Гидрогеологическое обоснование и проект водозабора подземных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра гидрогеологии

Курсовой проект по водоснабжению

МОСКВА 2002

Оглавление

Введение

1. Общая часть

1.1 Исходные данные задания на проект системы водоснабжения

1.2 Геолого-гидрогеологические условия района работ

2. Расчетно-проектная часть

2.1 Определение размеров водопотребления

2.2 Оценка качества воды

2.3 Мероприятия по улучшению качества воды

2.4 Обоснование расчетной схемы

2.5 Обоснование количества и схемы водозаборных скважин

2.6 Выбор метода расчета и расчетных формул

2.7 Выбор схемы водоснабжения объектов

2.8 Гидродинамический расчет водопроводной сети

2.9 Обоснование конструкции водозаборных скважин и их оборудования

2.10 Организация зон санитарной охраны

2.11 Перспективы организации искусственного пополнения запасов

Заключение

Список литературы

Введение

Целью курсового проектирования является проектирование водозабора подземных вод для водоснабжения рабочего посёлка и промышленного предприятия.

В связи с этим необходимо решить следующие задачи:

Определение размеров водопотребления;

Выбор источника водоснабжения;

Выбор метода оценки эксплуатационных запасов подземных вод;

Обоснование количества и схемы расположения водозаборных скважин;

Оценка качества подземных вод;

Обоснование схемы водоснабжения;

Обоснование конструкции водозаборных скважин и их оборудования;

Организация зон санитарной охраны, проектируемого водозабора;

Перспективы организации искусственного пополнения запасов подземных вод.

1. Общая часть

1.1 Исходные данные задания на проектирование системы водоснабжения

Население в поселке составляет 21тыс. жителей 50 процентов которых работает на предприятии из них 5 процентов работает в горячих цехах. На технические цели расходуется 1700 м³ воды в сутки. Расстояние между водозабором и башней составляет 800м., а между башней и поселком 300м. Расстояние между поселком и предприятием 1300м. Конфигурация поселка прямоугольная с соотношением сторон 1:2. здания в поселке 3х этажные. Предприятие работает в 3_и смены. Абсолютная отметка поверхности земли у водозабора 250м у предприятия на 15м выше, а у башни выше на 10м. поселок застроен зданиями оборудованными внутренним водопроводом с централизованными горячей водой и канализацией. Потенциальная возможность загрязнения подземных вод это мутность и бактериальное загрязнение.

1.2 Геолого-гидрогеологические условия района работ

Район работ расположен на территории внутригорной впадины (см. рис1.) выполненной верхнечетвертичными среднезернистыми песками мощностью h=100м, занимающим площадь F=30км². Дно и борт впадины слагают практически непроницаемые породы. В песчаных отложениях развиты грунтовые воды. Глубина до уровня воды составляет в среднем 5м. Величина инфильтрационного питания подземных вод составляет 10% от суммы осадков Х=200мм/год. Разгрузка подземных вод осуществляется в виде родников в периферийной части впадины с суммарным расходом Q_p=18л/с. Коэффициент фильтрации песков К=10м/сут., водоотдача М=0.1. Уклон зеркала грунтовых вод в естественных условиях I=10^-4.



Рис.1

2. Расчетно-проектная часть

2.1 Определение размеров водопотребления

Основным документом, определяющим нормы расходования воды при проектировании систем хозяйственно питьевого водоснабжения является СНиП.

В рассматриваемых условиях при водоснабжении поселка и промышленного предприятия следует учитывать водопотребление для хозяйственно-питьевых целей в поселке и на предприятии, на производственные нужды предприятия, на поливку территории и на пожаротушение.

1) Расход воды для хозяйственно-питьевых нужд в поселке Q_хпб определяется исходя из численности его жителей N=21000 по формуле:

Q_хпб=K_н*q_ж*N*10^-3,

где 10^-3-коэффициент перевода л в м³;К_н=1,1-коэффициент, учитывающий расходы воды на местные нужды и неучтенные расходы;q_ж=300л/сут-среднесуточная норма водопотребления на 1_го жителя в л/сут, определяемая по СНиПу, в зависимости от степени благоустройства и природно-климатических условий района проектируемого водоснабжения. Qхпб=6930м³/сут

2) Расход воды на поливы территории поселка и предприятия определяется с учетом характера поливаемых площадей и норм расхода на поливы, установленных СНиПом. При отсутствии данных о площадях по видам благоустройства суммарный расход воды на поливы Q_бл определяется исходя из общей численности населения N и нормы расхода на поливы q_n=60л/сут, исчисляемой на одного жителя.

Q_бл=q_n*N*10^-3=1260м3/сут

3) Расход для хозяйственно-питьевых нужд на предприятии Q_хпп определяется исходя из численности работающих в холодных N_х и горячих N_г цехах и соответствующих им норм расхода воды на 1го работника в смену q_х=25 и q_г=45 по формуле:

Q_хпп=(q_х*N_х+q_г*N_г)*10^-3+q_а*n_а*m_с*10^-3,

где n_а=35/3 и q_а=375-соответственно количество душевых сеток и норма расхода воды на 1_у душевую сетку (определяется по СНиПу в зависимости от характера производственного процесса); m_с=3-количество смен. Обычно принимают

n_а=N_г/n*m_с,

где n- количество человек на 1_у душевую сетку (в зависимости от санитарных условий производственного процесса). Q_хпп=(25*9975+45*525)*10(-3)+375*12*3*10(-3)=286,5м³/сут

4) Расход воды на производственные нужды предприятия уже задан.

5) Расход воды для целей пожаротушения Q_п (пожарный запас воды) определяется исходя из расчетного количества одновременных пожаров П_п=2, их расчетной продолжительности t_п=3сут, нормы расхода воды на пожаротушение q_п=15м³ и времени восстановления пожарного запаса t_в=1сут по формуле:

Q_п=3.6*q_п*П_п*t_п/t_в=324м³/сут,

где исходные для расчета данные определяются по СНиПу.

6) Общие размеры водопотребления (или суммарная производительность проектного водозабора) определяется как сумма расходов воды по всем видам водопотребления:

Q_общ=Q_хпб+Q_бл+Q_хпп+Q_т+Q_п=10500,5

2.2 Оценка качества воды

Водоснабжение поселка будет организовано за счет использования грунтовых вод в песчаных отложениях заполняющих межгорную впадину. Подземные воды характеризуются высоким качеством физических свойств (отсутствие мутности цвета) и благоприятными бактериологическими показателями. Данные о химическом составе подземных вод в пределах изученного месторождения, а также предельно-допустимые концентрации (ПДК) компонентов в соответствии с требованиями ГОСТ-2874-82 «Вода питьевая», «Гигиенические требования и контроль за качеством» представлены в таблице №1.

Анализ данных, характеризующих качество подземных вод позволяет сделать вывод о том, что по показателям химического состава подземные и поверхностные воды отвечают требованиям ГОСТа, за исключением таких элементов как SO4^-2 и Pb. По содержанию общего числа бактерий и коли-индексу подземные воды также соответствуют требованиям ГОСТа. Потенциально возможное загрязнение подземных вод мутность и бактериальное загрязнение.

2.3 Мероприятия по улучшению качества воды

Таблица 1 «Характеристика качества воды»

Показатели химического состава	Содержание в воде	ПДК
Сухой остаток, г/л	0.5	1
Ph	7.4	6-9
Общая жесткость	7	7
Cl, г/л	0.1	0.35
SO4, г/л	0.1	0.5
Fe, мг/л	0.4	0.3
F, мг/л	1.0	0.7-1.5
As, мг/л	0.01	0.05
Pb, мг/л	0.05	0.03
NO3, мг/л	10	45
Zn, мг/л	1.5	5
Sr, мг/л	2.8	7
Число микроорганизмов на 1дм3 воды	50	100
Коли-индекс	1	3

Обезжелезивание воды следует проводить фильтрованием в сочетании с одним из способов предварительной обработки воды: упрощенной аэрацией, аэрацией, введением реагентов окислителей с аэрацией или без нее.

