Определение гидрогеологических параметров по данным откачек из скважин при неустановившемся режиме фильтрации

Для определения гидрогеологических параметров в условиях неустановившейся фильтрации подземных вод к скважине ис­пользуются решения, на основе которых по наблюдаемым в про­цессе откачек изменениям уровней и расходов потока опреде­ляются значения искомых параметров. Учитывая незначительную продолжительность опытных откачек, обычно условия притока воды к опытным скважинам отвечают схеме неограниченного в плане пласта, а в качестве основных расчетных зависимостей рассматриваются уравнения применительно к грунтовым и напорным водам, вскрытым совершенной скважиной:

где S — понижение уровня в скважине, м; Н_е — первоначальный напор в безнапорном водоносном горизонте до начала откачки, м;

Q — расход воды из скважины при откачке, м³/сут; k — коэффи­циент фильтрации, м/сут; R — радиус влияния откачки, м; r — ра­диус скважины, м; m — мощность напорного водоносного гори­зонта, м; E_i — интегральная показательная функция; а — коэффициент уровнепроводности безнапорного горизонта, а = —, м²/сут;

а* — коэффициент пьезопроводности, м²/сут.

При этом для первого периода откачки с ярко выраженным неустановившимся режимом фильтрации (при — r²/4at > 0.1) применяются формулы приведенные выше, основанные на использовании экспоненциальной зависимости; для второго периода (при — r²/4at< 0,1) характеризуемого квазиустановившимся видом фильтрации, используются уравнения, основанные на логарифми­ческой зависимости:

Основными параметрами, которые определяются при обработке результатов откачки на основе теории неустановившейся филь­трации, являются коэффициенты фильтрации k, водопроводи- мости Т= km, пьезопроводности a (или уровнепроводности a*), коэффициент водоотдачи μ (или упругой водоотдачи μ*) и др.

Расчеты по формулам квазистационарной фильтрации.

Время, начиная с которого экспоненциальная зависимость может быть заменена логарифмической (при точности определения понижения до 5%), определяется критерием:

На использовании логарифмической зависимости основаны как графоаналитические, так и аналитические приемы и методы определения гидрогеологических параметров.

Ниже приведены только некоторые из них, наиболее распро­страненные в практике гидрогеологических расчетов.

Широко распространены в практике гидрогеологических рас­четов графоаналитические методы определения параметров, осно­ванные на возможности представления исходных уравнений дви­жения воды к скважине в виде уравнения прямой линии.
Исходное уравнение, описывающее неустановившееся дви­жение воды к совершенной артезианской скважине, работающей в неограниченном пласте, может быть представлено в виде сле­дующей формулы:

Приведенная форма записи уравнения представляет собой урав­нение прямой линии в координатах S = lgt. Действительно, принимая в уравнении

получим уравнение прямой линии:

где В — угловой коэффициент; A — величина, отсекаемая прямой на оси абсцисс.

Общий вид графика зависимости понижения уровня воды в скважине при откачке от логарифма времени S = f(lgt)

Таким образом, если опытные данные по любой из скважин нанести на график S =f(lgt), откладывая по оси абсцисс лога­рифмы времени, а по оси ординат — соответствующие значения понижений уровня, то на основе полученного прямолинейного графика можно определить величины А и В и далее по формулам получить значения водопроводимости km и коэффициента пьезо­проводности а. Величина В численно равна угловому коэффици­енту прямой и может быть определена по любым двум точкам, лежащим на прямой S =f(lgt), координаты которых снимаются непосредственно с графика:

Значения коэффициентов водопроводимости и пьезопроводности определяются соответственно по формулам:

Обработка результатов опытных откачек из безнапорных водо­носных горизонтов проводится так же, как и для напорных гори­зонтов. При этом если величина понижения уровня S составляет не более 15—20% от первоначальной мощности водоносного гори­зонта Н, то для безнапорных вод можно с допустимой для практики погрешностью определять расчетные параметры как для напорных вод, пользуясь графиком S = f(lgt)

Если же это условие не соблюдается, то для определения пара­метров необходимо построить график (2H- S)S =f(lgt), который также выражается прямой линией, уравнение которой имеет вид: