Конус депрессии происходит в водоносном горизонте , когда грунтовые воды закачивают из скважины . В безграничном водоносном горизонте (грунтовых водах ) это фактическое понижение уровня воды. В замкнутых водоносных горизонтах ( артезианских ) конус депрессии - это уменьшение напора вокруг откачиваемой скважины.
При откачке колодца уровень воды в колодце понижается. При понижении этого уровня воды возникает градиент между водой в окружающем водоносном горизонте и водой в колодце. Поскольку вода течет от высокого к низкому уровню воды или давления, этот градиент создает поток из окружающего водоносного горизонта в скважину.
По мере того, как вода поступает в колодец, уровень или давление воды в водоносном горизонте вокруг колодца снижается. Величина этого снижения становится меньше по мере удаления от скважины, что приводит к конусообразной депрессии, расходящейся от скважины. По внешнему виду это похоже на эффект, который можно увидеть, когда выдергивают вилку из ванны. Этот элемент конической формы представляет собой конус впадины.
Физические свойства
Размер и форма (наклон) конуса впадины зависит от многих факторов. Скорость откачки в скважине повлияет на размер конуса. Кроме того, тип материала водоносного горизонта, например, является ли водоносный горизонт песком, илом , трещиноватыми породами, карстом и т. Д., Также будет влиять на то, насколько далеко простирается конус. Количество воды в хранилище и толщина водоносного горизонта также будут определять размер и форму конуса впадины.
По мере того, как скважина закачивается, конус депрессии расширяется и будет продолжать расширяться радиально до тех пор, пока не будет достигнута точка равновесия. Обычно это происходит, когда количество воды, выпущенной из хранилища, равно скорости откачки. Это также может произойти, когда подпитка водоносного горизонта равна 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 впадины. Например, если есть крутой градиент грунтовых вод в области откачки, конус будет иметь тенденцию быть короче в направлении улучшения и удлиненным в направлении вниз. Это связано с тем, что вода уже течет к скважине с улучшенного направления, поэтому конусу депрессии не нужно выходить так далеко, чтобы получить воду, в то время как вода течет от скважины в нисходящем направлении, поэтому конус депрессии нужно дойти дальше, чтобы получить воду.
Форма конуса впадины также может измениться, когда конус пересекает источник воды, такой как озеро или ручей . В таких случаях вода из озера или ручья подает воду в конус впадины, и поэтому конус не будет расширяться так далеко в этом направлении. И наоборот, если конус впадины соприкасается с препятствием, таким как массивный гребень коренных пород , глиняное тело или край водоносного горизонта, конус впадины опустится на большую глубину, чтобы подавать воду в скважину.
Когда два конуса депрессии пересекаются друг с другом, они , как правило, имеют комбинированное воздействие на просадки и приводят к уровней воды или давлений значительно ниже , чем одного конуса депрессии будет производить. Это может быть важным фактором при планировании размещения скважин и скорости откачки. В случае колодцев для водоснабжения, будь то для домашнего использования или для орошения , колодцы обычно располагаются достаточно далеко друг от друга, чтобы избежать пересечения конусов впадин. Таким образом, просадка в водоносном горизонте сводится к минимуму. Тем не менее, в случае обезвоживания для шахт и свалок , где цель состоит в том, чтобы понизить уровень воды и давление, скважины часто расположены близко друг к другу, чтобы уменьшить голова в водоносном слое к количеству максимального.
Анализ и полезность
Уровни или давление воды могут быть обозначены контуром так же, как высота на топографических картах . Контурные карты часто показывают «бычий глаз» вокруг перекачиваемых скважин, которые представляют собой конусы депрессии. В огромных муниципальных колодцах эти конусы депрессии часто могут простираться на много миль от откачиваемой скважины. Для многих домашних колодцев конусы депрессии зачастую слишком малы, чтобы их можно было даже увидеть на таких картах. Опять же, это действительно зависит от скорости откачки и материала водоносного горизонта .
Конусы депрессии могут быть очень полезны при работе с шлейфами загрязняющих веществ в грунтовых водах . Часто колодец можно разместить рядом с шлейфом загрязняющих веществ и прокачивать его с достаточной скоростью, чтобы создать конус депрессии. Этот конус депрессии может действовать, чтобы захватить поток загрязняющих веществ (по существу вытягивая его из водоносного горизонта). Затем перекачиваемая вода может быть обработана. Использование улавливающих колодцев помогло защитить колодцы водоснабжения и изолировать загрязняющие вещества вблизи разливов, свалок и других источников.