|
В окне "Наливы в ненасыщенную зону" пользователю предоставляется возможность рассчитать коэффициент фильтрации ненасыщенной зоны по результатам наливов в шурфы или скважины. Все расчеты предназначены для обработки полевых опробований, проведенных по определенным методикам. Краткое описание этих методик и литература, в которой они описаны подробно, приводится ниже. В диалоговом окне показаны поясняющие опыт схематичные рисунки.
Окно открывается через главное меню "Калькулятор гидрогеолога > Наливы в ненасыщенную зону".
1. Налив в шурф
Метод определения коэффициента фильтрации предложен Болдыревым. Суть методики состоит в поддержании постоянного уровня в шурфе (рекомендуют 10 см от дна шурфа), вырытым в ненасыщенной зоне. Для расчета коэффициента фильтрации используют данные по расходу на период его стабилизации:
Нестеров усовершенствовал методику, предложив проводить эксперимент с двумя концентрическими кольцами. Внешнее (первое кольцо) заглублено глубже внутреннего кольца. Между кольцами нагнетается вода с некоторым расходом для избегания горизонтального растекания, а во второе кольцо заливается вода с расходом Q, аналогично описанному выше для метода Болдырева. В методе Нестерова для расчета коэффициента фильтрации используется площадь внутреннего (второго) кольца.
Для учета капиллярных сил используется зависимость Биндемана:
Без использования второго кольца и без учета капиллярных сил получаемые значения коэффициента фильтрации завышены.
а  б 
Вкладка диалогового окна для расчета коэффициента фильтрации по данным наливов в шурф: без учета (а) и с учетом (б) влияния капиллярной каймы
Пояснительная таблица
Кнопка "Замеры"
|
Расчет коэффициента фильтрации графоаналитическим способом по данным замеров изменения объема во времени. Открытие диалогового окна "Расчет коэффициента фильтрации зоны аэрации"
|
Поле "Объем, л"
|
Объем жидкости, налитый в шурф, за определенный интервал времени. Объем задается в литрах
|
Поле "Временной интервал, мин"
|
Интервал времени в минутах, в течение которого была добавлена вода в шурф
|
Поле "Площадь инфильтрации, м^2"
|
Площадь кольца, через которое идет инфильтрационное питания в ненасыщенную зону. Для метода Нестерова это площадь внутреннего кольца
|
Поле "Расход ( Q ), л/мин"
|
Информационное поле для отображения расхода, поступившего в шурф. Расход вычисляется на основе заданного объема и временного интервала. При вводе значения в это поле рассчитывается объем жидкости, поступивший в шурф за выбранный временной интервал
|
Опция "Учитывать капиллярное давление"
|
Включение в расчет капиллярных сил. Расчет по методу Биндемана
|
Поле "Уровень воды в шурфе ( H ), м"
|
Высота столба воды в шурфе. Уровень, поддерживаемый в течение опыта в шурфе
|
Поле "Глубина просачивания ( z ), м"
|
Глубина зоны просачивания от дна шурфа на конец опыта
|
Поле и список "Высота капиллярного поднятия, м"
|
Высота капиллярного поднятия. Принимается равной половине максимального капиллярного поднятия или выбирается из списка для выбранной породы. Список составлен по данным Биндемана
|
Поле "Коэффициент фильтрации, м/сут"
|
Информационное поле для отображения результата расчета. Для удобства данные вводятся в литрах и минутах, а коэффициент фильтрации рассчитывается в м/сут
|
2. Налив на слабопроницаемый ненасыщенный слой
Опытная скважина вскрывает кровлю слабопроницаемого слоя. В скважину мгновенно заливается некоторый объем воды. Затем проводят наблюдение за изменением уровня в скважине. Изменение уровня описывается следующей зависимостью:
где k', m' – коэффициент фильтрации и мощность слабопроницаемого слоя; t – время от начала опробования; s0 – начальный уровень в скважине (после налива воды в скважину).
s0 и s отсчитывается от кровли слабопроницаемого слоя
Если слабопроницаемый слой обводнен, то решение записывается
Здесь, s0 и s отсчитывается от начального уровня грунтовых вод, который находится выше кровли слабопрницаемого слоя.
