Перспективы организации искусственного пополнения запасов подземных вод

 Q_ХПП(45∙495+25∙7755)∙10^-3+49,5∙375∙2∙10^-3=253   [м³/сут],

Расход  воды на производственные нужды предприятия  обычно задается (см. задание), либо определяется исходя из годового объема продукции  предприятия Q_г и нормы расхода воды 

q_ед в литрах в единицу продукции по формуле:

[м³/сут].                                                                                                 (4)

По заданию Q_тех=2000  [м³/сут].

Расход  воды для пожаротушения Q_пож (пожарный запас воды) определяется исходя из расчетного количества одновременных пожаров n_п, их расчетной продолжительности t_п, нормы расхода воды на пожаротушение q_п и времени восстановления пожарного запаса по формуле:

[м³/сут],                                                                                              (5)

где исходные для расчета данные q_n, n_n, t_n и t_в определяются по СНиПу (обычно принимают t_n = 3ч, пункт 3.19 СНиП; t_в = 3 сут, пункт 3.26 СНиП) (табл. 6).

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 Таблица 6 Нормы расхода на пожаротушение.

Количество жителей в населенных пунктах в тыс.чел., до…	Расчетное количество одновременных  пожаров.	Расход воды на наружное пожаротушение  в населенных пунктах в л/с  на 1 пожар
		Застройка зданиями высотой до 2-х  этажей включительно	Застройка зданиями высотой 3 этажа и  выше
5 10 25 50 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 2000	1 1 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4	10 10 10 20 25 – – – – – – – – –	10 15 15 25 35 40 55 70 80 85 90 95 100 100

 

Примечание:

1. В жилых  районах, застроенных зданиями  до 2-х этажей включительно, входящих  в состав населенных пунктов  с большей этажностью застройки  допускается принимать расход  воды для тушения пожара, соответствующий  этажности застройки и количеству  жителей в этих районах. При  этом общий расход воды на  пожаротушение в населенном пункте  надлежит определять в зависимости  от общей численности населения  в нем.

2. Расчетный   расход воды на наружное пожаротушение  для сельских населенных пунктов  численностью до 500 чел. допускается  принимать 5 л/с при продолжительности  пожара 3 ч независимо от этажности  и степени огнестойкости зданий.

3. Расчетное  количество одновременных пожаров  и расход воды на 1 пожар для  населенных пунктов с количеством  жителей более 2 млн. чел. устанавливаются  по согласованию с органами  Государственного пожарного надзора.

Q_пож=(3,6∙15∙2∙3)/1=324      [м³/сут]   

Общие размеры водопотребления (иди суммарная  производительность проектного водозабора) определяются как сумма расходов воды по всем видам водопотребления (т.е. определяемых по формулам 1-5):

Q_ОБЩ=Q_ХПБ+Q_бл+Q_ХПП+Q_тех+Q_пож,   [м³/сут].                                                           (6)

Q_ОБЩ =4350+1050+253+2000+324=7977  ,   [м³/сут].                                                                                  

 

2.2. Оценка  качества воды.

  Подземные воды предполагается использовать для разных нужд, однако определяющим здесь является обеспечение хозяйственно-питьевых потребностей жителей поселка и работников предприятия. Поэтому вода источника водоснабжения по своему качеству должна отвечать требованиям, предъявляемым СанПиНом .

Химический  состав:

Химический элемент	содержание	норматив
минерализация	0,6 мг/л	1 мг/л
рН	6	6-9
хлориды	100 мг/л	350 мг/л
сульфаты	200 мг/л	500 мг/л
железо	0,4 мг/л	0,3 мг/л
фтор	0,3 мг/л	0,7-1,5 мг/л
мышьяк	0,01 мг/л	0,05 мг/л
свинец	0,01 мг/л	0,03 мг/л
нитраты	5 мг/л	45 мг/л
цинк	2 мг/л	5 мг/л
стронций	1мг/л	7 мг/л
микроорганизмы	60 мг/л	50-100 мг/л
Коли-индекс	2	3

Анализируя  качество воды, можем сделать вывод что, представленный образец соответствует требованиям СанПиНа для питьевой воды. Вода является пресной ( минерализация 0,6), средней жесткости ( общая жесткость 4), но выявлены некоторые превышения ПДК по коли-индексу и нитратам.

В мероприятиях по улучшению качества воды необходимо убрать превышения и  решить потенциальную проблему по условию  задания – бактериологического  загрязнения и понизить мутность воды.

 

2.3. Мероприятия  по улучшению качества воды.

Согласно  требованиям СанПиНа 

2.4. Анализ  гидрогеологических условий, их  схематизация

 и  обоснование расчетной гидрогеологической  схемы.

Схематизация  – это обоснованное упрощение природных условий и действующих техногенных факторов с целью получения математической модели (расчетной схемы) исследуемого потока. Схематизация осуществляется в направлении, обеспечивающем получение так называемой типовой расчетной схемы, т.е. такой схемы, для которой имеется готовое математическое решение в виде уравнения, выражающего зависимость между дебитами водозаборных скважин и понижениями уровней. Схематизация гидрогеологических условий производится на основе учета характерных особенностей потоков подземных вод, а именно: режима движения воды, структуры и мерности потока, гидравлического состояния пласта, изменчивости свойств среды, интенсивности вертикального и горизонтального водообмена, воздействия внешних границ пласта.

Последовательность  схематизации и виды потоков подземных  вод.