Так как общее содержание железа меньше 10мг/л и Ph не меньше 6.8 и при условии что щелочность воды более (1+Fe⁺²/28), содержание двухвалентного железа больше 70% и перманганатная окисляемость не более (0.15Fe⁺2+5)мг/лO2, а содержание углеводорода не более 0.5мг/л.

Упрощенную аэрацию надлежит осуществлять путем излива воды в карман или центральный канал открытых фильтров; высота излива должна быть не менее 0.5-0.6м над уровнем воды в фильтре.

Для уменьшения количества бактерий, содержащихся в подземной воде, следует проводить обеззараживание. Наиболее распространенным методом обеззараживания является хлорирование воды. Введение хлорсодержащих реагентов будет осуществляться перед подачей воды в бак водонапорной башни. Газообразный хлор подеется в водопроводную сеть непосредственно через эжектор, создающий разрежение в хлораторе. После введения хлора в обрабатываемую воду необходимо обеспечить не менее 30-минутный их контакт. Это будет достигаться в резервуаре станции обработки воды перед водонапорной башней. На выходе из контактного резервуара содержание остаточного хлора не должно превышать 0.3-0.5 мг/л. Для поддержания содержания остаточного хлора в пределах заданной величины следует в процессе эксплуатации корректировать концентрацию дозы хлора подаваемой для обеззараживания.

Для сведения на нет мутности подземных вод, необходимо провести коагулирование. Оно применяется для ускорения процесса осаждения из воды мельчайших взвешенных частиц, а также веществ, находящихся в воде в коллоидальном состоянии. В обычных условиях коллоидальные частицы, несущие одноименные электрические заряды, отталкиваются друг от друга. При введении в воду электролитов ионы их, обладающие зарядом, противоположным по знаку зарядам коллоидальных частиц, содержащихся в воде, частично нейтрализуют последние. Вследствие этого частицы начинают соединяться и укрупнятся, образуя хлопья. Чем больше размеры хлопьев, тем быстрее проходит процесс их осаждения.

В качестве коагулянта применим сернокислый алюминий. При введении в воду сернокислый алюминий вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция и магния, обуславливающими карбонатную жесткость воды. Ход реакции представляется следующими уравнениями:

Al₂(SO₄)₃+3Ca(HCO₃)₂=3CaSO₄+2Al(OH)₃+6CO₃

Al₂(SO₄)₃+3Mg(HCO₃)₂=3MgSO₄+2Al(OH)₃+6CO₃

Гидроокись алюминия Al(OH)₃ выделяется в коллоидальном состоянии, и положительно заряженные частицы её при взаимодействии с отрицательно заряженными частицами естественных коллоидов нейтрализуют их заряды, что вызывает одновременно коагуляцию и тех, и других.

Коагулянт должен быть введён в очищаемую воду до поступления её в отстойник. Реагент приготовляется и вводится в воду в виде раствора или порошка. Количество подаваемого в воду реагента строго дозируется.

Для надлежащего действия реагента при введении его в воду надо обеспечить его совершенное смешивание с очищаемой водой. Для этой цели служат смесители различных типов и конструкций. В смесителе начинаются реакции взаимодействия введенных в воду реагентов с веществами, находящимися в сырой воде. Для образования хлопьев надлежащей величины, обеспечивающих хорошее качество осветления воды при их осаждении, требуется определенное время. Поэтому, прежде чем подавать воду из смесителя в отстойник, её направляют в так называемые “камеры реакций”, где происходит образование достаточно крупных хлопьев коагулянта. Рост хлопьев происходит быстрее при плавном помешивании воды. После образования хлопьев вода поступает в отстойник, где происходит её осветление.

