Curs de hidrogeologie Conf. dr. ing. Omer Ichinur

Curs VIII

Puţurile de apă

Un puţ este o groapă săpată prin foraj artificial în scoarţa pământului, prin care se

poate extrage apă, petrol sau alt zăcământ, sau realizată pentru explorare ori în alte scopuri

tehnice.

Puţurile de apă sunt mult folosite în practica hidrotehnică pentru captarea apei

subterane, fie cu scopul da a o folosi în alimentări cu apă fie cu soopul de a coborî nivelul

apei subterane.

Puţurile de apă pot fi de două tipuri: puţuri de mică adâncime şi puţuri de mare

adâncime. Cu cele dintâi apa poate fi obţinută foarte uşor, dar impurităţile pot ajunge uşor

astfel că există un risc de contaminare. Pentru cele la adâncime mare nu există risc de

contaminare, ele neavând impurităţi organice.

Din punctul de vedere al adîncimii de pătrundere faţa de stratul impermeabil,

puţurile pot fi perfecte când ajung până la stratul impermeabil de bază şi imperfecte în caz

contrar.

Puţuri perfecte în straturi acvifere libere

La asemenea puţuri se pun trei probleme principale:

- stabilirea ecuaţiei curbei de depresie (curba suprafeţei apei);

- formula debitului;

- determinarea debitului optim de exploatare al puţului.

Rezolvarea primelor două probleme se face utilizând ipoteza Dupuit (viteze orizontale,

uniform distribuite pe verticală), ecuaţia de continuitate şi legea fundamentală a infiltraţiei

(Darcy).

Puţ cu nivel liber

1

Curs de hidrogeologie Conf. dr. ing. Omer Ichinur

Ecuaţia curbei de depresie este de forma:

în care: k – coeficientul de filtraţie, r0 - raza puţului.

Pentru ca aceeaşi relaţie să servească la calculul debitului puţului este necesară

cunoaşterea încă a unei perechi de valori (r, hcd). Notând cu R raza de alimentare (denumită

uneori şi raza de influenţă) a puţului, adică distanţa până la care se resimte efectul

pompării, respectiv distanţa la care curba de depresie atinge nivelul hidrostatic, se obţine

următoarea formulă a debitului:

Notând cu s denivelarea apei în puţ, relaţia debitului se poate pune şi sub forma:

Raza de alimentare se determină prin pompări experimentale la faţa locului sau, în

lipsa acestora prin formule empirice:

- Formula Sichard pentru puţuri adânci:

- Formula Kusakin pentru puţuri puţin adânci şi mijlocii:

În aceste formule de alimentare rezultă R în metri, dacă s şi H sunt exprimate în

metri şi coeficientul de permeabilitate în metri pe secundă.

Cea de a treia problemă importantă la puţurile acvifere libere constă în determinarea

debitului optim de exploatare. Trebuie avute în vedere următoarele două elemente:

- eficienţa economică ridicată a puţului ceea ce înseamnă oă debitul pompat să fie cât

mai mare;

- protejarea puţului contra colmatării, ceea ce înseamnă ca debitul pompat să fie cât

mai mic.

Este obligatoriu ca viteza maximă a curgerii să nu depăşească o viteză limită la care

se produce antrenarea particulelor fine din teren producând astfel colmatarea puţului. De

aici rezultă că prin debit optim de exploatare se va înţelege debitul maxim care poate fi

pompat, cu respectarea condiţiei ca viteza de intrare a apei în puţ să fie cel mult egală cu

2

Curs de hidrogeologie Conf. dr. ing. Omer Ichinur

viteza limită admisibilă.

O formulă folosită des în practică este cea a lui Sichardt care dă viteza limită

admisibilă la peretele exterior al puţului:

(m/s) k exprimat în (m/s)

Având în vedere caracterul empiric al formulei care a condus la nerespectarea

principiului omogenităţii dimensionale, respectarea unităţilor de măsură este obligatorie.

Pentru a prelungi viaţa puţului este recomandabil ca în exploatare viteza limită

admisibilă să fie:

(m/s) k exprimat în (m/s)

Debitul în funcţie de denivelare este reprezentat printr-o parabolă, valoarea maximă

corespunzând valorii s = H.

Pe de altă parte debitul la care puţul nu se colmatează se calculează cu relaţia:

Reprezentarea grafică este o dreaptă care trece prin punctele care corespund

denivelării minime (s = 0 ) şi denivelării maxime (s = H )'

De asemenea se calculează debitul la care nu se produce înnisiparea filtrului, ţinând

cont că secţiunea este alta şi anume raza este mai mică, fiind egală cu raza săpăturii puţului

(r) din care se scade grosimea filtrului, notată f:

Reprezentarea grafică este tot o dreaptă care trece prin punctele care corespund

3

Curs de hidrogeologie Conf. dr. ing. Omer Ichinur

denivelării minime (s = 0 ) şi denivelării maxime (s = H )'.

Cele două drepte intersectează parabola respectiv în câte un punct. Debitul optim,

respectiv denivelarea optimă corespunde unuia dintre aceste două puncte şi anume acelui

punct care dă valorile cele mai mici. Depăşirea în exploatare a acestui debit scurtează mult

viaţa puţului.

Puţuri perfecte în straturi acvifere sub presiune

În cazul puţurilor perfecte în straturi acvifere sub presiune se pun de asemenea trei

probleme principale, ca şi în cazul straturilor acvifere libere:

- determinarea ecuaţiei liniei de depresie;

- formula debitului;

- determinarea debitului optim de exploatare.

Puţul sub presiune are nivelul apei din interiorul puţului deasupra celui din exterior,

care coincide cu nivelul superior al stratului permeabil în care este centrată pânza acviferă

sub presiune.

Puţ perfect în strat acvifer sub presiune

Ecuaţia curbei de depresie este de forma:

în care r este distanţa măsurată de la axul puţului până la o secţiune curentă, M – grosimea

acviferului sub presiune.

Pentru a se obţine formula debitului este neoesar ca să se mai introducă perechea de valori

cunoscute (R, H)

4

Curs de hidrogeologie Conf. dr. ing. Omer Ichinur

În ceea ce priveşte debitul optim de exploatare, el este ca şi în cazul puţurilor din

straturi acvifere libere debitul maxim, cu condiţia nedepăşirii celor două debite limită

admisibile: unul referitor la condiţia colmatării puţului, altul referitor la înnisiparea

filtrului.

Se observă oă spre deosebire de puţurile din straturile acvifere libere, în cazul

puţurilor în straturi acvifere sub presiune cele două debite limitative nu depind de

denivelarea s, fiind constante.

În consecinţă debitul optim de exploatare este cel mai mic dintre aceste două debite.

Cunoscând debitul optim, din formula debitului se poate calcula şi denivelarea

corespunzătoare:

Este posibil ca debitul optim să rezulte mai mare decât debitul maxim al puţului sub

presiune. În acest caz folosirea puţului ca puţ sub presiune nu este eficientă, ci prin

folosirea debitului optim de exploatare puţul devine un puţ mixt.

5