Факторы схематизации	Виды потоков
Гидравлическое состояние пласта	Безнапорный пласт
Вид фильтрации	Квазистоционарный
Гидрогеологическая структура системы	Однопластовый
Гидродинамическая структура потока	Плоский
Мерность потока	Двухмерный
По строению фильтрационной среды	Однородный
По мощности потока	Закономерно изменяющаяся мощность потока
По влиянию границ потока	Полуограниченный
По типу граничных условий	III-рода
Форма границ потока	Пласт-полоса
По степени вскрытия пласта	Совершенная

 

В настоящее время в литературе можно найти описание большого числа  типовых расчетных схем, которые  охватывают достаточно большое разнообразие природных ситуаций, с которыми приходится встречаться на практике. Характерной  особенностью большинства расчетных  схем, используемых для расчетов водозаборов (в отличие от схем, применяемых для обработки опытных откачек) является наличие в них границ. Это обстоятельство объясняется большой длительностью расчетного времени, в течение которого влияние от работы водозабора обычно распространяется на всю область пласта, вплоть до его границ; как бы далеко от водозабора они не находились.

К числу закрытых структур относятся  небольшие артезианские бассейны, располагающиеся  в пределах распространения слабопроницаемых пород, мульды, внутри горные впадины. Их отличительной особенностью являются ограниченные размеры в плане, как  правило, не превышающие сотен, редко  первых тысяч кв. км. Водоносные пласты могут быть безнапорными (внутригорные впадины) или напорными, если они  перекрыты в центральной части  структуры мощной толщей водонепроницаемых  пород, а по периферии выходят  на поверхность. Запасы подземных вод  в таких структурах, как правило, невелики. Влияние водоотбора распространяется до закрытых внешних границ.

Основным  источником формирования эксплуатационных запасов в закрытых структурах при  водоотборе является сработка статических  запасов подземных вод.

Динамические  запасы в закрытых структурах связаны  обычно с инфильтрацией атмосферных  осадков и поступлением воды из окружающих слабопроницаемых пород. На практике часто  суммарная величина динамических запасов  приближенно оценивается по расходам источников Qрод, выходящих на периферии структуры. При эксплуатации подземных вод возможен частичный или полный перехват родниковой разгрузки.

Размещение  скважин площадное, кольцевое, линейное. Равномерное размещение скважин  по всей площади структуры может  быть рациональным при небольших  величинах водопроводимости  пласта и значительных статических запасах, то есть в грунтовых водах ограниченной мощности. Кольцевой водозабор следует  использовать при ограниченной площади  структуры, которая может быть схематизирована  в виде пласта-круга. Линейные водозаборы размещаются на максимальном удалении от границ пласта, например, в полообразных пластах вдоль полосы, ближе к  ее осевой части, в полуограниченных пластах – перпендикулярно закрытой границе.

В нашем случае мы выявили наличие  естественного потока и зоны родниковой разгрузки подземных вод, следовательно, линейный ряд скважин располагается  перпендикулярно направлению этого  потока, например, перпендикулярно  долине, либо параллельно линейному  выклиниванию родниковой разгрузки.

Определение основной расчетной схемы:

Понижение уровня в одиночной скважине при  выполнении условия

                                                                                                                                   (39)

определяется  по следующей формуле [4]:

    ,

где   – ширина полосы; – расстояние от скважины до ближайшей границы пласта-полосы.

 

При размещении водозаборного ряда перпендикулярно  пласт-полосе, причем длина ряда примерно соответствует ширине полосы, расчетная  формула для оценки понижения  в скважине имеет вид:

.

 

 

2.5. Обоснование  количества и схемы расположения  водозаборных скважин.

Проектная производительность водозаборных скважин принимается либо на основе фактических дебитов разведочных  скважин при их опробовании, либо на основе определения расчетной водозахватной способности водозаборных скважин Q_в. Последняя, в частности, определяется исходя из допустимой входной скорости воды в фильтр     и площади рабочей части фильтра F_ф = 2πr₀l₀ соответственно по формуле:

 

Q_в.=v_доп· F_ф = 65k^1/3·2πr₀l₀=130· πr₀l₀ k^1/3                    [м³/сут].               (7)

 

Длина рабочей части фильтра l₀ в пластах небольшой мощности (до 20-30 м) принимается примерно равной мощности пласта. В грунтовых потоках она принимается из условия, чтобы фильтр был затопленным, а остаточный столб воды обеспечивал заглубление насоса и проектный дебит скважины. Радиус скважины при таких расчетах может приниматься равным 0.1 м (r₀=0.1). С учётом возможного развития процессов кольматации фильтров проектный дебит скважин Q_с.п. назначают обычно порядка (0.5 ÷ 0.75) Q_в.

Общее количество водозаборных скважин  для обеспечения суммарной потребности  объектов в воде Q_сум, определяется с округлением и последующим уточнением дебита по формуле:

n= Q_сум / Q_с.п. .                                                               (8)

Количество резервных скважин  в соответствии с требованиями СНиПа  принимают равным 1-2 при количестве водозаборных скважин до 10 и 10-20% при  большем их количестве.

Схема размещения водозаборных скважин (линейный или кольцевой ряд, площадное  расположение и др.) устанавливается  с учетом конкретных условий месторождения. Линейные ряды практикуются при наличии  линейных контуров питания и в  полосообразных пластах, кольцевые  – в пластах, приводимых к круговым, в неограниченных пластах и т.д. (Скважины следует располагать в удалении от непроницаемых границ и контуров питания обычно не ближе 100-200 м, с учетом загрязненности поверхностной воды, ее очищаемости, затопляемости пойм и т.п.). Расстояние между скважинами следует устанавливать на основе повариантных расчетов, стремясь к тому, чтобы заданная производительность водозабора Q_сум обеспечивалась эксплуатацией наиболее компактного водозабора при величинах понижений в расчетных скважинах, не превышающих допустимого S_доп. Ориентировочно это будет отвечать наиболее оптимальной схеме расположения водозабора (при этом минимальное расстояние между скважинами, как правило, не должно быть меньше мощности продуктивного горизонта).