С.А.Щукарев жіктемесі 2 страница

21-сурет. Сүзгілер: а – тесікті (ойықшалы), б – саңылау тәрізді

Сүзгілеу құбырларының диаметрін, сулы қабаттардағы су қозғалу жылдамдығын біле отырып және ұңғыманың жобалық дебитін қабылдай отырып, сүзгі ұзындығын (l) анықтаймыз:

мұндағы

Яғни, алатынымыз:

Ұңғымаларға құм түспеуі үшін тесікті (ойықшалы) құбырларды емес, сол құбырға ұзындығы бойынша бекітілген 1-2 см диаметрлік сымдарды сүзгілеуіш тормен қаптайады, яғни ол сымды қаңқаны құрайды.

Торлардың өлшемі одан сулы горизонттағы көлемі бойынша 40%-ға дейін құрғақ түрінде грунттар түсетіндей етіп алынады.

Мұндай сулықабаттардағы горизонттардан жыныстарды алуда сүзгі бойында жақсы сүзгілеуіш грунт пайда болады, яғни ол судың ұңғымаларға түсуіне ешқандай кедергі болмайды. Сүзгілеу құбырлары мен торлардың материалдарын судың химиялық қасиеттеріне, ондағы бос және ерітінді газдардың болуына, су реакцияларына байланысты таңдайды. Қатты агресивтік қасиетті сулы қабаттарда пластикалық массалардан, әйнек (шыны) немесе басқа да антикорозиялық материалдан жасалынған торлар қолданылады. Орамалардың 1-2 мм және одан жоғары қашықтығында сүзгілерді сымдармен, арқанмен орауға болады. Сүзгі мен торлар үшін жақсы таңдалынған материал ұңғыманың 25-30 жыл дұрыс жұмыс істейтіне кепілдік береді.

Пайдаланым сипатына байланысты суқоршау құрылымдары өндіруші және сіңіруші болып бөлінеді. Суқоршау құрылымдарына жерасты суларының ағынын анықтаушы негізгі тәуелділіктерді қарастырамыз.

4.9.1 Грунт суларының ұңғымаға құйылуы

Еркін деңгейлік біртекті сулы қабаттарда шоғырланған ұңғымалардың суды шығару (өндіру) кезінде, оның айналасында ұңғымадағы су деңгейін төмендетуі ең жоғары депресиялық шұңқыр түзеді. Ұңғымадан алынуына байланысты судың төмендеу деңгейі әсер ету радиусына тең қашықтықта нөлге жақын болады.

Депресиялық шұңқыр шегінде ұңғыма орталығынан х қашықтықта у ординаталы қиманы (22-сурет) алсақ, онда бұл қимадан өтетін Q су ағыны келесіге тең болады:

Мұндағы – цилиндр y биіктігінде және х радиусты цилиндрлік беттің ауданы.

– сүзілу жылдамдығы.

22-сурет. Грунттық ұңғыма

23-сурет. Грунттық ұңғыманың дебиттік қисығы

24-сурет. Өндіру кезіндегі ұңғымадағы арын мен ток желісінің сұлбасы

Сондықтанда бірінші теңдеуді келесі түрде жазуға болады:

Соңғы өрнектегі айнымалыларды бөлу мен интегралдаудан кейін грунттық жетілдірілген ұңғымаларға құйылатын су ағынын анықтайтын Дюпюи формуласын аламыз:

Мұндағы:

H – сулы қабат қуаты;

h – өндіру кезіндегі ұңғымадағы су қабатының қуаты;

r – ұңғыма радиусы;

R – әсер ету радиусы;

K – сүзілу коэффициенті.

Соңғы формуладағы логарифмдерді ондық мәндермен ауыстырып және орнына сандық мәнін қоя отырып, соңғы формуланы қолдануға қарапайым түрге келтіреміз:

Грунттық ұңғымалардың дебиттерінің төмендеуге тәуелділігі параболикалық қисықпен (23-сурет) сипаталады, бұл теңдеудің түрі мынадай:

H – сулы қабат қуаты;

s – өндіру кезіндегі ұңғымадағы су деңгейінің төмендеуі;

– су деңгейінің қабаттың толық қуатына (жоғары дебит) дейін төмендеуіндегі ұңғыма дебиті;

– деңгей төмендеу кезінде S –ке тең ұңғыма дебиті;

– пропорционалдық коэффициенті.

Бұл тұжырым ұңғыманың дебит қисығының теңдеуі деген атпен белгілі.

S = 0 және болғанда келесіге тең

Осы мәнін ұңғыманың дебит қисығының теңдеуіне қоя отырып, келесі формуланы аламыз:

Бұл формула S деңгей төмендеу шамасында сулы қабаттың Н қуаты белгілі болса, грунтық ұңғымалардың жоғары дебитін анықтауға мүмкіндік береді.

