Водозаборные сооружения

, м   (2.14)

Отметка дна колодца принимается на 1 м ниже, чем отметка нижнего основания сетки

м   (2.15)

При вычислении отметок отдельных конструкций и оборудования, приведенные цифровые значения могут быть изменены в зависимости от конкретных условий размещения оборудования, при этом необходимо учитывать, чтобы высота приемной секции от выхода самотечных труб ( ) до дна колодца ( ) была не менее 1 м (из условия накопления выпадающих в осадок взвешенных частиц, захваченных из реки водоприемником). По условиям монтажа оборудования допускается округление отметок.

Для удаления песка и ила приемное отделение берегового колодца периодически промывается при помощи эжекторной установки, работающей от напорной линии насосной станции первого подъема.

 

2.4 Расчет насосной станции  первого подъема

Насосную станцию размещаем в 50 м от берегового колодца, в ней предусматриваются рабочие и резервные насосы, которые подают воду на очистные сооружения.

Подача насосной станции (м3/с) равна расчетному расходу водозабора qрас.водоз.

      (2.16)

где T1 – время работы насосной станции первого подъема (24 ч)

 м3/сут.

Подача одного насоса равна:

=0,037 м3/с    (2.17)

Напор насосов насосной станции равен:

     (2.18)

где Hг – геодезическая высота, м;

- суммарные потери напора  при движении воды от берегового  колодца до очистных сооружений, м

Hг=Zcм-Zmin вс      (2.19)

где Zсм – отметка воды в смесителе;

Zсм= Zос +(4..4,5)=267+4=271,0 м;   (2.20)

Zmin вс – минимальная отметка воды во всасывающем отделении берегового колодца, Zmin вс=Z2'

Hг=271,0 – 264,22=6,78 м.

hб.к-о.с,м       (2.21)

где hб.к-о.с – потери напора при движении воды от берегового колодца до очистных сооружений,

hб.к-о.с=1,1AKlв(qрасч.водоз)2 м;    (2.22)

Для определения суммарных потерь, необходимо знать диаметр водовода, идущего к станции водоподготовки. Принимается две нитки водовода и скорость Vв=1 м/с (рекомендуется 0,7…1 м/с):

Диаметр одной нитки водовода равен:

= мм   (2.23)

Принимается стандартный dв= 0,3 м, при этом диаметре фактическая скорость в водоводе Vв=1 м/с, что находится в рекомендуемых пределах.

Потери напора по длине:

hб.к-о.с =1,1·0,6187·1·100·0,0372∙2000=1,863 м.

Напор насосов по формуле (2.27):

Hн=6,78+1,863=8,64 м.

По напору и расходу по [4] принимаем 3 насоса марки CP 3127 LT FLUGT с мощностью N= 5,9 кВт, подача 133,3 м3/ч, напор 9 м.

2.5 Определение размеров берегового колодца в плане

Площадка для строительства берегового водоприемника (колодца) должна быть выбрана выше на 0,5…1,0 м отметки УВВ расчетной.

Водозаборное соооружение предстовляет собой прямоугольное в плане железобетонный колодец в который встроен водоприемник, обеспечивающий забор воды из реки с двух уровней. Береговой колодец состоит из наземной и подземной частей. Подземная часть колодца обычно прямоугольная в плане, имеет три приемные и три всасывающие секции. В приемном отделении водозабора устанавливается не менее двух секций с целью обеспечения бесперебойности его работы. Высота окна и сетки подбирается по данным расчетов. Размеры колодца в плане назначаются из условия размещения оборудования в приемных и всасывающих секциях (отделениях) и конструктивно принимаются 3; 3,5; 4,0; 4,5 м и т.д.

Число секций должно быть не менее двух для насосных станций I и II категории. При установке крупных насосных агрегатов число секций и труб принимается равным числу насосов. Компоновка труб в плане диктует размеры секций всасывающего отделения. При этом приемное отделение рекомендуется принимать несколько больших размеров в плане, чем всасывающее.

Для удобства эксплуатации над водоприемником устраивается павильон из кирпича или сборных железобетонных элементов. В береговых водоприемниках предусматривается следующее оборудование: съемные сороудерживающие решетки и вращающие сетки.

