Перспективы организации искусственного пополнения запасов подземных вод

q_{пож.макс.}=q_п·n_п =15∙2=30 [л/с],                                           

где: q_п – расход воды в л/с для тушения одного пожара (по СНиПу).

Максимальный секундный расход Q_макс определяется как сумма всех определенных по формулам максимальных расходов:

q_макс. = q_{xпб.макс.} + q_{хпп.макс.} + q_{тех.макс.} + q_{пож.макс.}=94,25+7,37+23,1+30= 154,72       [л/с]                      

 

2.9.2. Для выполнения гидравлического  расчета водопроводная сеть разбивается  на участки, аналогичные по  условиям работы для каждого  из которых определяется так  называемый расчетный расход, учитывающий  отдачу воды непосредственно  в пределах рассматриваемого  участка (путевой расход Q_пут) и транспортировку воды, предназначенной для отдачи на последующих участках (транзитный расход Q_тp), т.е.

Q_р= Q_тp +0.5Q_пут                                                           

 

Определение расчетных расходов на участках водопроводной  сети:

Участок 1-2: Q_1-2=Q_общ.=7977/86,4=92,3(л/сек)

Участок 2-3: Q_2-3=q^max_общ.=154,72(л/сек)

Участок 5-7: Q_5-7=q_ХПП+q_ТЕХ+q_ПОЖ=7,37+23,1+30=60,47(л/сек)

Участок 3-4: Q_3-4=0,7[Q_тр +0.5Q_пут]=0,7[(q_ХПП+q_ТЕХ+q_ПОЖ+q_4-5+q_3-6+q_5-6)+(0,5q_3-4)]=

=0,7[(7,37+23,1+30+23,6+23,6+23,6)+(0,5∙23,6)]=100,49(л/сек)

q_4-5=q_3-6=q_5-6=q_3-4=q_ХПБ/4=23,6 (л/сек)

Участок 3-6: Q_3-6=Q_3-4

Участок 4-5: Q_4-5=0,7[Q_тр +0.5Q_пут]=0,7[(q_ХПП+q_ТЕХ+q_ПОЖ+q_3-6+q_5-6)+(0,5q_4-5)]=

=0,7[(7,37+23,1+30+23,6+23,6)+(0,5∙23,6)]=83,6(л/сек)

Участок 5-6: Q_4-5=Q_6-5

2.9.3. Определив расчетные (секундные)  расходы по всем участкам сети, приступают к ее гидравлическому  расчету. Расчет сети заключается  в подборе диаметров труб D_i и определении потерь напора h_i на различных участках сети при известных значениях расчетных расходов Q_р. Для подбора используются таблицы Шевелева (см. приложение 5), обобщающие результаты специальных исследований и расчетов по определению потерь напора в трубах различного диаметра при различных значениях расчетного расхода. При подборе диаметров труб по известной величине расчетного расхода Q_p следует ориентироваться на обеспечение движения воды в трубах со средней экономичной скоростью v_э, отвечающей минимальному значению суммарных затрат на строительство водоводов и подачу по ним воды (при диаметре труб до 400 мм  v_э=0.7÷1.0 м/с, для труб большего диаметра v_э= 1÷1.5 м/с). Результаты расчета (подбора) сводятся в таблицу и используются затем при определении соотношения элементов системы водоснабжения по напорам, в частности, для определения напоров насосных станций и высоты водонапорной башни.

 

Вид сводной таблицы

№ участка	Расчетные расходы Q, л/с		Длина участка l, м	Диаметр водоводаD, мм	Экономичная скорость vэ, м/с	Потери напора на 100i м водовода, м	Полные потери напора на расчетном  участке ∆h,=100i·l/100, м
1-2	Q1-2=92,3		1000	400	0,86	0,299	2,99
2-3	Q2-3=154,72	77	200	350	0,92	0,391	0,78
		77	200	350	0,92	0,391	0,78
3-4	Q3-4=100,49		500	400	0,91	0,333	1,67
3-6	Q3-6=100,49		500	400	0,91	0,333	1,67
4-5	Q4-5=83,6		500	350	0,96	0,427	2,14
6-5	Q6-5=83,6		500	350	0,96	0,427	2,14
5-7	Q5-7=60,47		1500	300	0,82	0,369	5,17