2.4 Обоснование расчетной схемы

Схематизация - это обоснованное упрощение природных условий и действующих техногенных факторов с целью получения математической модели (расчетной схемы) исследуемого потока. Схематизация гидрогеологических условий производится на основе учёта характерных особенностей потока 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, строения фильтрационной среды. В нашем случая режим движения воды - нестационарная фильтрация; по структуре и мерности потока - радиальная двухмерная в цилиндрической системе координат; гидравлическое состояние пласта - безнапорный пласт (имеется свободная поверхность уровня); по интенсивности вертикального и горизонтального водообмена - пласт с рассредоточенным питанием (за счет среднегодового значения инфильтрации и водоупора, сложенного коренными породами); воздействие внешних границ пласта - ограниченный пласт; строения фильтрационной среды - однородный пласт.

Разведанное месторождение относится к месторождениям подземных вод в условиях закрытых структур. Основным источником формирования эксплутационных запасов в закрытых структурах при водоотборе является сработка статических запасов подземных вод. В безнапорных водах основную роль в обеспечении водоотбора играют гравитационные запасы.

Динамические запасы связаны с поступлением воды из окружающих слабопроницаемых пород. На практике часто суммарная величина динамических запасов приближено оценивается по расходам источников, выходящих на периферии структуры.

Длина межгорной впадины равна её ширине, поэтому пласт представляет круг (круговой пласт). Выбираем расчётную схему: круговой пласт с учетом дополнительного питания и непроницаемыми границами.

R_вл.=1.5*v(a*t)

a=к*m/,

a=95*10/0,1=9500м²сут.,

R_вл.=1.5*v9500*10⁴=14620,1м.

2.5 Обоснование количества и схемы 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 V_д=65(3vk) и площади рабочей части фильтра F_в=2*?*r₀*l0 соответственно по формуле:

Q_в=V_д*F_в=130*?*r₀*l0*(3vk)=2638,32 ;

Q₀=0,75*Q_вх=1978,74

Так как мощность водоносного горизонта 95м. выбираем фильтр с длиной рабочей части 30м. При этом фильтр будет затопленным, а остаточный столб воды будет обеспечивать заглубление насоса и проектный дебит скважины. Радиус r0 принимается равным 0.1м

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/Q₀~6

Принимаем еще 1_у резервную скважину по требованиям СНиПа п.5.41 таким образом n=7.

Водозаборные скважины размещены в кольцевой ряд, так как месторождение подземных вод расположено в круговом пласте с учетом дополнительного питания. Скважины будут расположены в центре данного пласта. Расстояние между скважинами будет установлено на основе повариантных расчетов, стремясь к тому, чтобы заданная производительность Q_сум обеспечивалась эксплуатацией наиболее компактного водозабора при величинах понижений в расчетных скважинах не превышающих допустимого S_доп=47,5. В первом приближении расстояния между скважинами могут быть приняты в зависимости от конкретных гидрогеологических условий: от 50м до 500м. При этом, меньшие значения следует принимать для пластов с высокой водопроводимостью (более 1000м²/сут), при наличии открытых границ, большие значения - для пластов с низкой водопроводимостью (менее 100м²/сут), при наличии закрытых границ. Минимальное расстояние между скважинами как правило не должно быть меньше мощности продуктивного горизонта.

2.6 Выбор метода расчета и расчета и расчетных формул

Так как водозабор располагается в закрытой структуре и имеет дополнительное питание в виде источников выходящих на периферии рассматриваемой территории, то будем использовать расчетную схему для кругового пласта с учетом дополнительного питания.

S=H_e-v(H²_e-2*Q_ст*F₀/(?*k)+?⁶₁Q*ln(R_k/r^*)/(?*k))=32,6м , где

r^*=1.6*r=1.6*R/(2*?)=12,74 - приведенное расстояние;

R=50м - расстояние до центральной скважины;

Q_ст=0,6*м*V_пл/t_р=17100м³/сут;

t_р=10⁴сут - расчетное время эксплуатации водозабора;

V_пл=95*30000000=2,85*10⁹м³ - объем пласта.

S<S_доп, таким образом принимаем R=50м, S=32,6м.

