Сооружения для забора подземных и поверхностных вод

 

1.2.4 Определение необходимого напора  насосов и подбор водоподъемного  оборудования

 

Требуемый напор  насосного оборудования скважин  определяется по формуле:

, м

где  Н_г – геометрическая высота подъема воды:

 

м

 

Тогда напор  насоса в первой скважине равен:

Исходя из расчетной подачи насоса, равной  33,6 м³/ч,  и напора 37 м принимается насос ЭЦВ 8 -40-70 для всех скважин.

 

 

1.3 Проектирование и расчет взаимодействующих скважин в безнапорных условиях

 

 

1.3.1 Определение производительности скважины

 

Определение производительности скважин производят в следующей последовательности:

1. на основании материалов изысканий намечают для данного пласта предварительную производительность скважин , определяют требуемое количество скважин n;
2. определяют рациональное расположение скважин, находят , , _;
3. определяют , n¹ и т.д., пока .

 

Производительность  одной скважины предварительно намечается:

 м³/ч

где      S-понижение уровня, м;

            q-удельный расход водовмещающей породы, q =2 м³/ч.

Число рабочих  скважин в водозаборе:

скв.

где  n_раб – количество рабочих скважин

Q_ВЗ – объем воды, забираемый водозабором

 – предварительно принятая  производительность скважины

Для водозаборного  сооружения I-й категории надежности при числе рабочих скважин до 12,  количество резервных скважин равно 2, если более 12, то количество резервных скважин равно 20% от количества рабочих.. Тогда общее количество скважин:

 скв.

 

Расстояние  между скважинами принимается равными  =50м, тогда протяженность водозабора при линейном расположении скважин:

м

Радиус  влияния скважин для гравия мелкого  принимается 150 м. Радиус скважин r_с=0,2м. Безразмерное фильтрационное сопротивление системы скважин при их линейном  расположении составляет:

Длина фильтра  составляет:

Допустимая  скорость фильтрации:

м/сут

Значения  дополнительного безразмерного  фильтрационного сопротивления  приводятся в справочной литературе в зависимости от степени вскрытия пласта и отношения .

Исходя  из предыдущих данных получаем

Определим допустимое понижения уровня в скважине:

,м

где H- высота статического уровня воды в скважине,  H=35м.

 

м

 

Потери  напора в фильтре скважины:

,м

 

м.

Поправочный коэффициент ξ₂:

Определим производительность скважин после  первого приближения:

 

 

Так как расхождение между приближениями составляет больше 10% делаем второе приближение.

скв.

 скв

Тогда общее  количество скважин:

 скв.

 

Пересчитаем ^_:

Производительность  скважин после второго приближения  составляет:

 

Так как , производительность скважины в напорном пласте равна 21,8 м³/ч. В таком случае количество рабочих скважин n_раб = 40, резервных – n_рез = 8, общее число скважин n=48.

 

 

1.3.2 Расчет сборных водоводов

 

Гидравлический  расчет сборных водоводов выполняется  по схеме расчета тупиковых водопроводных  сетей. Длина каждого участка  сборного водовода принята 50м, последнего участка до РЧВ – 500м. Длина горизонтальных линий подключения скважин к сборному водоводу намечена в пределах 20м.

Результаты расчета сводим в таблицу: 

N участка	q, л/с	d, мм	L, мм	h=il	Hi
1-2	6,06	80	50	0,86	0,86
2-3	12,12	125	50	0,58	1,44
3-4	18,18	150	50	0,52	1,96
4-5	24,24	175	50	0,61	2,57
5-6	30,3	200	50	0,33	2,90
6-7	36,36	200	50	0,46	3,36
7-8	42,42	200	50	0,62	3,98
8-9	48,48	250	50	0,26	4,24
9-10	54,54	250	50	0,33	4,57
10-РЧВ	236,34	250-450	2400	13,30	17,87

 

1.3.3 Определение необходимого напора  насосов и подбор водоподъемного  оборудования

 

Требуемый напор  насосного оборудования скважин  определяется по формуле:

, м

_где - отметка воды в РЧВ и отметка динамического уровня воды в скважине соответственно.

Σh_с – потери напора в напорном трубопроводе по пути следования до РЧВ.

м

Исходя из расчетной подачи одной скважины 21,8 м³/ч и напора в 37,4 м принимаем насос   ЭЦВ 6-25-50  для всех скважин .

 

 

1.4 Проектирование здания насосной станции первого подъема

 

Насосные  станции I подъема сооружают над устьем скважины. Помещение для насосных установок выполняют в виде наземного павильона. В нем находится устье скважины, запорно-регулирующая и предохранительная арматура, контрольно-измерительные приборы.

Насосные  станции в виде наземных павильонов по сравнению с подземными удобнее в эксплуатации, в них надежнее сохраняется оборудование и арматура.

 

 

1.5 Зоны санитарной охраны подземного источника водоснабжения

 

Зоны  санитарной охраны создаются на водозаборных сооружениях, использующих подземные  воды для хозяйственно-питьевого  водоснабжения. Они имеют три  пояса. Границы первого пояса  устанавливаются в зависимости  от степени защищенности используемого  пласта от загрязнений.

Первый пояс зоны санитарной охраны образуется выделением вокруг каждой скважины ограждённых участков территории с удалением их границ от скважины на 30-50 м в любом направлении. На территории первого пояса зоны санитарной охраны  запрещается вести сельскохозяйственные работы с применением органических и минеральных удобрений. Запрещаются также все виды строительства, проживание людей, прокладка трубопроводов различного назначения (за исключение трубопроводов, обслуживающих водопроводные сооружения), выпас скота.

