6.4.1. Βασικά Μεγέθη
Στο πιο κάτω σχήμα φαίνεται η καμπύλη πτώσης του υδραυλικού ύψους λόγο άντλησης από σε ένα υδροφορέα. Επίσης δίνονται σχηματικά οι παράμετροι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της ροής λόγο άντλησης.
rw: η ακτίνα του πηγαδιού.
sw: η πτώση της στάθμης στο πηγάδι.
hr: το υδραυλικό ύψος σε απόσταση r από το κέντρο του πηγαδιού.
Η: το αρχικό υδραυλικό ύψος (αν δεν υπήρχε άντληση).
R: η ακτίνα επιρροής.
Ακτίνας επιρροής (radius of influence) είναι η απόσταση R από το κέντρο του πηγαδιού πέραν της οποίας η πτώση του υδραυλικού ύψος λόγο άντλησης είναι αμελητέα (πρακτικά μηδενική). Σημ. Σε απόσταση ίση με την ακτίνα επιρροής η υδραυλική κλίση dh/dl είναι σχεδόν μηδενική. Παρόλα αυτά, η εισρέουσα παροχή στον κύλινδρο ακτίνας R γύρω από τον το πηγάδι είναι ίση με την αντλούμενη παροχή αφού αν και η ειδική παροχή είναι σχεδόν μηδέν στην περιφέρεια του κυλίνδρου, η περιφερειακή επιφάνεια που συνεισφέρει είναι πολύ μεγάλη.
Εμπειρική εκτίμηση της ακτίνας επιρροής
Άσκηση: Έστω επιφανειακός φρεάτιος υδροφορέας πάχους 15m με υποκείμενο αδιαπέραστο ασβεστολιθικό στρώμα πάχους 5 m. Ο υδροφορέας αποτελείτε από στρώματα ιλώδους άμμου με K=20 m/day (2,315∙10-4 m/s). Από πηγάδι που χρησιμοποιείται σπάνια αντλήθηκε νερό επί 5 h και η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα στο πηγάδι έπεσε κατά sw=1 m. Δώστε μια εκτίμηση της ακτίνας επιρροής και σχεδιάστε τη καμπύλη πτώσης της στάθμης. (Aπάντηση R = 45m)
6.4.2. Άντληση από Φρεάτιο Υδροφορέα
Για συνεχή άντληση με παροχή Q, o υδροφόρος ορίζονταν σταθεροποιείται (steady flow conditions). H αναλυτική σχέση που περιγράφη την μόνιμη ροή για την περίπτωση άντλησης από φρεάτιο υδροφορέα είναι:
Η σχέση χρησιμοποιείτε για:
(1) Εύρεση της παροχής Q για δεδομένη ταπείνωση της στάθμης του υδροφορέα (h1, h2).
(2) Εύρεση της ταπείνωσης του υδροφόρου ορίζοντα για συγκεκριμένη παροχή άντλησης.
(3) Εύρεση της ακτίνας επιρροής (R) για συγκεκριμένη παροχή άντλησης.
(3) Εκτίμηση της υδραυλικής αγωγιμότητας (Κ) του υδροφορέα.
Υπάρχουν 6 μεταβλητές (Q, K, h1, h2 r1, r2). Αν γνωρίζουμε τις πέντε μπορούμε να υπολογίσουμε την 6η
Παρατηρήσεις:
1. Αντί των ζευγών (h1, r1) και (h2, r2) μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα (hw, rw) και (Η, R). Το (hw, rw) είναι σχεδόν πάντα διαθέσιμο σε μια δοκιμή άντλησης.
2. Για να έχουμε τιμές για τα (h1, r1) και (h2, r2) πρέπει να υπάρχουν πηγάδια πλησίον του σημείο άντλησης τα οποία χρησιμοποιούμε για παρακολούθηση της στάθμης (monitoring wells).
6.4.3. Άντληση από Περιορισμένο Υδροφορέα
Για σταθερή άντληση από περιορισμένο υδροφορέα η σχέση μεταξύ παροχής και μεταβολής τους υδραυλικού ύψους είναι η πιο κάτω:
Λυμένες Ασκήσεις
6.4.1: Φρεάτιος Υδροφορέας, Υπολογισμός Κ και R
Ένας φρεάτιος υδροφορέας έχει πάχος 30 m. Από πηγάδι διαμέτρου 20 cm αντλείται σταθερή ποσότητα 35 L/s. Η πτώση του υδροφόρου ορίζοντα μετρείται από πηγάδια παρακολούθησης που βρίσκονται σε απόσταση 10 m και 100 m και είναι 7,5 m και 0,5 m αντίστοιχα. Υπολογίστε την υδραυλική αγωγιμότητα του υδροφορέα και την ακτίνα επιρροής.
6.4.2: Φρεάτιος Υδροφορέας, Υπολογισμός της παροχής άντλησης Q
Ένας φρεάτιος υδροφορέας έχει πάχος 50 m. Από πηγάδι ακτίνας 50 cm που εκτείνεται μέχρι το κάτω όριο του υδροφορέα αντλείται νερό με σταθερή παροχή Q. Η πτώση του υδροφόρου ορίζοντα στο πηγάδι είναι 10 m ενώ σε απόσταση 500 m η πτώση του υδροφόρου ορίζοντα μηδενίζεται. Υπολογίστε την παροχή άντληση Q.
6.4.3: Περιορισμένος Υδροφορέας, Υπολογισμός της παροχής άντλησης Q
Ερώτηση: Πηγάδι διαμέτρου 0,5m διαπερνά πλήρως περιορισμένο υδροφορέα πάχους 20 m και υδραυλικής αγωγιμότητας 8.2 x 10-4 m/s. Ποια η μέγιστη παροχή που είναι δυνατό να αντληθεί αν η πτώση της στάθμης στο πηγάδι δεν μπορεί να είναι περισσότερο από 3m. Ο περιορισμός των 3m μπορεί να υπάρχει λόγου χάριν για να αποφευχθούν ανεπιθύμητες περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Δεδομένα: sw=3m, K=8.2 x 10-4 m/s, b=20m, Απάντηση: Q = 49 L/s
Περισσότερες ασκήσεις εδώ: www.waterresourcesengineering.com/μάθημα-υδατικών-πόρων-ασκήσεις-εξετά/