2.7 Выбор схемы водоснабжения объектов

Выбор схемы водопровода зависит от категории надежности подачи воды проектируемой системой водоснабжения, конкретных условий, местоположения объектов, рельефа и других факторов. Водоснабжение поселка будет происходить по схеме (прямоугольник) представленной на рис2. площадь жилого массива определяется по формуле F_м=N*f/эт, где N-численность населения в поселке, f=25м²-норма жилого массива на одного жителя этажность зданий.

F_м=2100*25/3=175000м²

Определим длину и ширину прямоугольника по которому будет происходить водоснабжение: F_м=2*a² так как длинна прямоугольника в два раза больше ширины, a=295,8м², b=591,6м².

рис.2 «Схема организации водоснабжения поселка и предприятия»

2.8 Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется с учетом неравномерности водопотребления, т.е. для самых неблагоприятных условий ее работы (сеть должна быть рассчитана на пропуск максимально возможных расходов воды, называемых расчетными или секундными расходами). Такие условия возникают в часы и сутки максимального водопотребления с учетом того, что в это же время осуществляется тушение расчетного количества пожаров. При этом в самой неблагоприятной точке сети (самой далекой или самой высокой) должен обеспечиваться необходимый для нормальной работы сети свободный (хозяйственный) напор H_св, величина которого определяется по формуле:

Н_св=10+(эт-1)*4=10-(3-1)*4=2м.

Максимальные размеры водопотребления, необходимые для гидравлического расчета сети определяются по всем рассмотренным категориям водопотребления с учетом коэффициента суточной К_сут и часовой К_час неравномерности водопотребления. При этом допустимо не учитывать расходы воды на прием душа, поливы территории промпредприятия и поселка, мойку оборудования и другие нужды предприятия. Максимальный расход воды для различных нужд в л/с определяется (как частное от деления максимального объема потребностей воды на время ее расходования) по следующим формулам.

Для хозяйственно-питьевых нужд в поселке

q_хпб=К_сут*К_час*Q_хпб/86,4=149,9л/с

где К_сут=1,3 и К_час=1,428 - коэффициенты суточной и часовой активности определяемые по СНиПу в зависимости от характера объектов водопотребления.

Для хозяйственно-питьевых целей на предприятии

q_хпп=(q_х*N_х*К_час,х+q_г*N_г*К_час,г)/3600n_с*t_с=9,34л/с

где К_час,х=3 и К_час,г=2,5 - коэффициенты часовой неравномерности водопотребления соответственно в холодных и горячих цехах, определяемые по СНиПу, t_с=8 - длительность рабочих смен в часах.

На производственные нужды предприятия (если не оговорена особо неравномерность водопотребления):

q_т=Q_т/3,6n_сt_с=19,68л/с

Для целей пожаротушения при одновременном возникновении расчетного количества П_п=2 пожаров

q_пож=q_п*П_п=15*2=30л/с

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

q_общ=q_хпб+q_хпп+q_т+q_пож=149,9+9,34+19,68+30=208,92л/с

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

Q_р=Qтр+0,5*Q_пут

При определении путевых расходов на участках сети в пределах жилого массива следует считать, что отдача воды происходит равномерно по длине водопроводов и поэтому путевой расход на любом из участков длинной l может быть определен как Q_пут=q*l, где q-единичный путевой расход путевой расход приходящийся на 1м длины водовода в пределах поселка. При этом расчет водоводов в пределах поселка следует выполнять с учетом требований надежности предъявляемых к системе водоснабжения. В частности для 2-й категории надежности необходимо обеспечить пропуск 70% от максимального секундного расхода в случае аварии на одной из ветвей водовода в пределах поселка и одновременном возникновении всех расчетных пожаров на предприятии (в конце поселка).

