STUDNIA WIERCONA-PROJEKT

1. Wybór typu filtra dokonujemy kierując się poniższym opisem:

Wytyczne stosowania filtrów studziennych

1.      Skały zwięzłe osypujące, skały sypkie (frakcje kamieniste, otoczaki). Ziarna o średnicy 25 – 100 mm stanowią ponad 50% zawartości. Filtry otworowe z perforacją okrągłą lub szczelinową, filtry prętowe.

2.      Żwir, pospółka. Żwir: ziarna o średnicy większej od 2 mm stanowią ponad 50 zawartości; pospółka: ziarna o średnicy większej od 2 mm stanowią 10 – 50% zawartości. Filtry otworowe z perforacją okrągłą lub szczelinową owinięte spiralnie drutem; filtry mostkowe; filtry prętowe owinięte spiralnie drutem oraz pokryte blachą z wytłaczanymi otworkami.

3.      Piaski grube. Ziarna o średnicy większej od 0,5 mm stanowią ponad 50% zawartości (D₅₀ > 0,5 mm). Filtry otworowe z perforacją okrągłą lub szczelinową owinięte spiralnie drutem oraz otoczone siatką o oczkach kwadratowych (ew. blachą z wytłaczanymi otworkami); filtry prętowe owinięte spiralnie drutem oraz ewentualnie siatką o splocie kwadratowym lub blachą z wytłaczanymi otworkami.

4.      Piaski średnie. 0,5 mm > D₅₀ . 0,25 mm. Filtry otworowe z perforacją okrągłą lub szcelinową owinięte spiralnie drutem i ewentualnie otoczone siatką o splocie rypsowym; filtry obsypkowe z perforacją okrągłą lub szczelinową lub prętowe z jednowarstwową obsypką.

5.      Piaski drobne. Ziarna o średnicy większej niż 0,25 mm stanowią mniej niż 50% zawartości (D₅₀ ≤ 0,25 mm). Filtry obsypkowe z perforacją okrągłą lub szczelinową, dwu lub trzywarstwowe.

6.      Piaski pylaste. Ziarna o średnicy większej niż 0,25 mm stanowią mniej niż 50% zawartości lecz frakcji pyłowej jest 10 – 30%, zaś iłowej mniej niż 2%. Filtry obsypkowe jak w punkcie 5.

2. Dobór obsypek

1.        Miarodajną średnicę D₅₀ pierwszej warstwy obsypki dokonujemy według relacji:  (d₅₀ oznacza średnicę uziarnienia warstwy wodonośnej) q1=D50/d50=8 do 12
2.        Dalsze warstwy obsypki obliczamy:qi=D (i+1)/Di= 4 do 6 (indeks i+1 oznacza średnicę ziarn zewnętrznej warstwy obsypki).

1 warstwa warunek 100mm<d0

2 60 mm<d

Grubości obsypek:

1.      Obsypka z piasku filtracyjnego: pierwsza warstwa g ≥ 100 mm, druga i następna g ≥ 60 mm.

2.      Obsypka z żwiru filtracyjnego: pierwsza warstwa g ≥ 150 mm, druga i następne g ≥ 80 mm

3. Perforacja rury filtrowej

Zalecane wymiary otworów wlotowych okrągłych (d_o) lub szczeliny (t):

1.      Filtry z perforacją okrągłą przy U ≤ 2: (2,5 – 3,0)D₅₀ i przy U > 2: (3,0 – 4,0)D₅₀

2.      Filtry z perforacją szczelinową odpowiednio: (1,25 – 1,5)D₅₀ i (1,5 – 2,0)D₅₀

3.      Filtry siatkowe: (1,5 – 2,0)D₅₀ i (2,0 – 2,5)D₅₀

4.      Filtry prętowe: 1,25D₅₀ i 1,5D₅₀

gdzie U = D₆₀ / D₁₀    Ponadto stosuje się warunki dodatkowe:

1. d_o ≤ 0,1D_z    i   t ≤ 0,1D_z  (D_z – średnica zewnętrzna rury filtrowej)
2. Otworki okrągłe: a = 20÷40 mm (a - odległość otworków w pionie); b = 20÷40 mm (b – odległość otworków w poziomie).
3. Otworki szczelinowe: b = (8÷12)t (b – odległość między osiami szczelin w poziomie); c = 10 ÷ 20 mm (c – odległość między górną i dolną krawędzią szczelin); l = 30 ÷ 100 mm (l – długość szczelin)

4. Wstępne przyjęcie długości filtra

1. Dla M  ≤ 15 m: l_f = (0,4 ÷ 0,8)M oraz dla H ≤ 15 m: l_f = (0,4 ÷ 0,6)H
2. Dla M  > 15 m lub H > 15 m za pomocą metody oporów filtracyjnych za pomocą relacji: (Z – współczynnik poprawkowy)

5. Określenie prędkości krytycznej filtracji (ochrona studni przed przedostawaniem się osadów)

 Prędkość krytyczna:  (gdzie: np. -  porowatość ośrodka; d_e= c*d₁₀; d_e -  średnica efektywna ziaren; ν – współczynnik kinematycznej lepkości)

Zestawienie wartości c

U	c	U	c	U	c	U	c
1,00 ÷1,25	1,1	2,0÷2,5	1,7	3,5÷4,0	2,05	6,0÷7,0	2,3
1,25÷1,5	1,3	2,5÷3,0	1,85	4,0÷5,0	2,15	7,1÷10,0	2,35
1,5÷2,0	1,5	3,0÷3,5	1,95	5,0÷6,0	2,25	≥10	2,4

Zestawienie R_kr (przy np = 0,40)

de (mm)	Rkr	de (mm)	Rkr
1,0 ÷ 1,5	4,0	5,0 ÷ 7,0	10,5
1,5 ÷ 2,0	5,5	7,0 ÷ 10,0	18,0
2,0 ÷ 3,0	6,5	10,0 ÷ 15,0	24,0
3,0 ÷ 5,0	9,0

Grubości obsypek:

1.      Obsypka z piasku filtracyjnego: pierwsza warstwa g ≥ 100 mm, druga i następna g ≥ 60 mm.

2.      Obsypka z żwiru filtracyjnego: pierwsza warstwa g ≥ 150 mm, druga i następne g ≥ 80 mm

6. Zalecane długości rury podfiltrowej: głębokość studni do 15 m: 1,5 – 2,0 m; 16 – 30 m: 3,0 m; 30 – 90 m: 5,0 m; powyżej 90 m: 10 m

G.    Prędkość dopuszczalna z uwagi na sufozję

  

H.    Określenie dopuszczalnego wydatku (przy założeniu jednolitego dopływu jednostkowego wzdłuż filtra):

1.      Z uwagi na wartość prędkości krytycznej na granicy warstwa wodonośna – obsypka zewnętrzna:  (D – średnica filtra na wymienionej granicy)

2.      Z uwagi na wartość prędkości krytycznej na granicy obsypka zewnętrzna – obsypka wewnętrzna: jak wyżej

3.      Z uwagi na wartość prędkości krytycznej na granicy obsypka wewnętrzna – szkielet filtra: jak wyżej

4.      Z uwagi na wartość prędkości dopuszczalnej wg Abramowa: (v_dop – najmniejsza wartość dopuszczalnej prędkości przy założeniu jednolitego dopływu jednostkowego do studni)

5.       

