnięia zadowa- Tabela 4.2. Rozkład depresji w pompowaniu studni 1H Wydajność pompowania Depresja rzezywista Zeskok hydraulizny Depresja ałkowita w studni Sprawność studni w warstwie (wg wzoru Jaoba) wodonośnej η= s Q [m 3 /h] s w = BQ [m] s = CQ 2 [m] s = BQ + CQ 2 [m] sw Q 1 = 33,0 0,69 0,01 s 1 = 0,69 + 0,01 0,99 Q 2 = 61,0 1,27 0,03 s 2 = 1,27 + 0,03 0,98 Q 3 = 100,7 2,10 0,08 s 3 = 2,10 + 0,08 0,96

Próbne pompowania kilkustopniowe z zasem trwania każdego stopnia powyżej doby 81 Tabela 4.3. Rozkład depresji w pompowaniu studni 2H Wydajność pompowania Depresja rzezywista Zeskok hydraulizny Depresja ałkowita w studni Sprawność studni w warstwie (wg wzoru Jaoba) wodonośnej η= s Q [m 3 /h] s w = BQ [m] s = CQ 2 [m] s = BQ + CQ 2 [m] sw Q 1 = 23,10 0,87 0,07 s 1 = 0,87 + 0,07 0,92 Q 2 = 58,75 2,21 0,56 s 2 = 2,21 + 0,56 0,80 Q 3 = 100,4 3,78 1,51 s 3 = 3,78 + 1,51 0,71 Tabela 4.4. Rozkład depresji w pompowaniu studni 3H Wydajność pompowania Depresja rzezywista Zeskok hydraulizny Depresja ałkowita w studni Sprawność studni w warstwie (wg wzoru Jaoba) wodonośnej η= s Q [m 3 /h] s w = BQ [m] s = CQ 2 [m] s = BQ + CQ 2 [m] sw Q 1 = 27,4 1,05 0,05 s 1 = 1,05 + 0,05 0,95 Q 2 = 59,5 2,28 0,16 s 2 = 2,28 + 0,16 0,95 Q 3 = 100,3 3,85 0,39 s 3 = 3,85 + 0,39 0,91 lająej sprawnośi jest prawidłowo wykonane pompowanie ozyszzająe. Przywraanie sprawnośi studni staryh wymaga stosowania bardziej skomplikowanyh metod w postai mehaniznego, hydrauliznego, hemiznego, a także pneumatyznego oddziaływania na śianki filtra, obsypkę i warstwę wodonośną. Sprawność studni określa się w proentah jako stosunek depresji rzezywistej do depresji ałkowitej. Przedstawiona powyżej metodyka wyznazania stanu tehniznego studni stosowana może być wtedy, gdy pompowanie prowadzono na kilku stopniah dynamiznyh aż do uzyskania ustalonej depresji na każdym stopniu. Ten rodzaj pompowania nie jest obenie zaleany (patrz: dalsza zęść rozdziału), niemniej jednak olbrzymia zęść materiałów z arhiwalnyh pompowań badawzyh dotyzy takih właśnie przypadków. Niejednokrotnie, zwłaszza do elów modelowania matematyznego, zahodzi koniezność powtórnego interpretowania tyh pompowań dla wydzielenia z depresji ałkowitej tej jej zęśi, która harakteryzuje parametry warstwy wodonośnej, a nie warstwy i studni łąznie. W takih przypadkah reinterpretaji pompowań dokonuje się według powyższyh zasad i jest to niezbędne dla prawidłowego skonstruowania map przewodnośi modelowanyh warstw wodonośnyh. Nieuwzględnienie zeskoków hydrauliznyh studni przy oblizeniah współzynnika filtraji prowadzi do zaniżania przewodnośi i w konsekwenji do błędnyh oblizeń zasobowyh. Błędy prognoz modelowyh opartyh na niezreinterpretowanyh wynikah pompowań mogą dohodzić nawet do 20% (Kapuśiński, 1989).