Q_р=Q_тр+0,5*Q_пут,

Q_р=0,7*(Q_тр+0,5Q_пут) - в случае аварии,

Q_р^1-2=Q_общ=121,53л/с

Q_р^2-3=q_общ^max=198,5л/с

Q_р^3-4=0,7*[(q_хпб^4-5+q_хпб^5-6+q_хпб^3-6+q_тех^max+q_хпп^max+q_пож)+0,5*q_хпб^3-4]= 130,19л/с

q_хпб^3-4=q_хпб^5-6=a*q_хпб/(6*a)=24,98л/с

q_хпб^4-5=q_хпб^3-6=2*a*q_хпб/(6*a)=49,96л/с

Q_р^5-7=q_хпп+q_тех+q_пож=48,6л/с

Q_р^4-5=0,7*[(q_хпб^5-6+q_хпб^3-6+q_тех^max+q_хпп^max+q_пож)+0,5*q_хпб^4-5]=103,96л/с

Q_р^5-6=0,7*[(q_хпб^4-5+q_хпб^3-4+q_тех^max+q_хпп^max+q_пож)+0,5*q_хпб^5-6]=95,22л/с

Q_р^3-6=0,7*[(q_хпб^5-6+q_хпб^4-5+q_хпб^3-4+q_тех^max+q_хпп^max+q_пож)+0,5*q_хпб^3-6]= 87,43л/с

Приступим к гидравлическому расчету, который заключается в подборе диаметров труб сети (d) и определении потерь напора (h) на различных ее участках при известных значениях расчетных расходов (Q_р). Для подбора используются таблицы Ф.А.Шевелева, обобщающие результаты специальных исследований и расчетов по определению потерь напора в трубах различного диаметра при различных значениях расчетного расхода. При подборе диаметров труб будем ориентироваться на обеспечение движения воды со средней экономической скоростью V_э, отвечающей минимальному значению суммарных затрат на строительство водоводов и подачу по ним воды V_Э=0,7-1,5 м/с. Результаты подбора сведены в таблицу №2.

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

H_б=H_св+_Дh_б-рт+(z_рт-z_б)=39,2734м,

Где _Дh_б-рт - сумма потерь напора в трубах водопроводной сети от башни до расчетной точки; (z_рт-z_б) - разность отметок поверхности земли в расчетной точке и у башни.

Напоры насосов, установленных в скважинах и подающих воду непосредственно до очистных сооружений, определяются соответственно по формуле:

H_1п=б+s_p+H_ст+_Дz+h^1-2=57,648м,

Где H_ст - глубина залегания статического уровня подземных вод от поверхности земли; _Дz - разность отметок поверхности земли у башни и водозабора; h^1-2 - потери напора в трубах на пути от водозабора до башни.

Для последующей после очистки и подачи воды в водопроводную сеть устанавливаются насосные станции второго подъема, для которых напор определяется выражением:

H_2п=H_б+h_б=47,3809м,

Где h_б - высота столба воды в баке водонапорной башни. Для компенсации несовпадений в режимах подачи и потребления воды в систему вводят регулирующие резервуары. В рассматриваемых условиях эта роль может быть отведена баку водонапорной башни, который должен в таком случае иметь достаточную емкость.

Таблица №2 «Расчетные параметры водопроводной сети»

№ расчетного участка	Длинна водоводов l, м	Расчетные расходы Qр, л/с	Диаметр труб D, мм	Экономические скорости Vэ, м/с	Потери напоров на 100 м hi, м	Суммарные потери напоров h, м
1-2	800	122	400	0,98	0,381	3,048
2-3	300	100	350	1,04	0,505	3,03
		100	350	1,04	0,505
3-4	296	132	400	1,05	0,446	1,32
4-5	592	104	350	1,08	0,545	3,2264
5-6	296	96	350	1,00	0,465	1,3764
3-6	592	88	350	0,92	0,391	2,31472
5-7	1300	49	250	1,00	0,669	8,697

При определении емкости бака водонапорной башни V_б учитывается необходимость хранения в нем пожарного запаса воды и содержание 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+0,04*Q_общ=744,02м³.

При известной емкости бака и его форме можно легко определить его размер. Так как наш бак является цилиндрической формы емкостью V_б, то его диаметр равен

D_б=³v(2*V_б)=10,81м.

При этом высота столба воды в баке h_б по конструктивным соображениям принимается в размере 0,75D_б. h_б=8,1071м.

