УДК 626.862.4
ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ПРИФИЛЬТРОВОЙ
ЗОНЕ ВОДОЗАБОРНЫХ И ДРЕНАЖНЫХ СКВАЖИН
В.Г. Насонов
(САНИИРИ им.В.Д.Журина)
Современные методы расчета водоприемной способности скважин основываются, как
правило, на ламинарном характере движения воды в прифильтровой зоне [1,2,9]. Это
представление исходит из того, что реальные скорости фильтрации, превышающие верхний
предел применимости закона Дарси, встречаются в гидрогеологии редко (карстовые породы,
гравийно-галечниковые отложения), а при длинных фильтрах практически невозможны даже
в этих отложениях. Поэтому в большинстве методических рекомендаций бывшего Союза по
опытно-фильтрационным работам [9] отсутствуют требования о необходимости оценки в
процессе 
изысканий 
— нелинейной 
— фильтрации. 
По 
этой 
же 
причине — широко
распространенные 
в 
своёе 
время методы определения производительности скважины 
в
зависимости 
от 
понижения 
и 
связанные 
с 
этим 
методы 
определения 
параметров
турбулентности в современной практике практически не применяются.
В соответствии с этим обоснование конструкций дренажных и водозаборных скважин
основывается на линейном законе Дарси [1,2,9]. Вместе с тем опубликовано большое
количество работ об определении верхних пределов скоростей фильтрации, в которых
отмечены 
отклонения 
от линейного 
закона Дарси 
[4,6,7,8,10,11,13,15]. 
Исследования
проводились на разных типах пористых сред (трещиноватый песчаник, тонкий песок и т.д.).
Полученные значения числа Рейнольдса изменяются в пределах 0,019-14. Наименьшие
значения критического числа Ке получены для тонких песков, максимальные (Ке = 13-14) -
для крупной дроби. Число Ке в гидравлике подземных вод определяется по уравнению:
Ке = Уа /У,
где У — скорость фильтрации;
у — коэффициент динамической вязкости;
@ — характерный диаметр зерен пористой среды;.
Отклонение от закона Дарси при увеличении скорости фильтрации некоторые ученые
связывают с появлением турбулентности [11-13]. Однако в трубной гидравлике нарушение
закона Пуазейля связано со значительно большими значениями числа Ке, чем наблюдаемые
в пористых средах критические числа Ке. Это дает основание большинству исследователей
считать, что начало отклонения от закона Дарси при увеличении скорости фильтрации
связанно 
с 
инерционными 
эффектами 
[14,15]. 
Поэтому 
в 
дальнейшем — термин
«турбулентность» используется нами в случае отклонения от закона Дарси при увеличении
скорости фильтрации, хотя толкование этого термина, по всей видимости, неоднозначно.
Очень важным является тот факт, что, согласно экспериментальным исследованиям,
наименьшие значения числа Ке получены для рыхлых образцов с преобладанием фракции
менее 0,1мм (Ке = 0,018-0,024). Это означает, что отклонения от линейного закона Дарси
характерны 
для 
всего 
диапазона - рыхлых 
— пористых 
сред, 
а 
нёе 
только 
— для
высокопроницаемых. Кроме того, для рыхлых плохопроницаемых сред скорости движения
воды, при которых возникают отклонения от закона Дарси, значительно (на два порядка)
меньше, чем для высокопроницаемых.
-313-