Формула ықтималды (нақты емес), себебі ол ұңғымадағы су деңгейін қабат қуатын 2/3 аспайтын шамада төмендету мысалында алынған, яғни

Ұңғымадағы су деңгейлерінің өте көп төмендеуі болған жағдайда тек қана сулы қабатта ғана емес, сонымен бірге торларда және сүзгі тесіктерінде кедергілер жасалады, және ұңғымадағы ток желілерінде айналу соншама жоғарылағандықтан, су ағыстары сүзгілеу құбырларының қабырғаларынан сырғанайды және ұңғымаларға түспейді. Сүзгілеу оқпанындағы су деңгейлерінің араларындағы ауытқу мен сыртқы беттерінде айырылым пайда болады.

4.9.2. Артезиан суларының ұнғымаға құйылуы

Арынды сулы қабаттарды бұрғылау ұңғымаларымен ашуда ондағы су қысым арқылы көтеріледі және сулы горизонт жақтауынан жоғары орнатылады. Мұндай горизонттардан суды алуда шұңқыр пайда болады, ол грунттық құдықтың депресиялық шұңқырдан айырмашылығы сулы қабаттың жақтауларынан жоғары орналасуында.

Арындық ұңғымадағы осындай грунттыққа ұқсас түсініктемелерді қолдана отырып, және сулы қабаттың қуаты (М) тұрақты шама деп қабылдап, жетілдірілген ұңғыманың арындық дебитін есептеу формуласын былайша жазуға болады:

25-cурет. Артезиан суларының ұңғымаға құйылуы

Логарифмдерді ондық мәндермен ауыстырып және орнына сандық мәнін қоя отырып, алатынымыз:

болғандықтан, онда

4.9.3.Ұңғыманың әсерлі радиусы. Қоректену аймағы

Ғылыми әдебиеттерде құдықтың әсерлі радиусын есептейтін бірнеше формула келтіріледі.

Бұл Дюпюи формуласы бойынша анықталуы мүмкін:

Бұл теңдеу үлкен деңгейдің төмендеуінде өте үлкен нәтижелер береді.

И. Шульц құдықтың әсерлі радиусын анықтау үшін келесі формуланы ұсынған:

Мұндағы:

Т – сорып төгу басталғанынан алынған уақыт;

грунттың субергіштігі.

Бұл формулада R мен H метрмен өлшенеді, k – м/сек немесе м/күн, ал Т – сек немесе күн.

И. П. Кусакин ұсынған формула мынадай:

Мұндағы k м/сек- пен өлшенеді; Т – сағат, қалған берілгендер алдындағы формуларға сәйкес.

Соңғы формулалар Т – сорып төгу жалғасының мөлшерін есепке алады; осыдан құдықтың әсерлі радиусы сорып төгу уақытына байланысты өзгеретінін көруге болады. Алайда бұл жағдай белгілі шектерге дейін ғана орындалады, себебі әсерлі радиус шектеусіз өсуі мүмкін емес.

Келтірілген формулаларға қарағанда әсерлі радиус құдықтың дебиті мен ондағы судың төмендеуіне байланысты емес сияқты, бірақ бұл олай емес. Құдықтың дебиті мен су деңгейінің төмендеуі ауқымдырақ болса, әсерлі радиус көбірек мән қабылдайды.

Австриялық профессор Козени әсерлі радиус үшін келесі тәуелділікті орнатты:

Г. Н. Каменский жоғарыда келтірілген формулаларды грунтты сулардың көлденең күйіне және су тасымалдағыш қабаттың сутірегіне ғана қолдануға болатынын көрсеткен. Егер де құдық грунтты ағында салынса, басқа да нәтижелер алынады. Ең алдымен мұндай жағдайда біз депрессиялық шұңқырдың басқа түрін аламыз, ол асимметриялы қалпын қабылдайды. Депрессиялық шұңқырдың қимасы кесе көлденең болса, бастапқы ағын бағытында симметриялы қалыпты қабылдайды, ағын бойындағы қимасы – асимметриялы. Сонымен қоса депрессиялық шұңқырдың тарауы құдық қашықтығының шамасы бойынша грунтты сулардың бастапқы беткейіне жақындайды және тарау бойымен құлауы табиғи ағынның бағытымен сәйкес келеді. Төменгі тараудың құдықтан біршама қашықтықтағы құлауы бағыттас; депрессияның бұл бөлігі максимал биіктіктегі нүктемен қабысады – субөлгіш нүкте, грунт сулары деңгейінің құлауы ағын бойымен құдықтан бағытталған.

4.10. Жерасты суларының негізгі түрлері

4.10.1. Жерасты суларының жіктелуі

Қазіргі кезде жерасты суларының қалыптасқан бірыңғай жіктелімі жоқ. Ғалымдар жерасты суларын түрлі белгі-қасиеттеріне қарай жіктейді. Мәселен, жатысының шарттарына, қысымына, химиялық құрамына және өзге де қасиеттеріне орай жіктейді.