2.9 Обоснование конструкции водозаборных скважин и их оборудования

водозабор гидрогеологический скважина

Выбор насосного оборудования.

Глубина динамического уровня воды в скважине составляет 37,6м. Поэтому используются погружные электронасосы. Требуемая высота напора составляет 57,648м, расход воды при работе насоса в течение 23 часов в сутки (1 час - ремонт и профилактика) составляет:

Q_{нас 1}=Q_скв/23 Q_{нас 1}=1978,74/23=86,032м³/сут.

Этим показателям соответствует насос типа ЭЦВ- 10-120-68.

Для подачи воды из сооружений по обработке воды в водонапорную башню проектируется использование поверхностного насоса. Требуемая высота насоса составляет 47,3809м, расход воды при работе насоса в течение 23 часов в сутки равен:

Q_{нас 2}=Q_общ/23 Q_{нас 1}=10500,5/23=456,6м³/сут.

Для обеспечения водоподачи с этими параметрами проектируется использование пяти насосов типа 4К-8, характеристики которого приведены в таблице№3.

Таблица№3 «характеристика насоса 4к-8»

Характеристика	Значение
Расход воды	10-120м3/сут
Напор	49-59м
Мощность двигателя	28кВт
Диаметр входного патрубка	100мм
Вес насоса	101кг
Зазор на сторону	25мм

Требования к конструкции водозаборной скважины.

Глубина и конечный диаметр скважины определяются необходимостью вскрытия водоносного горизонта на полную мощность и расчетным диаметром фильтровой части r₀=0.1 м. Таким образом, глубина скважины должна быть не менее 70 метров, конечный диаметр бурения - обеспечить установку фильтра диаметром не менее10” (254мм.). Фильтр установлен впотай на сальнике. Техническая колонна должна обеспечивать беспрепятственный спуск и подъём погружного насоса, а в процессе его эксплуатации осуществлять наблюдения за положением динамического уровня воды в скважине. Учитывая размеры насоса, диаметр технической колонны принимаем равным 10”.

Для укрепления верхней части ствола скважины проектируется установка кондуктора на глубину 10-12 метров. Затрубные пространства кондуктора и технической колонны цементируется до устья скважины. Глубина установки погружного насосного агрегата определяется положением динамического положения уровня воды в скважине. В проектируемых скважинах динамический уровень будет располагаться на глубине (Н_ст.+S_р), т.е. на глубине15+22.7=37,6м. Насосный агрегат должен быть погружён на 3-5 м. под динамический уровень, то есть реально будет находиться непосредственно над верхней частью фильтра скважины. См рис.3.

рис.3 «Конструкция водозаборной скважины»

2.10 Организация зон санитарной охраны

Для предотвращения загрязнения подземной и поверхностной воды в зоне водозабора устанавливаем ЗСО. Учитывая, что водозабором эксплуатируются грунтовые воды границы ЗСО-1 пояса, (зона строгого режима) устанавливаются в зоне радиуса 50 метров вокруг каждой скважины. В пределах этой зоны посторонним лицам, не связанным с эксплуатацией водозабора, вход воспрещён. Здесь исключается всякая хозяйственная деятельность, не связанная с водообеспечением, запрещается проживание людей.

ЗСО 2 пояса (зона ограничений) устанавливаем исходя из расстояния от источника загрязнения до водозабора, при прохождении которого болезнетворные бактерии погибнут. Для нахождения этого расстояния воспользуемся формулой:

, где

t - время погибания болезнетворных бактерий, принимаемое 400 сут.

Q - суммарный расход водозабора;

m - мощность пласта;

n_a= - водоотдача.

R₂=v(10500.5*400/(3.14*95*0.1))=375.2393

При возможности химического загрязнения процесс самоочищения от них происходит очень медленно, оно соизмеримо с расчетным периодом эксплуатации или превышает его, поэтому принимаем t=9125сут. Тогда:

R₂=v(10500.5*10⁴/(3.14*95*0.1))=1876.197

Не исключая возможность как бактерицидного, так и химического загрязнения, принимаем зону санитарной охраны второго пояса равной 1876,197метрам.