Территория  первого пояса должна быть огорожена  и озеленена. Рекомендуется глухое ограждение высотой 2,5 м и  сторожевая сигнализация.

Границы второго пояса.

Второй  пояс включает территорию, находящуюся  в радиусе R от крайних скважин:

где  Q – дебит скважины, м³/сут

Т – время продвижения микробного загрязнения; для второй климатической  зоны, в которой расположена Республика Беларусь: для безнапорных пластов – 200 суток, для напорных пластов – 200 суток;

m – мощность пласта, м

ρ – пористость водоносного пласта, ρ _нап=0,3; ρ _безнап=0,35.

Границы третьего пояса ЗСО .

Третий пояс включает территорию, находящуюся в  радиусе R, определяемом по той же формуле, что и для второго пояса, но при Т = 25лет = 9125сут. (время службы скважины, расчетное время продвижения химического загрязнения).

 

На территории третьего пояса запрещается размещение складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов, минеральных удобрений, шламонакопителей и других объектов, которые могут вызвать химические загрязнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАБОРА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

 

Водозаборные  сооружения из поверхностных источников кроме основной задачи – обеспечение  бесперебойного получения требуемого качества воды – выполняют функции  предварительной механической очистки  забираемой воды, защиты от попадания  в неё льда. Выполнение всех этих функций учитывается при выборе места расположения водозабора, его  типа и оборудования.

Речные водозаборные сооружения систем водоснабжения населенных пунктов должна размещаться выше водоснабжаемого объекта по течению реки. При определении объекта водозабора необходимо учитывать вероятность увеличения территории снабжаемого объекта с ним, чтобы обеспечить определенный резерв с территории водозаборных сооружений и станции очистки воды и обеспечить возможность организации зон санитарной охраны.

Речные водозаборные сооружения следует располагать  в тех местах, где менее наблюдается  интенсивность осаждения наносов  и не происходит разрушения берега. Не следует располагать в выпускной  части реки и прямых местах.

Наиболее  благоприятны вогнутые берега реки, где  отложения наносов не происходят, но необходимо предусмотреть берегоукрепительные  мероприятия. Также следует предусматривать  ледовые условия реки.

На судоходных и лесосплавных реках водозаборные сооружения должны располагаться вне  зоны движения плотов или судов.

Речные водозаборные сооружения должны быть запроектированы  так, чтобы их расположение и форма  обеспечивали плавное обтекание, наименьшее стеснение русла реки и не вызывали его переформирования.

 

 

 

 

 

 

2.1 Определение производительности водозабора

 

Определим категорию надёжности водозаборного  сооружения:

 

Q_{max сут} = K_н∙ К_{max сут}∙ q ∙ N/1000, м³/сут

 

где   Q_{max сут} – максимальное суточное водопотребление города, м³/сут;

         K_н – коэффициент, учитывающий неучтённые расходы, K_н = 1,2;

         К_{max сут} – коэффициент суточной неравномерности, К_{max сут} = 1,3;

         q - суточная средняя за год проектная норма водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на одного жителя, q = 140 л/сут∙чел;

         N – количество жителей, чел.

 

N = Q_{max сут} ∙ 1000/ K_н∙ К_{max сут} ∙ q, чел

N = 80000∙ 1000/1,2∙1,3∙  140 = 366300 чел

 

Так как N > 50000 чел, следовательно, водозаборное сооружение относится к I – й категории надёжности.

Производительность  водозабора определяется:

 

Q_в = (1+0,01р) ∙ Q_{max сут} ,  м³/сут;

 

Q_в = (1+0,01р) ∙ Q_{max сут} /t , м³/с

 

где   Q_{max сут} – максимальное суточное водопотребление города (из задания), м³/сут;

5 – 10% - расходы  воды на собственные нужды  водопровода;

t – расчётная продолжительность работы водозабора в сутки наибольшего водопотребления, t = 24 часа.

 

Q_в =(1+0,01∙6) ∙ (80000/86400) = 0,98 м³/с

 

Производительность  одной секции водозабора определяется:

 

Q₁ = Q_пов/n, м³/с

 

где n – количество секций, n = 2;

         Q_пов – производительность водозабора поверхностных вод, м³/сут.

 

Q₁ = 0,98/2 = 0,49 м³/с

 

При работе водозабора в аварийном режиме:

 

Q_ав = 0,7∙ Q_пов, м³/сут

 

Q_ав = 0,7∙ Q_пов/t, м³/с

 

где Q_пов – производительность водозабора поверхностных вод, м³/сут;

          0,7 – коэффициент допустимого  снижения подачи воды в период  аварии.

                Q_ав = 0,7∙ 80000 = 56000 м³/сут

                     Q_ав = 0,7∙ 80000/86400 = 0,65 м³/с

 

 

2.2 Выбор и обоснование створа реки и компоновки водозаборного сооружения

 

В данном курсовом проекте разрабатывается  русловое водозаборное сооружение раздельного  типа, т.к.:

- производительность водозабора до 2 м³/ с;

- амплитуда  колебаний уровней воды в источнике  меньше 6 м;

- наличие  пологого берега, т.е. недостаточность  глубины воды у берега.

Технологические элементы руслового водозаборного  сооружения раздельного типа:

- затопленный  водоприемный оголовок;

- самотечные  водоводы;

- береговой  сеточный колодец;

- насосная  станция первого подъема;

- камера  предохранительной арматуры.

 

 

2.3  Определение размеров водоприемных окон