Статический уровень воды против динамического уровня воды: какой из них следует использовать для выбора глубоких скважинных насосов?

Глубинный насос выбирается исходя из условий, которые существуют во время работы скважины, а не во время ее покоя. Именно поэтому динамический уровень воды, также называемый уровнем откачки, обычно является более важным показателем для напора насоса, глубины установки и защиты от сухого хода. Статический уровень воды по-прежнему имеет значение, но в основном как базовый уровень, используемый для расчета понижения уровня и оценки реакции скважины на откачку.

Практическое правило простое: используйте статический уровень воды для описания скважины в состоянии покоя; используйте стабилизированный динамический уровень воды, измеренный при требуемом расходе, для выбора и установки насоса. Если динамический уровень неизвестен, перед окончательным выбором насоса следует провести откачку.

Что такое статический уровень воды?

Статический уровень воды (SWL) — это вертикальное расстояние от фиксированной опорной точки, обычно от верха обсадной трубы скважины или устья, до поверхности воды, когда скважина находится в состоянии покоя.

Действительное статическое измерение должно проводиться после того, как откачка была остановлена достаточно долго, чтобы уровень воды восстановился до своего нормального равновесия. Необходимое время восстановления варьируется. Продуктивная скважина может восстановиться быстро, в то время как скважина с низкой производительностью или водоносный горизонт могут потребовать гораздо больше времени. Запишите период покоя вместе с измерением; число, описанное как статическое, менее полезно, если скважина остановилась всего за несколько минут до этого.

Статический уровень воды помогает установить:

начальный уровень грунтовых вод перед началом откачки;

базовый уровень для расчета понижения;

долгосрочные или сезонные изменения при повторении измерений из той же опорной точки; и

восстановилась ли откачка достаточно после остановки.

Статический уровень воды не показывает, насколько упадет вода при предполагаемой скорости откачки. Поэтому выбор насоса только по SWL может недооценить фактическую потребность в подъеме и переоценить количество воды над насосом.

Что такое динамический уровень воды?

Динамический уровень воды (DWL), часто называемый уровнем откачки (PWL), — это расстояние от той же опорной точки до поверхности воды во время откачки скважины при заданной скорости потока. Измерение имеет смысл только при записи скорости потока и прошедшего времени откачки.

Сразу после запуска уровень воды обычно начинает падать. Затем он может стабилизироваться, когда приток в скважину примерно уравновешивает скорость откачки, или он может продолжать снижаться в течение всего испытания. Для выбора насоса полезным значением является стабилизированный уровень откачки при требуемом рабочем расходе. Если уровень никогда не стабилизируется, этот результат сам по себе является предупреждением о том, что предполагаемый расход может превысить устойчивую производительность скважины в условиях испытания.

Динамический уровень воды используется для оценки:

вертикального подъема в составе общего динамического напора;

глубины, необходимой для поддержания полного погружения насоса и двигателя;

доступного запаса погружения во время работы;

риска образования вихрей, подсоса воздуха, сухого хода или недостаточного охлаждения двигателя; и

совместимости выбранного расхода насоса с реакцией скважины.

Статический уровень воды против динамического уровня воды: ключевое различие

Статический уровень воды описывает скважину без откачки. Динамический уровень воды описывает скважину под определенной нагрузкой откачки. Разница между ними — понижение уровня.

Понижение уровня = Глубина динамического уровня - Глубина статического уровня

Когда глубины измеряются вниз от одной и той же точки, динамическое значение обычно больше. Например, если SWL составляет 32 м ниже опорной точки обсадной трубы, а стабилизированный PWL составляет 47 м при расходе 20 м³/ч, то понижение уровня составляет:

47 м - 32 м = 15 м понижения

Фразу «динамический уровень воды» не следует рассматривать как постоянное свойство скважины. Он меняется в зависимости от скорости откачки, продолжительности откачки, условий водоносного горизонта, близлежащих скважин и сезона. Значение, измеренное при расходе 10 м³/ч, нельзя автоматически использовать для прогнозирования уровня при расходе 30 м³/ч.

