Wydajność studni kopanych i świdrowych zależy od całego szeregu czynników, z których najgłówniejszymi są:
- charakterystyka warstwy wodonośnej,
- rodzaj studni i ich głębokość,
- największa wydajność urządzenia pompowego.
W tablicy 1 podano wydajności różnych typów studni w zależności od podanych wyżej warunków. Tablica została opracowana dla warunków przeciętnych, przy założeniu ciągłej ośmiogodzinnej eksploatacji dla celów konsumpcyjnych.
Tab. 1. Wydajność różnych studni w zależności od głębokości
Odpowiada to warunkom pracy zwykłej studni w osiedlu średniej wielkości. Dane zawarte w tablicy można przyjmować jedynie jako przybliżone. Wydajność studni wierconych zależna jest od takich parametrów, jak miąższość warstwy wodonośnej, jej charakterystyka, konstrukcja studni, sposób zafiltrowania, typ urządzenia pompowego itp.
Rys. 1. Typowy projekt studni wraz ze stacją pomp (arch. własne)
Rys. 2. Projekt studni i stacji pomp z wyposażeniem (arch. własne)
W tablicy 2 podano przeciętne wydajności dopuszczalne dla studni kopanych ocembrowanych kręgami w zależności od średnicy kręgów i struktury warstwy wodonośnej na dnie studni.
Tab. 2. Dopuszczalna wydajność studni ujętych w kręgach w zależności od średnicy kręgów i struktury dna
Przy pompowaniu wody ze studni kopanych, zwłaszcza płytkich, osadzonych w drobnoziarnistym pokładzie wodonośnym, należy zachować pewne środki ostrożności. Przy znacznych depresjach, jeżeli prędkość napływu wody do studni stanie się prędkością graniczną, napływająca woda może porywać drobniejsze ziarna warstwy wodonośnej i osadzać je na dnie studni. Najgorszym zjawiskiem jest zeskok hydrauliczny w studni, kiedy to procesy sufozyjne osiągają ekstremum. Z reguły jest spowodowane złym doborem pomp.
Stąd też pochodzi zjawisko zapiaszczania studni. Zjawisko to nie tylko w dalszym ciągu utrudnia dopływ wody do studni i tym samym wpływa na dalsze jej zamulanie, ale niekiedy może spowodować pęknięcie kręgów studziennych, a nawet zawalenie się całej konstrukcji studziennej. Niebezpieczeństwo to zagraża szczególnie przy zbyt intensywnym poborze wody z nowej studni, wybudowanej w gruntach o małym współczynniku wodoprzepuszczalności (np. w czasie akcji przeciwpożarowej). W starych studniach podobne przypadki obserwowane są bardzo rzadko, ponieważ wskutek dłuższego normalnego użytkowania studni, otaczające ją cząstki i ziarna gruntu zdążyły przesunąć się i ułożyć odpowiednio do swojej wielkości tworząc naturalny filtr odwrotny tak, że naruszenie równowagi takiego układu napotyka na wielki opór. Z uwagi na różnorodność warunków, w których są budowane studnie kopane, wydajność ich leży w dosyć szerokich granicach 4-40 l/min z 1m2 powierzchni studni, przy depresjach 0,3 - 0,4 m. Według Febransa dopuszczalne depresje przy studniach kopanych powinny być utrzymane w granicach do 0,3 m przy kurzawkach i nie więcej jak 2,5 m w grubych piaskach. Dla gruntów pośrednich należy przyjmować wartości depresji również pośrednie. Przy określaniu wydajności studni na podstawie czasu wytworzenia się leja depresyjnego należy obniżyć lustro wody w studni o 0,3 m, ustalając przy tym wydajność studni odpowiadającą tej depresji. W tym celu należy zmierzyć ilość wody odpompowanej ze studni do chwili osiągnięcia wspomnianego obniżenia, czas w którym obniżenie to zostało osiągnięte oraz czas, w którym nastąpiło wypełnienie leja depresyjnego do poprzedniego poziomu. Wydajność studni można określić w przybliżeniu na podstawie niżej podanego wzoru praktycznego:
gdzie: Q — ilość wody odpompowanej do chwili osiągnięcia założonej depresji, w litrach,
t1 — czas trwania pompowania do chwili osiągnięcia założonej depresji, min,
t2 — czas wypełnienia się leja depresyjnego do pierwotnego poziomu, min.
Jeżeli q wypadnie mniejsze niż 5 l/min na 1 m2 powierzchni rzutu studni, będzie to dowodem, że studnia zasilana jest z warstwy bardzo drobnoziarnistej albo z pokładów gliniastych względnie iłowych. W takich pokładach należy budować studnie o dużej powierzchni rzutu poziomego (studnie pojemnikowe). Jeżeli q wypadnie powyżej 10 l/min na 1 m2 powierzchni rzutu poziomego studni wówczas można korzystać z danych praktycznych, które podają zależność pomiędzy wydajnością q w przeliczeniu na 1 m2 rzutu poziomego studni a dopuszczalną depresją:
- dla q = 10 l/min → S = 1,00 m,
- q = 20 l/min → S = 1,40 m,
- q = 30 l/min → S = 2,00 m i
- q = 40 l/min → S = 2,50 m.
Literatura :
- Linder F.: Budowa mostów. Cz. 1. PWSZ. Warszawa 1970
- Przewłocki O., Tkaczenko A., Czarnocki K.: Studnie. Arkady 1966