 

Напоры насосных станций Н_Iп, Н_IIп и высота башни Н_б определяются, исходя из функции этих узлов в системе водоснабжения. Так, например, высота водонапорной башни Н_б, основной задачей которой является подача воды потребителям в часы максимального водопотребления при обеспечении свободного напора Н_св во всех расчетных точках сети, может быть определена по формуле:

Н_б = Н_св + ∆h_б-р.т. +  (z_р.т. - z_б)

Н_св.=10+(этажность -1)∙4=10+(4-1)4=22 (м)

∆h_б-р.т.=(0,78∙2+1,67∙2+2,14∙2+5,17)=14,33 (м)

Н_б.=22+14,33+(7-10)=33,33(м)

где: ∆h_б-р.т. – сумма потерь напора в трубах водопроводной сети от башни до расчетной точки, в м; (z_р.т. - z_б) – разность отметок поверхности в расчетной точке и у башни.

Напоры насосов, установленных  в скважину и подающих воду непосредственно  в водопроводную сеть для водоснабжения  потребителей, определяются соответственно по формуле:

Н_Iп = α + S_р + H_ст + (z_б - z_в) + ∆h_в-б 

Н_Iп=3+22,92+15+(10-0)+2,99=38,91 (м)

где: α – заглубление насоса под динамический уровень воды (обычно α=3÷4 м), H_ст – глубина залегания статического уровня подземных вод от поверхности; (z_б - z_в) – разность отметок поверхности земли у башни и водозабора (скважины); ∆h_в-б – потери напора в трубах на пути от водозабора до башни;

Если же установленные в скважинах  насосы подают воду только для очистных сооружений, то это соответствующим  образом учитывается в формуле (20), а для последующей после  очистки подачи воды в водопроводную  сеть устанавливаются насосные станции  второго подъема, для которых  напор определяется выражением:

 

Н_IIп = ∆h_о-б + (z_б – z_о) + H_б + h_б

Н_IIп=0+(10-10)+33,33+10,56=43,89 (м)

где: ∆h_о-б – потери напора в трубах на пути от очистных сооружений до башни.

Для компенсации несовпадения в  режимах подачи и потребления  воды в систему водоснабжения  вводят регулирующие резервуары. В  рассматриваемых условиях эта роль может быть отведена баку водонапорной башни, который должен в таком  случае иметь достаточную емкость. При определении емкости бака водонапорной башни V_б учитывается необходимость хранения в нем пожарного запаса воды Q_пож и содержания регулировочного объема воды V_р (обычно принимается в размере среднечасового расхода воды с учетом обеспечения всех видов водопотребления, т.е V_р = 0.04·Q_общ) Таким образом

V_б = Q_пож + V_р = Q_пож + 0.04·Q_общ

V_б =324+0,04∙7977=643(м³)

При известной емкости бака и его  форме можно легко определить и его размеры. Так, например, для  бака цилиндрической формы емкостью V_б диаметр D_б может быть определен по формуле:

D_б =

D_б =

=10,29 (м)

Высота столба воды в баке h_б по конструктивным соображениям принимается в размере 0.75 D_б , т.е.

h_б =0.75·D_б.                                                     

h_б =0,75∙10,29=7,72 (м)

 

 

 

2.10. Обоснование конструкции водозаборных скважин и их оборудования следует выполнять в полном соответствии с требованиями СНиП, используя знания, подученные при изучении курса "бурение" и сведения о геолого-гидрогеологических условиях конкретного месторождения. Основными вопросами, которые следует здесь решить, являются: выбор способа бурения; обоснование глубины скважины, числа, диаметров и глубин спуска обсадных колонн; типа и размеров водоприемной части; подбор необходимого насосного оборудования и глубины его установки.

