Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty. Pamiętaj: Wyniki kalkulatorów mają charakter informacyjny i zależą od podanych danych oraz przyjętych założeń. W sprawach finansowych, podatkowych, prawnych lub zdrowotnych zweryfikuj wynik w aktualnym źródle lub u odpowiedniego specjalisty.
Przejdź do treści

Sprawność studni - kalkulator próbnego pompowania stopniowego

Wpisz wydajności Q i ustalone depresje s z kolejnych stopni pompowania. Kalkulator dopasuje model Jacoba, rozdzieli straty warstwy i studni oraz oszacuje sprawność hydrauliczną.

Dane z pompowania stopniowego

Model Jacoba: s = BQ + CQ². Do dopasowania podaj co najmniej 3 stopnie.
studnia
m³/h
Kalkulator oszacuje s i sprawność dla tej wydajności.
Stopnie pompowania
Dla każdego stopnia podaj ustaloną wydajność pompowania Q oraz odpowiadającą jej depresję s w studni.
—

Sprawność i straty studni

Współczynnik B
— h/m²
Współczynnik C
— h²/m⁵
Sprawność przy najwyższym Q
—%
Straty studzienne przy najwyższym Q
—%
Prognozowana depresja
— m
Sprawność dla Q prognozy
—%
Wydajność jednostkowa max.
— m³/h/m
Dopasowanie R²
—
Interpretacja:
Wpisz co najmniej trzy stopnie pompowania.
Model rozdziela depresję na składnik BQ związany z dopływem przez warstwę oraz składnik CQ² opisujący straty studzienne w szczególnym wariancie równania Jacoba.

Zostań w temacie i policz dalej

Sprawność studni najlepiej analizować razem z wynikami próbnego pompowania i parametrami warstwy wodonośnej.

Jak przygotować dane z pompowania stopniowego do kalkulatora?

Wiarygodność współczynników B i C zależy nie tylko od wzoru, ale przede wszystkim od jakości danych z próby. Każda para Q i s powinna opisywać ten sam stopień pompowania oraz warunki możliwie bliskie ustalonym.

Stała wydajność Q

W obrębie jednego stopnia utrzymuj możliwie stałą wydajność. Jeżeli Q wyraźnie zmienia się w czasie, pojedyncza wartość może nie odpowiadać obserwowanej depresji.

Ustalona depresja s

Do analizy używaj odczytu po odpowiednim czasie trwania stopnia, gdy zmiany poziomu wody są już niewielkie. Odczyt wykonany zbyt wcześnie może zniekształcić zależność s/Q od Q.

Co najmniej 3 różne stopnie

Potrzebne są minimum trzy kompletne pary Q i s o różnych wydajnościach. Kolejne stopnie dają możliwość sprawdzenia, czy zależność s/Q od Q rzeczywiście przypomina prostą.

Jednostki i przyporządkowanie

Nie mieszaj wartości z różnych stopni. Kalkulator przyjmuje Q w m³/h albo L/s, ale współczynniki B i C prezentuje dla wydajności przeliczonej na m³/h.

Kontrola przed wpisaniem: sprawdź, czy każdy stopień ma jedną wiarygodną wartość Q i odpowiadającą jej depresję s oraz czy pomiary nie pochodzą z okresu gwałtownej zmiany wydajności lub poziomu wody.

Jak kalkulator oblicza sprawność studni? Wzór Jacoba krok po kroku

Kalkulator używa szczególnego wariantu równania Jacoba, w którym całkowita depresja s jest sumą strat związanych z przepływem przez warstwę wodonośną oraz strat studziennych:

s = BQ + CQ²
  • s - depresja zmierzona w studni [m],
  • Q - wydajność pompowania; do obliczeń kalkulator przelicza ją na m³/h,
  • BQ - liniowy składnik depresji związany z oporem przepływu przez warstwę wodonośną,
  • CQ² - składnik strat studziennych w modelu z wykładnikiem 2,
  • B - współczynnik liniowy [h/m²],
  • C - współczynnik strat studziennych [h²/m⁵].

