Расчет водозаборного сооружения

Скважинный водозабор принимается при необходимости получения большого объёма воды при относительно глубоком залегании водоносного пласта и при его мощности не менее 5-10 м. Для откачки подземных вод принимается групповой водозабор, состоящий из нескольких скважин.

Принимается взаимодействующие скважины, так как при этом сокращается длина водоводов, линий энергосбережения, связи и так далее, что приводит к снижению стоимости строительства в целом.

К расчётам принимается высокодебитная скважина диаметром 400 мм.

Понижение уровня воды в скважинах, S_доп, м, принимается предельно допустимым. Для напорных пластов должно быть равно

S_доп = Z_ст – Z_в1,                                        (1.34)

где Z_ст – отметка статического уровня воды, 102 м;

Z_в1 – отметка нижней поверхности верхнего водоупора напорного пласта, 80 м;

S_доп=102-80=22м

Производительность водозабора, Q_в, м³/сут, определяется по формуле

Q_в = α ·Q_сут.max,                                      (1.35)

 

где α – коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды станции водоподготовки, 1,05-1,1;

 

 м³/сут

Производительность скважины, Q_скв, м³/сут, определяется по формуле

Q_скв  =  ,                                     (1.36)

где К – коэффициент фильтрации водоносных пород пласта; принимается в зависимости от вида водовмещающего пласта равным 20 м³/сут;

М – мощность напорного водоносного пласта, 22 м;

S – расчетное понижение уровня воды в скважине; принимается на 2м меньше допустимого понижения уровня воды в скважине, 3 м;

Ф_с – безразмерное фильтрационное сопротивление пласта для рассматриваемой скважины, зависящей от типа пласта, диаметра фильтра скважин и схемы расположения скважин в пласте; для линейного расположения скважин в неограниченном водоносном пласте определяется по формуле

Ф_с =  ,                                    (1.37)

где r_c – радиус водоприемной поверхности фильтра скважины с учетом всех слоев обсыпки, 200 мм;

l_c – расстояние между скважинами, 500 м;

R – радиус влияния скважин; при отсутствии данных принимается по характеристике водовмещающих пород и равен 400 м;

          

 

м³/сут

Количество рабочих скважин, n_раб, шт, определяется по формуле

                                             (1.38)

шт

 

Так как водозабор является элементом системы водоснабжения I катгории надежности подачи воды, то согласно табл.10 [1] количество резервных скважин принимается равным 1.

Таким образом, общее число скважин на водозаборе, n, шт, определяется по формуле:

n_общ = n_раб + n_рез                                       (1.39)

 n_общ=3+1=4 шт

 

Расчет фильтра скважин

 

 

Выбор конструкции фильтра принимается в зависимости от особенностей водовмещающих пород используемого пласта и дебита водозаборного элемента. Водовмещающие породы представлены среднезернистыми песками (более 50% частиц крупнее 0,25 мм). В качестве фильтра водозаборной скважины применяется каркастно-стержневой фильтр из металлического материала с дополнительной водоприёмной поверхностью из антикоррозионных материалов (сетка).

                                               (1.39)

где: F_ф – боковая поверхность фильтра, м²

 - допустимая скорость входа воды в фильтр, м/сут; определяется по формуле:

                                     (1.40)

где: d_ср.пп – средний диаметр частиц породы

d_ср.обс  - средний диаметр примыкающего к породе слоя обсыпки

Подбор механического состава материалов обсыпки производится по соотношению:

где: D₅₀ – диаметр частиц, меньше которого в материале обсыпки содержится 50%

d₅₀ – то же, в породе водоносного пласта

 

м/сут

 

Боковая поверхность фильтра, F_ф, м², определяется по формуле:

                                                         (1.41)

м²

 

Диаметр фильтра, d_ф , м, определяется по формуле:

                                                     (1.42)

где: l_ф – длина фильтра, м; при мощности пласта более 10 м определяется по формуле

                                         (1.43)

м

 

м

 

Условие 7233.5<7234.00 соблюдается.

 

 

Расчет сборных водоводов

 

 

Гидравлический расчет производится с целью определения необходимых диаметров труб на отдельных участках сборного водовода и линиях подключения к ним скважин. Каждая ветвь рассчитывается отдельно. Если все ветви водозабора одинаковые, то рассчитывается одна из них. Длина линий подключения к сборному водоводу принята равной 10 м. Так как водозабор один, то 70% скважин закольцовано.

Расчет ведется в табличной форме (табл. 15).

 

Таблица 15 – Гидравлический расчет сборных водоводов

 

Номера участков сборного водовода	Подача воды, л/с	Длина, м	Диаметр, мм	1000 i	Скорость, м/с	Потери напора на участке, м	Потери напора на пути от сборного резервуара до начала участка, м
1	2	3	4	5	6	7
1-2	83,72	10	300	6,74	1,15	0,07	0,07
2-3	83,72	500	300	6,74	1,15	3,37	3,44
3-4	167,44	500	400	6,19	1,33	3,09	6,53