2.6 Мероприятия по санитарной охране водозабора из поверхностного источника водоснабжения

Водозабор должен иметь зону санитарной охраны, а проект ее и санитарные мероприятия, проводимые в зоне, должны быть согласованы с органами санитарно-эпидемиологической службы.

В первом поясе – зоне строгого режима – размещают все водозаборные сооружения. Здесь запрещаются все виды строительства, проживание людей, купание, выпас скота, рыбная ловля и другие виды занятий. Границы первого пояса устанавливают в зависимости от местных санитарно-топографических и гидрогеологических условий, но не менее:

• 200 м от водозабора вверх по течению;
• 100 м вниз по течению;
• 100 м от уреза воды при наивысшем уровне по прилегающему к водозабору берегу;
• вся акватория водоема и 50 м на противоположном берегу при ширине реки до 100 м;
• 100 м акватории при ширине реки больше 100 м.

Границы второго пояса – пояса ограничений – устанавливают с учетом возможного загрязнения водоема стойкими химическими веществами и другими видами загрязнений. Границы второго пояса должны обеспечивать качество воды в источнике согласно ГОСТ 2761-74 «Качество воды в источнике водоснабжения». Такие границы устанавливают: вверх по течению, исходя из пробега воды от границ пояса до водозабора при расходе 95%-ной обеспеченности в течение 3…5 суток, но не менее одного километра в проточном водоеме и один километр в обе стороны в непроточном водоеме; вниз по течению не менее 250 м; боковые границы по водоразделу.

В границах прибрежной полосы водоема на расстоянии не менее 300 м от уреза воды запрещается применение ядохимикатов, органических и минеральных удобрений, авиахимическая обработка, животноводческие фермы располагают не ближе, чем на 500 м от уреза при наивысшем уровне воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ ИЗ ПОДЗЕМНОГО ИСТОЧНИКА

 

3.1 Выбор места расположения  водозабора и размещение сооружений

Выбор места водозабора проводят, исходя из гидрогеологических и геологических условий, природных особенностей конкретного района на основе технико-экономических соображений. Водозаборы для хозяйственно-питьевого водоснабжения размещают в местах, отвечающих санитарным требованиям, вне очагов загрязнения подземных вод (населенных пунктов, предприятий, которые могут сбрасывать вредные и загрязненные стоки, животноводческих ферм, вдали от кладбищ). В месте устройства водозаборов должна быть организована зона санитарной охраны.

Для забора подземных вод устраивают вертикальные, горизонтальные и каптажные водозаборные сооружения. К вертикальным водозаборам относятся: трубчатые (буровые) колодцы: скважины и шахтные колодцы. Скважины устраивают, как правило, при глубоком залегании водоносных пластов (свыше 30 м), а шахтные колодцы - при глубине залегания водоносных пластов до 30 м. Скважины предназначены для приема как напорных, так и безнапорных вод. Характерной особенностью скважин являются относительно малый диаметр и большая длина (значительный размер по глубине). Шахтные колодцы имеют диаметр 1...2 м, глубину 20...30 м.

Если колодец проходит всю толщу водоносного пласта до водоупора, то его называют совершенным (рис. 5), если заканчивается в толще водоносного пласта, не доходя до водоупора – несовершенным (рис. 6). Эти определения относятся как к скважинам, так и к шахтным колодцам.

При глубине залегания подземных вод до 8 м устраивают горизонтальные водозаборы. Если подземные воды выходят на поверхность земли в виде родников (ключей), то для их захвата строят каптажные сооружения.

Участок выбираем согласно требованиям СНиП 2.04.02-84. С учетом санитарных требований, возможности организации зоны санитарной охраны, удобства обслуживания водозабора, присоединения скважин к водопроводной сети, устройства водопроводных сооружений и др. выбираем участок выше населенного пункта, вне зон возможного загрязнения.

Принимаем следующую схему: забор воды группой скважин – поступление воды по сборным водоводам в резервуар чистой воды – подача насосной станцией II подъема по водоводам воды в водонапорную башню – поступление воды в сеть.

3.2 Расчет водозаборов подземных вод

При проектировании водозаборных сооружений для захвата воды из подземных источников основной задачей является определение количества притекающей к водозабору воды, которое может быть получено при их эксплуатации.