Po podzieleniu równania przez Q otrzymujemy postać liniową:

s / Q = B + C · Q

Kolejność obliczeń w kalkulatorze:

  1. Jeśli Q wpisano w L/s, kalkulator przelicza je na m³/h: Q[m³/h] = Q[L/s] · 3,6.
  2. Dla każdego stopnia liczy y = s/Q.
  3. Dopasowuje prostą y = B + C·Q metodą najmniejszych kwadratów; wyraz wolny to B, a nachylenie to C.
  4. Dla wybranej wydajności liczy smodel = BQ + CQ².
  5. Strata warstwy to sw = BQ, a strata studzienna Δs = CQ².
  6. Sprawność hydrauliczną liczy jako η = BQ / s · 100%. Dla prognozy używa s z modelu.
  7. Dodatkowo liczy wydajność jednostkową najwyższego stopnia q = Q/s oraz współczynnik dopasowania R² dla zależności s/Q od Q.

Przykład: dla stopni (10 m³/h; 1,0 m), (20 m³/h; 2,4 m), (30 m³/h; 4,2 m) wartości s/Q wynoszą odpowiednio 0,10; 0,12; 0,14. Prosta ma B = 0,08 h/m² i C = 0,002 h²/m⁵.

dla Q = 30 m³/h: BQ = 2,4 m, CQ² = 1,8 m, η = 2,4 / 4,2 · 100% ≈ 57,14%

Ograniczenie: rzeczywiste testy mogą lepiej odpowiadać ogólniejszemu równaniu Rorabaugha s = BQ + CQN, gdzie N nie musi wynosić 2. Ten kalkulator świadomie stosuje wariant Jacoba z N = 2 i służy do analizy danych, które można rozsądnie opisać takim modelem.

Sprawność studni z próbnego pompowania - co oznacza wynik?

Sprawność hydrauliczna w tym wariancie modelu pokazuje, jaka część całkowitej depresji przy danej wydajności odpowiada liniowemu składnikowi BQ. Pozostała część jest przypisywana dodatkowym stratom studziennym opisanym składnikiem CQ².

Im większy udział CQ² w całkowitej depresji, tym większa część obniżenia zwierciadła jest przypisywana stratom studziennym w tym modelu. Wyniku nie należy jednak interpretować bez oceny jakości danych i warunków wykonania testu.

Dlaczego potrzebne są co najmniej trzy stopnie?

Dwa punkty zawsze wyznaczą prostą s/Q = B + CQ, ale nie pozwalają ocenić, czy dane rzeczywiście układają się liniowo. Trzeci i kolejne stopnie dają podstawę do oceny dopasowania.

Kalkulator pokazuje R² jako pomocniczą informację o liniowości danych po transformacji.

Wydajność jednostkowa studni Q/s

Wydajność jednostkowa pokazuje, ile m³/h przypada na 1 m obserwowanej depresji. Kalkulator podaje ją dla najwyższego stopnia pompowania.

Nie jest to to samo co sprawność hydrauliczna η, ponieważ sprawność rozdziela depresję na BQ i CQ².

Co może zafałszować wynik sprawności studni?

Niestabilny przebieg próby

Zmieniająca się wydajność pompy, zbyt wczesny odczyt depresji albo błędne przypisanie s do Q może zaburzyć liniowość s/Q względem Q.

Niepokojącym sygnałem jest m.in. słabe R², ujemne C albo wynik sprawności wychodzący poza fizycznie sensowny zakres.

Studnia, pompa i warunki hydrogeologiczne

Na obserwowane straty mogą wpływać konstrukcja filtra, stan strefy przyfiltrowej, rozwój lub kolmatacja studni oraz zachowanie układu pompowego.

Dlatego zmiana współczynnika C nie zawsze wynika wyłącznie z samej warstwy wodonośnej, a model należy zestawić z przebiegiem próby i stanem technicznym ujęcia.

