Водозаборные сооружения

 

По рекомендациям СНиП определяю количество резервных скважин nр в зависимости от категории надежности водозабора и количества рабочих скважин nраб. Так как nраб=5 скв, то принимаем nр =1 скв.

Затем определяется понижение в резервной скважине по формуле:

    (3.11)

Определяем напор насоса.

     (3.12)

где  ∑ - потери напора по длине, м.

      (3.13)

где l – длина водоводов от скважины до станции водоподготовки, км;

 – удельные потери напора  в метрах на 1 километр длины (м/км), принимаются по таблицам Шевелева в зависимости от диаметра трубопровода и расхода, протекающего по нему;

 – геометрическая высота  подъема, м.

        (3.14)

 – отметка воды в распределительной  чаше фильтра на станции водоподготовки, м.

    (3.15)

 – отметка земли станции  водоподготовки, м;

 – динамический уровень  воды в скважине, м.

      (3.16)

где: – понижение уровня воды в скважине, м.

 

 

Рисунок 3.4 Схема оборудования водозаборной скважины:

1 – оголовок; 2 – защитная  обсадная колонна; 3 – эксплуатационная  обсадная колонна; 5 – всасывающие отверстия; 6 – погружной электродвигатель; 7 – надфильтровая труба; 8 – рабочая поверхность фильтра; 9 – сальник; 10 – водоподъемная труба; 11 – манометр; 12 – напорный трубопровод.

 

 

 

 

Рисунок 3.5 План головных сооружений

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1 Определение диаметров и потерь напора в сборных водоводах

Участок	Расчетный расход, л/с	Диаметр участка d, мм	Скорость на участке V, м/с	К	Длина участка, м	Потери напора h, м
1	2	3	4	5	6	7
1-2	886,94	900	1,382	0,972	200	0,384
2-3	1773,88	1200	1,563	0,965	150	0,257
3-4	2660,82	1500	1,506	0,968	75	0,091
4-5	2660,82	1500	1,506	0,968	1500	1,825
Сумма						2,557

Определим отметку динамического уровня воды в скважине по формуле (3.16).

дин.=268,67-100,6-23,12=144,95 м.

Определим отметку воды в распределительной чаше фильтра на станции водоподготовки по формуле (3.15):

с.вод.=268,67+4,5=273,17 м.

Определим геометрическую высоту подъема воды по формуле  (3.14).

Нг =273,17-144,95=128,22 м.

Тогда напор насоса будет равен по формуле (3.16).

Нн =128,22+2,557=130,777 м.

 

Рисунок 3.6. Схема центробежного насоса с приводом от погружного электродвигателя

Определяем минимальную глубину погружения насоса в скважину:

  (3.17)

где 3…7 м – глубина погружения насоса под динамический уровень.

При поступлении воды из водоносного пласта и движении ее в направлении к водоприемным отверстиям погружного насоса возникают потери напора в фильтре скважины и в щели между погруженным электродвигателем и эксплуатационной обсадной колонной, которые обуславливают дополнительное понижение уровня воды в скважине. Это понижение необходимо учитывать при расчете глубины погружения насоса.

Потери напора в фильтре:

     (3.18)

где – обобщенное сопротивление фильтра и прифильтровой зоны водоприемной части скважины, зависящее от типа и конструкции фильтра, формы, количества и размеров проходных отверстий и их взаимодействия, а также от характеристики водоносной породы. Для правильно подобранного фильтра можно принять = 7. Но вообще определяют экспериментально, либо смотрят по графикам в зависимости от коэффициента фильтрации Кф и типа фильтра.

Потери напора в щели между погружным электродвигателем и обсадной колонной:

   (3.19)

где – диаметр электродвигателя, м;

 – диаметр обсадной колонны  скважины, м;

 – длина электродвигателя, м.

Тогда минимальная глубина погружения насоса в скважину будет равна:

Подбираем погружной насос марки BS 2400 HT. 402 DIA 100 Vertical, FLUGT, ἠ=58,9%, N=85,9 кВт (см. рисунок 3.7).