Водоприемная часть скважины (ее оборудование и размеры) должна обеспечивать эксплуатацию скважины с расчетными дебитом и понижениями (радиус r_с и длина рабочей части скважины должны быть обоснованы и увязаны с гидродинамическими расчетами по прогнозу водозахватной способности и понижений в скважинах). Диаметр эксплуатационной колонны должен обеспечивать размещение в ней выбираемого для эксплуатации водоподъемного оборудования. Выбор водоподъемного оборудования осуществляется в соответствии с расчетными величинами дебитов скважин и напоров, которые оно должно  обеспечивать. Число колонн и глубина их спуска, а также тампонаж и цементация должны обеспечивать надежную изоляцию продуктивного горизонта от смежных с ним в разрезе горизонтов и от поверхностных загрязнений.

Выбор способа бурения.

 

Бурение скважин на воду осуществляют одним  из следующих способов:

• вращательным, с прямой или обратной циркуляцией промывочной жидкости;
• ударно-канатным;
• шнековым;
• гидродинамическим;

 

Из общего объема бурения  скважин на воду более 85% выполняют  вращательным способом с промывкой  технической водой или глинистым  раствором. Скорость бурения этим способом в породах мягких и средней  твердости на любых глубинах примерно в 3 раза выше по сравнению с ударно-канатным.

Анализируя состав пород  разреза и предполагаемую глубину  скважины, выбираем шнековый способ бурения.

Шнековый способ бурения  – разновидность вращательного  бурения, при котором порода транспортируется на поверхность по спиральным  лопастям (ребордам) колонны шнеков. Применяется, в основном в мягких и слабосцементированных породах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет фильтра

 

Ориентировочный расчет размеров фильтров производится по формуле:

 

D’=αQ/L,

где D’– наружный диаметр фильтра, мм;

      Q – проектный дебит, м3/час;

      L – длина фильтра, м;

      α  – коэффициент, характеризующий фильтрационные свойства водоносного пласта.

Для крупнозернистых  песков принимаем:

α=30,

Q=128 м³/час, (Q_ОБЩ/3скв.=384/3=128)

L=15 метра,

D’=30∙128/15=256 мм

 

Расчетный диаметр получим, если выберем трубы каркаса 219мм, проволоку для обмотки каркаса 3мм, сетку галунного плетения толщиной 1мм.

 

D=D’+2∙dпр+2∙δ

D=256+2*3+2*1=264мм

 

Конструкции эксплуатационных скважин  должны обеспечивать:

• высококачественное вскрытие продуктивных водоносных горизонтов с целью их эксплуатации при минимальных сопротивлениях прифильтровых зон;
• длительный срок эксплуатации и минимальный темп снижения производительности;
• выполнение ремонтных и восстановительных работ;
• тщательную изоляцию водоносных горизонтов друг от друга, за исключением тех, которые эксплуатируются совместно;
• экономичность (стоимость применяемых материалов, трудовые затраты и др.);
• минимально возможный диаметр ствола скважины;
• наименьшие сопротивления при подъеме воды насосом.

 

Глубина скважины определяется расстоянием до кровли водоносного  горизонта или до верхней отметки  наиболее водообильной части водоносного  пласта и расчетной длиной фильтра с отстойником (длина отстойника принимается 2 м.). Таким образом, глубина скважины равна 70 метров.

Анализируя глубину скважины и геологический разрез, берем  фильтровую и эксплуатационную колонну  одного диаметра, а скважина будет  пробурена сплошным забоем.

 

Выбор водоподъёмника (тип, диаметр, напор)

 

Для подъема воды из скважины применяются в основном погружные  центробежные насосы с вертикальным валом и погружным электродвигателем, эрлифты и водоструйные насосные установки.

Погружные центробежные насосы получили наибольшее распространение  типа ЭЦВ, а также иномарки типа GRUNDFOS.

Эрлифты применяются, как  правило, на стадии освоения скважины и могут работать в воде с большим  содержанием твердых частиц. Для  эксплуатации скважин эрлифты не применяются из-за низкого КПД.