82 Wyznazanie parametrów hydrauliznyh studni 4.2. Krótkotrwałe pompowania jednostopniowe powtarzalne Treść tego podrozdziału jest identyzna z treśią podrozdziału 5.5.2 w wydanej już Metodye określania zasobów eksploatayjnyh ujęć zwykłyh wód podziemnyh (Dąbrowski i in., 2004) dla zahowania tożsamośi w przekazie opisu proponowanej metody. Metoda polega na wykonaniu 3 do 5 pompowań jednostopniowyh, przedzielonyh przerwami niezbędnymi do ustabilizowania zwieriadła wody (Mogg, 1969; Forkasiewiz, 1973; Siwek, Mańkowski, 1981; Castany, 1982; Grenier, 1985), w takim stopniu, aby kolejny ykl pompowania rozpoząć przy w miarę ustalonym statyznym poziomie zwieriadła wody w studni (rys. 4.5). Wydajnośi w kolejnyh pompowaniah powinny wzrastać według shematu Q 1, Q 2 = 2Q 1, Q 3 =3Q 1 itd. Optymalna jest lizba ztereh kolejnyh krótkotrwałyh pompowań. Dla warstw wodonośnyh o zwieriadle naporowym mogą w zupełnośi wystarzyć trzy zróżniowane wydajnośi. Pierwszy wydatek powinien być równy minimalnej moy pompy, ostatni wydatek powinien być tak dobrany, aby był nieo wyższy od spodziewanego wydatku dopuszzalnego. Na pozątku każdego stopnia pompowania pierwsze objętośi wypompowanej wody odpowiadają opróżnianiu rury embrowej (rury nadfiltrowej) danej studni, a wię przepływowi nieliniowemu. Warstwa wodonośna zazyna być eksploatowana dopiero po pewnym zasie. Jest to efekt pojemnośi studni (Bonnet i in., 1967). Przy większyh średniah studni trzeba pamiętać o tym zjawisku, planują zas trwania danego stopnia dynamiznego. Czas trwania pompowań jest ustalany w trakie prowadzonyh badań w zależnośi od uzyskiwanyh wyników. Za wystarzająy można uznać taki zas ih trwania, w którym zależność s=f(lg t), wyznazona grafiznie na papierze logarytmiznym, zazyna przyjmować harakter liniowy. Siwek i Mańkowski (1981) podają, że warunek ten jest praktyznie spełniony po 1 1,5 h pompowania. Forkasiewiz (1978 za Castany, 1972) określiła przedział zasu minimalnego na 1 do 3 h w zależnośi od pojemnośi studni i rodzaju Rys. 4.5. Krótkotrwałe pompowania jednostopniowe powtarzalne w kilku równozasowyh yklah ze wzrastająą wydajnośią

Krótkotrwałe pompowania jednostopniowe powtarzalne 83 warstwy wodonośnej poddanej badaniom. Czas stabilizaji zwieriadła wody po krótkih pompowaniah powinien być w przybliżeniu równy zasowi ih trwania. Z praktyki hydrogeologiznej wynika jednak, że powrót zdepresjonowanego zwieriadła wody do jego poziomu wyjśiowego może się w końowej fazie przedłużać. Z tyh względów należy się lizyć z kilkuentymetrowymi różniami w stosunku do wyidealizowanego stanu przedstawionego na rys. 4.5. Zaobserwowana różnia pomiędzy wyjśiowym poziomem zwieriadła wody a poziomem ukształtowanym w wyniku stabilizaji po zasie zbliżonym do zasu pompowania powinna być odnotowana w dzienniku próbnego pompowania, ponieważ stanowi dodatkową informaję o ujętej warstwie wodonośnej, świadzą o stopniu jej niejednorodnośi. Deyzja o przyjętym zasie krótkiego pompowania powinna być podjęta po sprawdzeniu, że wykres depresji z pierwszego pompowania s=f(lg t) zazyna wyznazać zależność liniową. Niespełnienie