В курсовом проекте необходимо выполнить расчет группы скважин. Выполняем расчет в следующей последовательности:

- определяется дебит  одиночной скважины в конкретных  гидрологических условиях;

- определяется количество  скважин с учетом их взаимодействия  для обеспечения потребителей  необходимым количеством воды;

- выбирается тип  фильтра и проводится его расчет;

- определяются требуемые  величины напора и подачи насосного  оборудования, а также глубины  погружения насоса.

Рисунок 3.1. Совершенный колодец:

а – в напорном пласте; б – в безнапорном пласте.

 

 

Рисунок 3.2. Несовершенный колодец:

а – в напорном пласте; б – в безнапорном пласте.

 

3.3 Определение дебита одиночной скважины

Определяем дебит одиночной скважины и ориентировочное количество скважин. Для расчета принимаем третий водоносный горизонт. Таким образом скважина является напорной одиночной совершенной.

- дебит совершенной напорной  одиночной скважины

, м3/сут    (3.1)

где m – мощность водоносного пласта, м;

Кф – коэффициент фильтрации, м/с;

R – радиус депрессионной воронки, м;

r – радиус скважины, м, r = 0,15 м;

S – понижение уровня, м (ориентировочно принимаем S=0,35H);

Н – полный напор в скважине, то есть разность между статическим уровнем воды и подошвой водоносного пласта, м.

Для установившегося движения радиус депрессионной воронки находится по формуле:

     (3.2)

Для неустановившегося движения:

, м     (3.3)

где a – коэффициент пьезопроводности (скорость распространения давления в пласте при откачке), м2/сут;

t – время откачки воды из скважины за период эксплуатации, сут, принимаем нормативное t = 25 лет.

t = 25·365=9125 суток.

     (3.4)

где μ – показатель (коэффициент) упругой водоотдачи напорного водоносного пласта, зависящий от пород и определяемый опытным путем или по эмпирическим формулам (приложение 2, табл.2 [1]).

Кф=25 м/сут, Н=72,3 м, S=0,35·72,3=54,225 м, m=22,3 м,

Рассчитаем радиус влияния по формулам (3.3), (3.4):

Тогда по формуле (3.1):

 м3/сут.

Определим ориентировочное количество скважин по формуле (3.7):

Принимаем 1 рабочую и 1 резервную скважину.

3.4 Подбор и расчет фильтров

Принимаем совершенную напорную скважину.

Определяем фактический дебит одной скважины:

 м3/сут   (3.5)

Определяем наружный диаметр фильтра:

, м    (3.6)

где lр.ч. – длина рабочей части фильтра:

υвх – скорость входа воды из водоносного пласта в фильтр, м/сут, определяется по формуле:

 м/сут   (3.7)

 м.

Принимаем Dнар=300 мм

Определяем водозахватывающую способность скважины Qскв при принятом Dнар:

 м3/сут  (3.8)

Уточняем число рабочих скважин:

Определим фактический дебит одной скважины при известном числе рабочих скважин:

 м3/сут   (3.9)

 

Уточняем наружный диаметр фильтра при Qфакт по формуле (3.6):

 м.

Подбираем фильтр:

Принимается трубчатый фильтр с проволочной обмоткой из нержавеющей стали (толщина проволоки t=1,5 мм) и водоприемной поверхность  из сетки. Марка фильтра: ТП-10 Ф2В, Dнар=299 мм, dвн=255 мм. Скважность – 18%.

 

Понижение уровня для группы скважин зависит от расстояний между ними. Определяем понижение уровня воды для центральной скважины с учетом влияния остальных скважин по формуле:

,м (3.10)

где - фактические расходы, отбираемые из скважин       1, 2, .., n, соответственно, м.

Принимаем, что фактические расходы, отбираемые из скважин равны:

r0 – радиус скважины, равный 0,15 м;

r2-1, …, rn-1 – расстояния от скважины, в которой определяют понижение (скв. №1), до скважин №2 … №n, соответственно, м.

Расстояние между скважинами принято 150 м. Понижение в каждой скважине и максимальное понижение в центральной скважине при n=5 взаимодействующих скважин определяется в соответствии с расчетной схемой.

В данном случае скважина 3 является центральной, и, следовательно, в этой скважине понижение будет максимальным.

Затем аналогично определяются понижение в каждой скважине, с учетом влияния других скважин.