Ciekawostka

W modelu Jacoba udział strat studziennych rośnie wraz z wydajnością, ponieważ składnik CQ² rośnie szybciej niż liniowy składnik BQ. Dlatego ta sama studnia może mieć wyraźnie niższą sprawność przy wysokim stopniu pompowania.

Sprawność studni - zadania z rozwiązaniami

Treść zadania jest zawsze widoczna. Najpierw spróbuj policzyć wynik samodzielnie, a potem rozwiń rozwiązanie.

Zadanie 1 - współczynniki B i C

Dla trzech stopni otrzymano: Q = 10 m³/h, s = 1,0 m; Q = 20 m³/h, s = 2,4 m; Q = 30 m³/h, s = 4,2 m. Wyznacz B i C.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

s/Q: 1,0/10 = 0,10; 2,4/20 = 0,12; 4,2/30 = 0,14.

Przyrost s/Q o 0,02 na każde 10 m³/h daje C = 0,002 h²/m⁵. Z 0,10 = B + 0,002·10 otrzymujemy B = 0,08 h/m².

Odpowiedź: B = 0,08 h/m², C = 0,002 h²/m⁵.
Zadanie 2 - sprawność na najwyższym stopniu

Dla B = 0,08 h/m², C = 0,002 h²/m⁵ i Q = 30 m³/h oblicz depresję modelową oraz sprawność studni.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

BQ = 0,08·30 = 2,4 m. CQ² = 0,002·30² = 1,8 m.

s = 2,4 + 1,8 = 4,2 m.

η = 2,4/4,2·100% ≈ 57,14%.

Odpowiedź: s = 4,2 m, sprawność ≈ 57,14%.
Zadanie 3 - prognoza depresji

Przy B = 0,08 h/m² i C = 0,002 h²/m⁵ oszacuj depresję dla Q = 25 m³/h.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

BQ = 0,08·25 = 2,0 m.

CQ² = 0,002·625 = 1,25 m.

s = 3,25 m, a η = 2,0/3,25·100% ≈ 61,54%.

Odpowiedź: s ≈ 3,25 m, sprawność ≈ 61,54%.
Zadanie 4 - wydajność podana w L/s

Wydajność wynosi 5 L/s. Ile to m³/h? Dla B = 0,06 h/m² i C = 0,001 h²/m⁵ oblicz modelową depresję.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

5 L/s · 3,6 = 18 m³/h.

BQ = 0,06·18 = 1,08 m. CQ² = 0,001·18² = 0,324 m.

s = 1,404 m.

Odpowiedź: Q = 18 m³/h, s ≈ 1,404 m.

Dla ucznia technikum geologicznego i studenta hydrogeologii

W zadaniu najpierw rozpoznaj, czy masz wielostopniowe pompowanie: kilka par Q i s osiągniętych przy kolejnych wydajnościach. Dopiero z takiego zestawu można analizować zależność s/Q od Q.

Zapamiętaj różnicę: BQ opisuje w tym modelu liniową część depresji związaną z warstwą wodonośną, a CQ² dodatkowe straty studzienne. Sprawność nie jest po prostu Q/s.

Kontroluj jednostki Q. Kalkulator standaryzuje je do m³/h, dlatego podane B i C odnoszą się właśnie do tej jednostki wydajności.

Wskazówka od KalkulatorXXL

Jeżeli R² jest słabe, C wychodzi ujemne albo kolejne punkty wyraźnie nie układają się liniowo na wykresie s/Q względem Q, nie traktuj współczynników B i C jako wiarygodnego opisu studni bez ponownej analizy danych i metody testu.

Kiedy prosty model Jacoba może być niewystarczający?

AGH wskazuje, że ogólniejszy zapis Rorabaugha ma postać s = BQ + CQN, a wykładnik N nie zawsze wynosi dokładnie 2. Wynik kalkulatora jest więc analizą konkretnego, uproszczonego wariantu.

