Решение: Условие фонтанирования скважины
Статья к заданиюАртезианская скважина
Артезианской называют буровую скважину, которая пробурена для эксплуатации артезианских вод.
Артезианские воды есть на всей территории России, но на значительной глубине. Например, в Московской области она может быть от 35 до 250 м.
Артезианские водоносные горизонты залегают между двумя водоупорными слоями и надёжно защищены от поверхностного загрязнения. В отличие от грунтовых вод они часто имеют отдалённую область питания – за несколько километров и даже за десятки и сотни километров. При вскрытии скважины уровень артезианской воды всегда устанавливается выше водоупорного слоя водоносного горизонта, а иногда артезианская вода сама изливается из скважины (фонтанирует).
Используя приведённый материал об артезианских водах, объясните, при каком условии вода будет фонтанировать из артезианской скважины.
Решение по шагам
3 шагаАртезианская вода находится между водоупорными слоями и испытывает давление со стороны вышележащих и окружающих слоёв воды.
$$p = \rho gh$$При вскрытии водоносного горизонта вода поднимается в скважине до пьезометрического уровня, соответствующего её напору.
$$h_{\text{пьез}} > 0$$Фонтанирование происходит, если этот уровень расположен выше поверхности земли, то есть давление воды у устья скважины превышает атмосферное давление.
$$H_{\text{воды}} > H_{\text{земли}},\quad p_{\text{устья}} > p_{\text{атм}}$$Вода будет фонтанировать, если пьезометрический уровень артезианской воды находится выше поверхности земли: давление воды в водоносном горизонте тогда превышает атмосферное давление у устья скважины, и вода поднимается над землёй и изливается наружу.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывают только наличие артезианской воды, не объясняя связь с давлением.
Путают условие фонтанирования с расположением водоносного горизонта непосредственно под поверхностью земли.
Не указывают, что уровень воды должен быть выше поверхности земли.