tego warunku wymaga wydłużenia zasu, np. z 1,5 h do 3 h. Ostatni ykl pompowania z maksymalną wydajnośią powinien być wydłużony aż do momentu uzyskania prostoliniowego wykresu przyrostu depresji w pełnym yklu logarytmiznym (rys. 4.6. ykl 3). Dzięki temu pompowanie testująe sprawność studni może być wykorzystane do oblizenia przewodnośi hydrauliznej (T) i współzynnika filtraji badanej warstwy wodonośnej. Pomiary dynamiznego zwieriadła wody w zasie pompowania studni powinny być wykonywane z dokładnośią nie mniejszą niż 5 m. Minimalna zęstotliwość pomiarów powinna odpowiadać shematowi: Czas od rozpozęia pompowania [min] Częstotliwość pomiarów [min] do 5 minut 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 5,0 5 25 minut 7; 10; 12; 15; 20; 25; >25 minut 30; 35; 40; 45; 50; 60 i dalej o 15 min Rys. 4.6. Odwzorowanie zależnośi s=f(lg t) z wielokrotnyh pompowań wielostopniowyh (podane wartośi dotyzą przykładu omówionego w tekśie)

84 Wyznazanie parametrów hydrauliznyh studni Podaną zęstotliwość należy powtarzać w każdym kolejnym pompowaniu jednostopniowym. Wyniki pomiarów wydatku, głębokośi do zwieriadła wody i depresji w zasie próbnyh pompowań i w okresah stabilizaji należy zapisywać w dzienniku pompowania, który trzeba załązyć do każdego egzemplarza dokumentaji hydrogeologiznej. Wykresy depresji należy sporządzać przy przyjęiu pozątku skali zasowej wspólnej dla wszystkih kolejnyh stopni pompowania (rys. 4.6). Oblizenia przewodnośi hydrauliznej (T) wykonuje się z wykorzystaniem wzoru przybliżenia logarytmiznego Theisa-Jaoba w postai podanej przez Jaoba (1946) z uwzględnieniem oporów hydrauliznyh studni: 0, 183Q 225Tt s = lg, +CQ 2 T r µ 0 2, [4.7] gdzie pozostałe wielkośi to: s depresja w badanej studni dla wybranego zasu t [m], t wybrany zas pompowania [h], Q wydajność pompowania w danym yklu [m 3 /h], r 0 promień studni [m], µ współzynnik odsązalnośi grawitayjnej dla warstw swobodnyh lub odpowiednio współzynnik odsązalnośi sprężystej (µ s ) dla warstw naporowyh [ ], C współzynnik oporu studni [h 2 /m 5 ]. We wzorze (4.7) wartośi s, Q, t są wynikiem pomiarów wykonywanyh w trakie pompowania, a promień studni r 0 odzytany z jej danyh konstrukyjnyh. Przewodność hydraulizną T wyznaza się, wykorzystują możliwośi grafiznego rozwiązania równania (4.7) przez oblizenie wartośi współzynnika kierunkowego prostoliniowego odinka wykresu s=f(lg t), odzytują jego wartość s dla jednego pełnego yklu logarytmiznego. Dla wybranego do interpretaji odinka wykresu istnieje zależność: 0, 183Q 0, 183Q T = = s s s b a, [4.8] gdzie s jest różnią depresji w jednym pełnym yklu logarytmiznym, wyznazoną z odzytania wartośi s b (końowej w danym yklu) i s a (pozątkowej w danym yklu), o zilustrowano na rysunku 4.6. Oblizenia strat hydrauliznyh na podstawie wielokrotnyh pompowań jednostopniowyh przeprowadza się według założeń Jaoba lub Rorabaugha, które opisano na pozątku niniejszego rozdziału. Wartośi depresji niezbędne do wyznazenia parametrów s Q lub s Q B należy odzytać z końowego momentu każdego z pompowań jednostopniowyh (w zależnośi od zasu ih trwania; np. 1 h, 1,5 h itd.). W przypadku przedłużenia ostatniego yklu pompowania z wydajnośią maksymalną,