 

3.3 Мероприятия по санитарной охране водозабора из подземного источника

Для подземных источников предусматривают три пояса санитарной охраны. В первый пояс санитарной охраны включается участок водоприёмного сооружения. Границы этого пояса должны отстоять от водозаборных сооружений на расстоянии не менее 30 м при использовании артезианских водоносных горизонтов и на расстоянии не менее 50 м при использовании безнапорных грунтовых вод.

На территории первого пояса санитарной охраны запрещается проживание людей, а также не допускается строительство и размещение зданий, сооружений и устройств, не имеющих непосредственного отношения к эксплуатации водопровода и не подлежащих обязательному размещению на территории этого пояса. В зону строгого режима запрещается доступ посторонних людей, содержание скота, а также употребление органических удобрений и ядохимикатов для посадок и посевов.

Границы второго пояса устанавливаются расчетом, учитывающим время продвижения микробного загрязнения воды до водозабора, принимаемое в зависимости от климатических районов и защищенности подземных вод от 100 до 400 сут.

Там, где располагается водозаборное сооружение и водоносный горизонт, а также гидрогеологическими характеристиками – мощностью и составом перекрывающих пород и направлением движения подземных вод. При наличии гидравлической связи водоносного горизонта с открытыми водоёмами, часть этих водоёмов  также следует включать во второй пояс санитарной охраны. Во втором поясе санитарной охраны не допускаются какие-либо работы, связанные с нарушением пород, перекрывающих сверху используемый водоносный пласт.

Граница третьего пояса зоны подземного источника водоснабжения определяется расчетом, учитывающим время продвижения химического загрязнения воды до водозабора, которое должно быть больше принятой продолжительности эксплуатации водозабора, но не менее 25 лет.

Радиус первой зоны санитарной охраны для напорных скважин не менее 30 м.

Радиус зоны второго пояса:

     (3.20)

где Q – дебит скважины, м3/сутки;

Т – расчетное время выживаемости микробов (200 суток);

m – мощность водоносного горизонта, м;

- активная пористость.

Радиус зоны третьего пояса определяется по формуле (3.27) при Т=10000 суток:

 

Заключение

В курсовом проекте, с учетом исходных геологических и топографических данных, качественных показателей водоносных горизонтов, запроектировали два водозаборных сооружения: из поверхностного и подземного источников.

Для водозаборного сооружения берегового типа провели расчет размеров сороудерживающей решетки 800х800 мм, Назначили размеры берегового колодца в плане. По результатам расчета подачи (q = 0,395 м3/с) и напора (Н = 9,76 м) насосной станции первого подъема были выбраны соответствующие центробежные насосы марки CP 3127 LT FLUGT с мощностью N= 5,9 кВт, подачей 133,3 м3/ч, напором 9 м.. Разработаны мероприятия по устройству зон санитарной охраны водозабора.

При проектировании водозаборного сооружения на подземном источнике был принят 3 водоносный горизонт с лучшими показателями качества воды и условиями работы скважины. С учетом характеристик водоносной породы был принят 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%.

 Согласно СНиП 2.04.02-84 приняты пять рабочих скважины и одна резервная. Фактический расход скважины равен qфакт=3194,7 м3/сут. Определили понижение уровня воды во взаимодействующих скважинах - Sмах=23,12 м, а в резервной - Sрез=10,0 м. По результатам расчета часового расхода скважины  и напора насоса, устанавливаемого в скважине для постоянной работы, был выбран соответствующий погружной насос марки BS 2400 HT. 402 DIA 100 Vertical, FLUGT, ἠ=58,9%, N=85,9 кВт. Разработаны мероприятия по санитарной охране водозабора.

 

Список использованных источников

1. Методические указания по дисциплине «Водозаборные сооружения» для студентов специальности 70 04 03 – водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов. А.Д. Гуринович, Б.Н. Житенев, Н.Ф. Бахур, В.В. Мороз, Л.Е. Шеина – Брест: БГТУ, 2005. – 53 с.
2. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М, 1985 - 138с.
3. А.Е. Белан, П.Д. Хоружий. Проектирование и расчет устройств водоснабжения. – К.: Будiвельник, 1981. – 192 с.
4. Центробежные консольные насосы общего назначения для воды./Каталог. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1989. – 24 с.
5. Скважинные насосные установки для воды./Каталог. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1977. – 45 с.