В пределах этой зоны запрещается всякая деятельность, которая может привести к загрязнению подземных вод. Для грунтовых вод это всякое гражданское и промышленное строительство, а также сооружение отстойников, шламо - и хвостохранилищ, животноводческих комплексов. На сельскохозяйственных угодьях запрещается использовать ядохимикаты, строго нормируется количество вносимых удобрений. Существующие жилые и хозяйственные объекты в пределах этой зоны должны быть переоборудованы таким образом, чтобы исключалось попадание канализационных, сбросных вод в грунтовые воды.

ЗСО 3 пояса. Размеры этой зоны определяются из условия распространения влияния водозабора по пласту и обратного влияния возмущения в пласте на работу водозабора.

R_вл.=1.5*v(a*t)

a=к*m/, a=95*10/0,1=9500м²сут.,

t=10000сут., R_вл.=1.5*v9500*10⁴=14620,1м.

2.11 Перспективы организации искусственного пополнения запасов подземных вод

Разведанное месторождения подземных вод характеризуется ограниченными эксплуатационными запасами. Дополнительное питание возможно лишь за счет инфильтрации. Весной, летом и осенью - за счет дождей. Зимой за счет снега. Необходимо проводить снегозадерживающие мероприятия: посадку хвойных просек, пропахивание борозд в зимний период; в весенне-летне-осенний период рыхление поверхностного слоя, так как в рыхлой почве вода быстрее просачивается, следовательно величина испарения будет меньше.

Заключение

1. Потребность в воде для проектируемых жилого посёлка и промышленного предприятия составляет 10500,5м³/сут.

2. Подземные воды разведаны в верхнечетвертичных отложениях межгорной впадины. В процессе эксплуатации водозабора будет происходить сработка гравитационной ёмкости с частичным восполнением за счет среднегодовой величины инфильтрации.

3. Проектный водозабор состоит из 7 скважин размещенных в виде кольцевого ряда. Длина ряда 350м. в центре впадины. Максимальное снижение уровня в центральной скважине 32,6м, что не превышает допустимого понижения Рассчитанная потребность посёлка и предприятия в воде обеспечена эксплуатационными запасами подземных вод верхнечетвертичных отложений.

4. Качество подземных вод в основном соответствует требованиям ГОСТ-2874-82. Неудовлетворительными является санитарное состояние воды из- за повышенного содержания бактерий, pb, fe и мутности воды. Проектом предусмотрено проведение обеззараживание воды путём хлорирования перед подачей в водопроводную раздаточную сеть; для обезмучивания воды - ввод коагулянта до попадения воды в отстойник.

5. Для обеспечения посёлка водой выбран кольцевой тип сети с расположением центральных водоводов по контуру жилого массива. Свободные напоры в магистральных сетях на территории посёлка и предприятия обеспечиваются водонапорной башней, высота которой 39.2м.

6. Подача воды из скважин в бак водонапорной башни осуществляется насосами 1 и 2 подъёма. Насосы 1 подъёма типа ЭЦВ-10-120-68 установлены в скважинах, насосы 2 подъёма типа 4К в количестве 5 штук после станции обеззараживания воды. Глубина водозаборных скважин должна быть не менее 95 метров, Диаметр технической колонны и фильтра -10”.

7. Вокруг водозаборных скважин устанавливается зона строгого режима с границей радиусом 50 метров. Зона ограничений охватывает территорию распространяющуюся в радиусе 1876,2м.

8. Дальнейшее увеличение эксплуатационных запасов подземных вод возможно лишь за счёт инфильтрации.

Список литературы

1. Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М.:Недра,1988г.

2. Ленченко Н.Н., Лисенков А.Б., Данилов В.В. Практикум по курсам «водное хозяйство» и «поиски и разведка подземных вод». М.: Московский геологоразведочный институт, 1990.

3. Кононов В.М., Ленченко Н.Н. Методическое руководство по курсовому проектированию по дисциплине «водное хозяйство». М.: Московский геологоразведочный институт, 1991.

Размещено на Allbest.ru