Конус депрессии

Вокруг насосной скважины формируется конус депрессии.

Конус депрессии — это круглая область вокруг колодца, где уровень грунтовых вод снижается в результате откачки. В безнапорном водоносном горизонте ( зеркале грунтовых вод ) это фактическое понижение уровня воды. В напорных водоносных горизонтах ( артезианских ) конус депрессии представляет собой снижение напора, окружающего перекачиваемую скважину.

При откачке скважины уровень воды в колодце снижается. При понижении этого уровня воды возникает градиент между водой в окружающем водоносном горизонте и водой в колодце. Поскольку вода течет от высокого уровня воды или давления к низкому, этот градиент создает поток из окружающего водоносного горизонта в скважину.

По мере того, как вода течет в скважину, уровень воды или давление в водоносном горизонте вокруг скважины снижается. Величина этого снижения становится меньше по мере удаления от скважины, в результате чего образуется конусообразная депрессия, расходящаяся от скважины. По внешнему виду это похоже на эффект, который можно увидеть, если выдернуть вилку из ванны. Эта особенность конической формы является конусом депрессии.

Физические свойства

Размер и форма (наклон) конуса депрессии зависят от многих факторов. Скорость закачки в скважине будет влиять на размер конуса. Кроме того, тип материала водоносного горизонта, например, является ли водоносный горизонт песком, илом , трещиноватыми породами, карстом и т. д., также влияет на то, насколько далеко простирается конус. Количество воды в хранилище и толщина водоносного горизонта также будут определять размер и форму конуса депрессии.

По мере закачки скважины конус депрессии будет расширяться и продолжать расширяться радиально, пока не наступит точка равновесия. Обычно это происходит тогда, когда количество воды, выброшенной из хранилища, равно скорости откачки. Это также может произойти, когда пополнение водоносного горизонта равно количеству перекачиваемой воды.

Обычно мы думаем о конусе депрессии как о круглом элементе, окружающем откачиваемую скважину. Однако характеристики водоносного горизонта могут повлиять на форму конуса депрессии. Например, если в зоне перекачки имеется крутой градиент грунтовых вод, конус будет иметь тенденцию быть короче в восходящем направлении и удлиняться в нисходящем направлении. Это связано с тем, что вода уже течет к колодцу в восходящем направлении, поэтому конусу депрессии не нужно выдвигаться так далеко, чтобы получить воду, тогда как вода течет от колодца в восходящем направлении, поэтому конус депрессии необходимо идти дальше, чтобы получить воду.

На форму конуса депрессии также может повлиять, когда конус пересекает источник воды, например озеро или ручей . В таких случаях вода из озера или ручья подает воду в конус депрессии, и поэтому конус не будет расширяться так далеко в этом направлении. И наоборот, если конус депрессии соприкасается с барьером, таким как массивный хребет коренной породы, глинистое тело или край водоносного горизонта, конус депрессии будет опускаться на большую глубину, чтобы подать воду в скважину.

Когда два конуса депрессии пересекаются друг с другом, они, как правило, оказывают комбинированное воздействие на понижение давления и приводят к тому, что уровень воды или давление намного ниже, чем может создать один конус депрессии. Это может быть важным фактором при планировании размещения скважин и скорости закачки. В случае колодцев для водоснабжения, как для бытового использования, так и для орошения , колодцы обычно располагаются достаточно далеко друг от друга, чтобы избежать пересекающихся конусов депрессии. Таким образом, просадка в водоносном горизонте сводится к минимуму. Однако в случае осушения шахт , где целью является снижение уровня воды и давления, колодцы часто располагаются близко друг к другу , и свалок чтобы максимально снизить напор в водоносном горизонте.

Анализ и полезность

Контурные карты уровней и давления воды часто показывают «бычьи глаза» вокруг насосных скважин, которые представляют собой конусы депрессии. В случае больших муниципальных колодцев конусы депрессии могут простираться на многие мили от колодца. Для домашних колодцев конусы часто слишком малы, чтобы их можно было отобразить на таких картах.

Конусы депрессии могут быть очень полезны при борьбе с шлейфами загрязнений в грунтовых водах . Часто скважину можно разместить рядом с шлейфом загрязняющих веществ и закачивать ее с достаточной скоростью, чтобы создать конус депрессии. Этот конус депрессии может захватывать поток загрязняющих веществ (по сути, вытягивая его из водоносного горизонта). Затем перекачиваемую воду можно очищать. Использование улавливающих колодцев помогло защитить колодцы водоснабжения и изолировать загрязняющие вещества вблизи разливов, свалок и других источников.

См. также

• Овердрафт