Какой уровень воды следует использовать для выбора глубинного насоса?

Используйте стабилизированный динамический уровень воды при требуемом расходе в качестве рабочего эталона. Он влияет на три отдельных решения.

1. Используйте динамический уровень воды для вертикального подъема

Вертикальный подъем для глубинного насоса обычно измеряется от уровня откачки до высоты выгрузки, а не от положения насоса и не от статического уровня. Затем для определения общего динамического напора необходимо добавить потери на трение в трубах, фитинги и требуемое давление на выходе.

Для полного метода расчета см. существующее Руководство по подбору глубинных насосов: расчет расхода и общего динамического напора. Эта статья посвящена получению правильных входных данных об уровне воды для этого расчета.

2. Используйте динамический уровень воды для планирования глубины установки насоса

Полный насос и двигатель должны оставаться адекватно погруженными под самым низким ожидаемым уровнем откачки. Требуемый запас не является универсальным числом: он зависит от конструкции насоса и двигателя, положения всасывания, требований производителя, скорости воды вокруг двигателя, геометрии скважины и сезонного снижения уровня.

Глубина установки должна быть достаточной для поддержания заданного погружения в наихудших возможных условиях эксплуатации, но устройство также должно безопасно располагаться над дном скважины и зоной осадка. Не устанавливайте насос глубже просто для увеличения напора; напор насоса и глубина установки — это разные параметры.

Для этого различия см. Напор погружного насоса против глубины установки: в чем разница?.

3. Используйте динамический уровень воды для проверки дебита скважины и риска сухого хода

Насос может быть гидравлически способен производить высокий расход, в то время как скважина не может постоянно обеспечивать этот расход. Если извлечение превышает пополнение, уровень воды может продолжать падать до тех пор, пока всасывание не окажется на воздухе или доступное погружение не станет слишком малым. Результатом может быть подсос воздуха, нестабильный поток, перегрев, защитные отключения или повреждение от сухого хода.

Поэтому выбранный рабочий расход должен быть подтвержден данными откачки. Увеличение мощности насоса не является заменой подтверждения дебита скважины.

Как измерять статический и динамический уровни воды

Квалифицированный подрядчик по скважинам или гидрогеолог должен проектировать и интерпретировать формальные откачки, особенно для муниципальных, промышленных или дорогостоящих ирригационных проектов. Следующая последовательность полевых работ объясняет данные, которые нужны поставщикам насосов.

Установите одну опорную точку. Отметьте верх обсадной трубы или другую фиксированную точку и используйте ее для каждого измерения глубины. Запишите ее высоту относительно уровня земли, если будут сравниваться высоты из разных точек.

Измерьте статический уровень воды. Остановите откачку и дайте воде восстановиться. Запишите глубину воды, дату, время и продолжительность с момента остановки.

Начните откачку с измеренной, контролируемой скоростью. Используйте расходомер или другой подходящий метод; не оценивайте расход только по размеру трубы или паспортной табличке насоса.

Записывайте уровень воды в зависимости от прошедшего времени. Делайте частые показания вскоре после запуска, затем увеличивайте интервалы по мере замедления скорости изменения. Запишите фактический расход с каждым набором показаний.

Определите, стабилизируется ли уровень откачки. Стабильный или почти стабильный уровень при целевом расходе более полезен, чем однократное измерение, сделанное сразу после запуска.

Остановите насос и запишите восстановление. Измерения восстановления помогают подтвердить реакцию скважины и показать, возвращается ли уровень покоя к предыдущему базовому уровню.

Общие методы измерения включают электрическую ленту уровня воды, метод воздушной линии, датчик давления и акустический метр. Пригодность зависит от конструкции скважины, глубины, доступа, турбулентности и требуемой точности. Какой бы метод ни использовался, сохраняйте опорную точку и единицы измерения последовательными.

Как рассчитать и интерпретировать понижение уровня воды в скважине

Понижение уровня показывает, насколько перемещается уровень воды в ответ на откачку. Второй полезный показатель — удельная производительность:

Удельная производительность = Скорость откачки / Понижение уровня

Отправьте запрос непосредственно нам