Krótkotrwałe pompowania jednostopniowe powtarzalne 85 w związku z zamiarem oblizenia przewodnośi T, depresja dla tego yklu musi być odzytana dla zasu przyjętego w yklah poprzednih (1,5 h na rys. 4.6). Wyznazanie współzynnika oporu studni metodą Bruina i Hudsona (Siwek, Mańkowski, 1981) pokazano na przykładzie studni o głębokośi 68 m, odwieronej metodą obrotową na płuzkę. Ujęto w sposób zupełny zwartorzędową warstwę wodonośną o miąższośi 14 m, zbudowaną z piasków drobno- i średnioziarnistyh. Zwieriadło wody w warstwie wodonośnej ma harakter naporowy. Pompowanie jednostopniowe powtarzalne wykonano w trzeh yklah dynamiznyh; każdy o zasie trwania 1,5 h. Osiągnięto następująe wyniki: Cykl pompowania Q wydajność [m 3 /h] s depresja po zasie 1,5 h [m] 1 15,8 3,0 0,190 2 32,5 6,5 0,200 3 55,0 11,8 0,215 W wyniku oblizeń przedstawionyh na rysunku 4.7 i w tabeli 4.5 otrzymano wartość współzynnika oporu studni C = 0,00066 h 2 m 5. Wskazuje to na zaawansowane zaniezyszzenie płuzką warstwy wodonośnej związane z niedostateznym ozyszzeniem otworu po proesie wierenia (III klasa wg Waltona). W literaturze hydrogeologiznej opisywana jest również inna metoda stosowana dla zbadania parametrów hydrauliznyh studni. Polega ona na prowadzeniu krótkotrwałyh pompowań wielostopniowyh, ale bez przerw stabilizayjnyh zwieriadła wody pomiędzy wzrastająymi wydatkami. Ponieważ w kolejnyh stopniah dynamiznyh nie są osiągane warunki filtraji ustalonej, następuje nakładanie się kolejnyh przyrostów depresji na danym stopniu na trwająe nadal przyrosty depresji wywołane pompowaniem na poprzednim stopniu. W związku z tym koniezne jest stosowanie korekty depresji, uzyskiwanej na kolejnyh stop- s Q Rys. 4.7. Wyznazenie współzynnika oporu studni metodą Bruina i Hudsona dla przykładu omówionego w tekśie

86 Wyznazanie parametrów hydrauliznyh studni Tabela 4.5. Rozkład depresji w poszzególnyh krótkih pompowaniah (t = 1,5 h) Wydajność pompowania Depresja rzezywista w warstwie wodonośnej Zeskok hydraulizny Depresja ałkowita w studni (wg wzoru Jaoba) Sprawność studni Q [m 3 /h] s w = BQ [m], s = CQ 2 [m] s = BQ + CQ 2 [m] η= s gdzie gdzie sw B = 0,197 h/m 2 C = 0,00066 h 2 /m 5 Q 1 = 15,8 2,83 0,16 s 1 = 2,83 + 0,16 0,94 Q 2 = 32,5 5,82 0,69 s 2 = 5,82 + 0,69 0,89 Q 3 = 55,0 9,85 2,00 s 3 = 9,85 +2,00 0,83 niah dynamiznyh (z wyjątkiem pierwszego stopnia). Korektę przeprowadza się grafiznie na wykresah depresji wyznazonyh bezpośrednimi pomiarami. Przykłady korygowania depresji w krótkotrwałyh pompowaniah wielostopniowyh podają Siwek i Mańkowski (1981). Ze względu na opisane uiążliwośi interpretayjne metody krótkotrwałyh pompowań wielostopniowyh nie zalea się do wyznazania parametrów hydrauliznyh studni. Za właśiwszą, azkolwiek nieo dłużej trwająą z powodu przerw stabilizayjnyh, uznaje się uprzednio opisaną metodę krótkotrwałyh pompowań jednostopniowyh powtarzalnyh, która nie wymaga wprowadzania korekt ekstrapolayjnyh wielkośi depresji w stosunku do wyników uzyskiwanyh w bezpośrednih pomiarah.