6.      Z uwagi na wartość prędkości przepływu wewnątrz rury filtrowej:   

(v_p = 0,5 ÷1,0 m/s)

I.       Określenie dopuszczalnego eksploatacyjnego wydatku studni przy uwzględnieniu nierównomierności rozkładu dopływu wzdłuż filtra:    gdzie:    

Orientacyjne wartości parametru hydraulicznego µm

Rodzaj filtra	Porowatość szkieletu  m (%)	Wartość współczynnika µ w zależności od D50 obsypki w mm
		20	16	12	10	8	6	4	2	1,4
Mostkowy	3,5 7,2 11,2 14,6	0,82 0,64 0,56 0,53	0,81 0,62 0,52 0,48	0,78 0,57 0,46 0,42	0,75 0,53 0,41 0,37	0,69 0,48 0,36 0,32	0,60 0,40 0,30 0,27	0,48 0,30	0,32	0,26
Prętowy	18,2 30,8	0,51 0,34	0,51 0,34	0,51 0,34	0,50 0,33	0,48 0,32	0,46 0,30	0,41 0,27	0,34 0,23	0,32 0,19
Szczelinowy	4,8	0,88	0,84	0,79	0,75	0,68	0,57
Perforowany z siatką	14,8	0,68	0,68	0,68	0,68	0,68	0,67	0,62	0,48	0,40

J.      Obliczenie charakterystyki studni przy uwzględnieniu niezupełności (sposób przybliżony):

   

Zestawienie wartości współczynnika redukcyjnego w_r

t/ho lub L/M	wr	t/ho lub L/M	wr	t/ho lub L/M	wr
0,9	0,975	0,5	0,785	0,2	0,518
0,8	0,945	0,4	0,712	0,15	0,452
0,7	0,895	0,3	0,625	0,1	0,370

gdzie: t – czynna długość filtra, h_o – odległość stropu warstwy nieprzepuszczalnej od poziomu dynamicznego zwierciadła wody w studni (horyzont swobodny), M – miąż­szość warstwy wodonośnej dla horyzontu napiętego.

lo/M lub lo/M	M/r lub M/r
	2	3	5	10	20	30	50
0,02 0,06 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,94 0,98	0,4607 0,4528 0,4379 0,3780 0,3028 0,2271 0,0586 0,0569 0,0556 0,0236 0,0054 0,0018 0,0002	1,0724 1,0454 0,9962 0,8215 0,6333 0,4642 0,3219 0,2063 0,1163 0,0513 0,0123 0,0043 0,0004	2,5591 2,4403 2,2491 1,7115 1,2526 0,8934 0,6142 0,3971 0,2301 0,1070 0,0278 0,0099 0,0011	6,7596 6,0142 5,1449 3,4646 2,3875 1,6548 1,1280 0,7355 0,4385 0,2165 0,0635 0,0345 0,0028	15,2894 11,9085 9,3363 5,6714 3,7456 2,5469 1,7263 1,1320 0,6880 0,3545 0,1153 0,0485 0,0064	23,1689 16,3363 12,2382 7,0960 4,6026 3,1046 2,0994 1,3799 0,8454 0,4425 0,1511 0,0666 0,0096	36,5591 22,6906 16,2134 8,9783 5,7222 3,8300 2,5841 1,7023 1,0510 0,5612 0,2002 0,0925 0,0152

lo/M lub lo/M	M/r lub M/r
	100	200	500	1000	1500	2500
0,02 0,06 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,94 0,98	60,2830 32,2476 21,9705 11,6283 7,2847 4,8389 3,2574 2,1506 1,3380 0,7268 0,2713 0,1314 0,0251	88,5711 42,4342 27,9636 14,3390 8,8745 5,8631 3,9407 2,6058 1,6300 0,8962 0,3452 0,1729 0,0369	129,8850 56,3790 34,0616 17,9669 10,9959 7,2282 4,8510 3,2125 2,0197 1,1230 0,4452 0,2297 0,0541	162,5400 67,1000 42,2500 20,7270 12,6077 8,2648 5,5421 3,6733 2,3157 1,2955 0,5216 0,2734 0,0678	182,0150 74,4063 45,8827 22,3448 13,5520 8,8719 5,9469 3,9431 2,4892 1,3966 0,5666 0,2991 0,0759	206,7370 81,3725 30,4669 24,3848 14,7424 9,6374 6,4572 4,2833 2,7078 1,5241 0,6231 0,3316 0,0862