PIG podkreśla również, że sprawność studni wiąże się zarówno z oporami przepływu w warstwie wodonośnej, jak i ze strefą przyfiltrową oraz filtrem. Przy dokumentowaniu ujęcia sposób wykonania próbnego pompowania i interpretacji powinien odpowiadać rzeczywistym warunkom hydrogeologicznym.

Źródła i założenia

USGS opisuje pompowanie stopniowe jako kolejne stopnie o utrzymywanej wydajności, prowadzone do niewielkich zmian depresji, i wskazuje potrzebę co najmniej trzech stopni. PIG-PIB przedstawia próbne pompowanie ruchem ustalonym w trzech stopniach dynamicznych. Materiały AGH opisują równanie Rorabaugha oraz szczególny wariant Jacoba s = BQ + CQ² stosowany do rozdzielenia składników depresji.

USGS - Step-Drawdown Methods

PIG-PIB - próbne pompowanie studni

AGH - sprawność hydrauliczna studni

FAQ - sprawność studni i pompowanie stopniowe

W szczególnym modelu Jacoba depresję opisuje równanie s = BQ + CQ². Po wyznaczeniu B i C sprawność można zapisać jako udział liniowej depresji BQ w całkowitej depresji s: η = BQ/s · 100%.

W tym modelu B opisuje liniowy opór związany z przepływem przez warstwę wodonośną. Gdy Q jest w m³/h, B ma jednostkę h/m².

C jest współczynnikiem składnika CQ² przypisywanego dodatkowym stratom studziennym w wariancie Jacoba z wykładnikiem 2. Przy Q w m³/h jednostką C jest h²/m⁵.

Po podzieleniu s = BQ + CQ² przez Q otrzymuje się liniową zależność s/Q = B + C·Q. Dzięki temu B i C można dopasować metodą regresji liniowej.

Kalkulator wymaga co najmniej trzech kompletnych par Q i s o różnych wydajnościach. Najlepiej używać wartości z prawidłowo wykonanych stopni o możliwie stałej wydajności i depresji odczytanej po odpowiednim czasie stabilizacji. Większa liczba stopni ułatwia ocenę, czy zależność s/Q względem Q pasuje do modelu.

Tak. Kalkulator przelicza L/s na m³/h przez pomnożenie przez 3,6, ponieważ współczynniki B i C są prezentowane dla Q w m³/h.

W tym modelu oznacza to, że około 60% całkowitej depresji przy danej wydajności odpowiada składnikowi BQ, a pozostała część jest przypisana składnikowi strat studziennych CQ².

To iloraz wydajności i obserwowanej depresji. Kalkulator podaje go dla najwyższego stopnia w m³/h na 1 m depresji. Nie jest to to samo co sprawność hydrauliczna.

R² jest pomocniczą miarą dopasowania prostej do punktów s/Q względem Q. Wysoka wartość wspiera użycie liniowej postaci modelu, ale sama nie gwarantuje poprawności hydrogeologicznej testu.

Najczęściej oznacza to, że dane nie układają się zgodnie z oczekiwaną postacią modelu albo zawierają istotne odchylenia. Taki wynik wymaga ostrożnej interpretacji, a nie traktowania ujemnych strat jako zjawiska fizycznego.

Najczęstsze problemy to zmienna wydajność w obrębie stopnia, odczyt depresji przed dostatecznym ustaleniem poziomu, błędy pomiaru Q lub s oraz wpływ konstrukcji studni i układu pompowego. Takie dane mogą pogorszyć dopasowanie i zmienić wyznaczone B, C oraz sprawność.

Nie. Ogólniejsze równanie Rorabaugha ma postać s = BQ + CQ^N i wykładnik N może być różny od 2. Ten kalkulator świadomie używa szczególnego wariantu Jacoba z N = 2.

Nie. Pomaga analizować dane z pompowania stopniowego, ale nie zastępuje oceny wykonania testu, konstrukcji studni, lokalnych warunków hydrogeologicznych ani formalnego dokumentowania ujęcia.

Ostatnia aktualizacja: 21.08.2026