а  б 
Вкладка диалогового окна для расчета коэффициента фильтрации слабопроницаемого насыщенного (а) или ненасыщенного (б) слоя
Пояснительная таблица
Поле "Изменение начального уровня ( so ), м"
|
Высота уровня над кровлей слабопроницаемого слоя в начальный момент времени (после налива воды в скважину). Для обводненного пласта отсчет идет от начального уровня грунтовых вод
|
Поле "Время, сут"
|
Время от начала опробования
|
Поле "Мощность слоя ( m' ), м"
|
Мощность слабопроницаемого слоя
|
Поле "Коэффициент фильтрации слоя, м/сут"
|
Коэффициент фильтрации слабопроницаемого слоя
|
Поле "Уровень ( s ), м"
|
Информационное поле для отображения результата вычисления изменения уровня воды в скважине, отсчитанный от кровли слабопроницаемого слоя. Если значение меньше нуля, то уровень воды находится ниже дна скважины
|
Кнопка "Ноль"
|
Рассчитать время t0, через которое вода из ствола скважины уйдет в слабопроницаемый слой. Это соответствует величине уровня воды в скважине, равное нулю. Время оценивается по формуле
Кнопка доступна при выборе опции "Ненасыщенный слой"
|
Опции "Ненасыщенный слой", "Насыщенный слой"
|
Выбор между начальными условиями. Первая опция предполагает отсутствие насыщенности в слабопроницаемом слое. Вторая опция предполагает, что начальный уровень воды находится над кровлей слабопроницаемого слоя, т.е. опыт ставится для определения коэффициента фильтрации слабопроницаемого напорного водоносного пласта
|
Кнопка "График"
|
Построение графика изменения уровня воды в скважине
|
3. Нагнетания в скважину, расположенную в безнапорном водоносном пласте
Рассматривается нагнетание с постоянным расходом в совершенную по степени вскрытия опытную скважину, расположенную в безнапорном водоносном пласте. Коэффициент фильтрации при таком опробовании определяется следующим образом
где Q – расход опытной скважины; R – радиус влияния опытного опробования; rw – радиус скважины; hw – напор в опытной скважине, отсчитанный от подошвы безнапорного пласта; m – начальная обводненная мощность.
В случае глубокого залегания уровня грунтовых вод и расположения несовершенной опытной скважины в ненасыщенной зоне коэффициент фильтрации определяется по методу Насберга
где l0 – высота столба воды в скважине от дна скважины.
Решение работает при следующем условии: отношение l0/rw должно быть больше 12.5 и меньше 50.
а  б 
Вкладка диалогового окна для расчета коэффициента фильтрации безнапорного водоносного пласта при неглубоком (а) и глубоком (б) залегании уровня грунтовых вод
Пояснительная таблица
Поле "Расход ( Q ), м^3/сут"
|
Расход нагнетания воды в опытную скважину
|
Поле "Радиус скважины ( rw ), м"
|
Радиус опытной скважины
|
Опция "Глубокое залегание уровня грунтовых вод"
|
При выключенной опции рассматривается совершенная по степени вскрытия опытная скважина, расположенная в безнапорном водоносном пласте. При включенной – уровень грунтовых вод находится глубоко, опытная скважина несовершенна по степени вскрытия и находится в необводненной зоне
|
Поле "Начальная насыщенная мощность ( m ), м"
|
Начальная насыщенная мощность безнапорного водоносного пласта
|
Поле "Напор от подошвы пласта ( hw ), м"
|
Уровень грунтовых вод, сформировавшийся в опытной скважине в процессе нагнетания и отсчитанный от подошвы безнапорного пласта
|
Поле "Радиус влияния ( R )"
|
Радиус влияния опытного опробования
|
Поле "Высота воды в скважине ( lo ), м"
|
Высота столба воды в скважине, сформировавшаяся в процессе опробования. Поле доступно при рассмотрении нагнетания в несовершенную опытную скважину, находящуюся в ненасыщенной зоне. При наведении мышки на поле появляется подсказка со значением отношения "lo / rw"
|
Поле "Коэффициент фильтрации, м/сут"
|
Информационное поле для отображения результата расчета
|
Литература
Справочник гидрогеолога / Под ред. М.Е.Альтовского. М.: ГОСГЕОЛТЕХИЗДАТ, 1962.
Практикум по общей гидрогеологии / Под ред. В.С.Самариной. Л.: Изд-во ЛГУ, 1965.
Методические рекомендации по оценке фильтрационных параметров слабопроницаемых пород при экспресс-опробовании скважин. М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1987.
|