21-кестеде жерасты суларының жіктемесі көрсетілген. Онда жерасты суларының негізгі үш типі туралы айтылады. Олар: қалқыма су, грунтты қысымсыз су және қысымы күшті (артезиандық) сулар. Кейбір зерттеушілер жерасты суларының айрықша түрін атап көрсетеді. Ол: жамылғы жаралымдағы топырақты және грунтты сулар.

21-кесте

Жерасты суларының кестелік жіктемесі

Негізгі типтері	Гидравликалық сипаттамасы (қысымсыз, қысымды)	Геологиялық жатысының шарттары, Режимнің ерекшеліктері
Қалқыма су	Қысымсыз	Жер қыртысының ең жоғарғы қабаттарында таралған. Таралуы шектеулі. Мұны тұрақсыз режим деп сипаттауға болады. Себебі, құрғақшылық кезінде көп жағдайда жоғалып кетеді де, жаңбыр жауғанда және қарқынды инфильтрация кезінде қайтадан пайда болады. Мұндай сулардың режимі атмосфералық жауын-шашын мен конденсация құбылысымен байланысты.
Грунтты сулар	Қысымсыз, кейде жергілікті қысыммен де болады	Беткі қабаттан сәл ғана төменде, сутірек қабатының жоғарғы жағында болады. Бұлардың режимі ауа-райының факторларына және конденсация құбылысына тығыз байланысты. Өзендермен арақашықтығының деңгейі 1-1,5 метрдің аралығында болады. Грунтты суларға мынадар жатады: 1) аллювий шөгінділерінің суы; 2) мұздық шөгінділерінің суы 3) шөл және шөлейт түзілімдердегі сулар; 4) тауаралық сулар; 5) теңіз жағалауының сулары.
Артезиан сулары	Қысымды	Борпылдақ және қатты тау жыныстарында, салыстырмалы түрде алғандай айтарлықтай тереңде жатады. Сутірек тау жыныстың астыңғы қабатында болады. Көп жағдайда үлкен ауқымды алып жатады.   Артезианды қысымды сулылық горизонттары бір геологиялық құрылымда қабатты сулылық түріндегі артезиан бассейнін қалыптастырады. Грунтты сулардан айырмашылығы, артезиан суларының режимі ауа-райының жағдайына көп тәуелді емес. Өзендерден алшақтық деңгейі кейде сантиметрмен өлшенетін болса, кейде метрлермен өлшенеді.

Жерасты суларының бұл түрлерінен басқа да түрлеріне тоқталатын боламыз. Олар: жарықшақты және карстты сулар. Яғни, жарықшақты және карсты тау жыныстарында пайда болатын сулар; «мәңгілік» мұздық қабатындағы сулар; емдік қасиеттері бар, басқаша айтсақ, минералды сулар. Мұндай сулар кей жағдайларда өнеркәсіптік мақсатта да пайдаланылады.

Бұл сулардың барлығы да қысымсыз және қысымды бола алады. Алайда, олардың толып жатқан өздеріне тән айырмашылықтары бар. Ол айырмашылықтар 21-кестеде көрсетілген жіктемеден мүлдем басқаша болуы да мүмкін.

4.10.2. Қалқыма су

Жер қабатының ең жоғарғы бөлігінде үш түрлі су қабаты болады. Адамның шаруашылық іс-әрекетіне орай үлкен қызығушылық тудыратыны және көп бақылауға алынатыны да осылар. Әдетте олар жерасты суларының сипаттамасына қарай әр түрлі болып келеді. Атап айтқанда, аэрациялар немесе инфильтрациялар, капиллярлы және қанықтық аймағы.

Аэрация аймағы, аты айтып тұрғандай, атмосферамен тығыз байланысты. Осы аймақ арқылы беткі қабаттағы сулар өтеді. Оның бір бөлігінде ұдайы ауа болады. Аэрация аймағының кей бөліктерінде қалқыма су сияқты жерасты сулары жиналуы да мүмкін (26-сурет).

Қанықтық аймағында жыныстардың барлығы да суға толы болады. Бұл аймақ өтімділігі әлсіз немесе сутірек тау жыныстарының төсемесінде болады.

26-сурет. Қалқымасу

Қалқыма су сияқты жерасты сулары үстіңгі қабаттан сәл ғана төменде болады. Олардың деңгейі аса үлкен емес, әдетте 1-2 метр болып келеді, таралу аумағы да шектеулі болады.

Қалқыма судың пайда болуы аэрация аймағындағы өтімділігі әлсіз тау жыныстарының шағын қабатшалары мен линзаларының пайда болуымен байланысты. Мысалы, мореналық немесе аллювийлік саздарға байланысты. Олардың жоғарғы қабатында атмосфералық жауын-шашын мен конденсациялық сулар жинақталып, тұрақтап қалады.

Дата добавления: 2015-08-31