Схеми систем водопостачання.

Схеми систем водопостачання графічно зображують місцезнаходження і самі споруди, які входять до їхнього складу. На склад споруд системи водопостачання докорінно впливає вид джерела води.

Оскільки основним джерелом води у сільськогосподарському водопостачанні є підземні води (біля 90%), то першою розглянемо систему водопостачання такого типу (рис. 5.8).

Оскільки підземні води в більшості придатні до використання без покращення їхньої якості, то вода з джерела безпосередньо подається споживачам (рис. 5.8).

Істотно в цьому відношенні відрізняються поверхневі води, які без покращення їхньої якості не придатні до вживання в якості питної води, а тому і схема системи водопостачання (склад споруд) суттєво відрізняється від попередньої (рис. 5.9).

За цією схемою природна вода забирається з поверхневого джерела насосною станцією першого водопідйому і подається для очищення на очисні споруди. Потім вода надходить до резервуара чистої води, а звідти, за допомогою насосної станції другого водопідйому, подається у водопровідну мережу. Підкреслимо, що в розглянутих системах водопостачання водонапірні башти розташовані на початку водопровідної мережі. У практиці сільськогосподарського водопостачання мають місце і системи, в яких водонапірна башта встановлюється в кінці водопровідної мережі, і називається вона в цьому випадку контррезервуаром (рис. 5.10). У системах сільськогосподарського водопостачання часто застосовується більше однієї башти - по дві, три і більше.

1 - водоприймальний оголовок; 2 - самотічний трубопровід: 3 - береговий сітчастий колодязь;

4 - насосна станція першого водопідйому; 5 - напірний трубопровід, 6 - станція очищення води:

7 - підземний резервуар чистої води; 8 - насосна станція другого водопідйому: 9 - водонапірна

башта; 10 - розвідна (зовнішня) водопровідна мережа; 11 - внутрішня водопровідна мережа;

12 - об'єкт водопостачання

 

1 - підземні води: 2 - насосна установка першого водопідйому: 3 - резервуарчистої води;

4 - насосна станція другого водопідйому; 5 - водовід; 6 - водопровідна мережа;

7 - об'єкт водопостачання; 8 - водонапірна башта

На рис. 5.11 наведена схема групового водопроводу, який забезпечує питною водою декілька населених пунктів.

 

1 - вузол головних споруд; 2 - нагнітальний напірний водовід: 3 - резервуари чистої води;

4 - самотічний напірний водовід: 5 - насосна станція підкачки; 6 - водонапірна башта; 7-сала

Джерелом води для групових водопроводів можуть бути як підземні, так і поверхневі води.

Елементи систем водопостачання.

Водозабірні вузли

Водозабірні вузли - це гідротехнічні споруди,призначені для забирання води з джерела водопостачання.

Конструкція водозабірних вузлів залежить від типу джерелаводи.

Мімспластові підземні води забираються за допомогою свердловин, а грунтові - за допомогою шахтних колодязів.

При виборі місця розташування водозабору слід враховувати відстань між ним і споживачами - вона повинна бути якомога меншою, - а також природні, економічні, гідрогеологічні, санітарні та інші умови і вимоги.

Розглянемо відповідні водозабірні споруди.

Водозабірні свердловини - це вертикальні циліндричні гірничі виробки в земній корі відносно малого діаметра і великої глибини.

Призначені водозабірні свердловини для забирання міжпластових (напірних і безнапірних) вод, тобто вод, які залягають на значній глибині (більше 10м), з товщиною водоносного пласта більше 5...6м.

Глибина свердловин сягає 50...500м, діаметр - 75...500мм. Основною технічною характеристикою свердловини є її дебіт, тобто витрата води, яку забезпечує свердловина (див. п. 1.3.17). Робляться свердловини методом буріння, який полягає в руйнуванні гірських порід у забої, видаленні зруйнованої породи (шламу) зі ствола та закріпленні стінок свердловин.

Буріння свердловин здійснюється двома способами – обертовим (роторним) та ударним - за допомогою спеціальних бурових агрегатів або установок. Установка для буріння неглибоких (глибиною до 20...30м) свердловин ручним способом показана на рис. 5.12. Такі свердловини застосовуються переважно для забирання фунтових вод.

 

 

а - буровий пристрій, б - підйомний пристрій; 1 - поворотний хомут; 2 - вертлюг; 3 - бурова колона; 4 - обсадна труба; 5 - породоруйнуючий інструмент; 6 - канат; 7 -тринога; 8 - блок;

9 - лебідка; 10 - балансир (важіль)

Буріння свердловин здійснюється двома способами - обертовим (роторним) та ударним - за допомогою спеціальних бурових агрегатів або установок. Установка для буріння неглибоких (глибиною до 20...30 м) свердловин ручним способом показана на рис. 5.12. Такі свердловини застосовуються переважно для забирання ґрунтових вод.

Для буріння глибоких свердловин застосовуються ударно- канатне та обертове (роторне) буріння.

 

Рис. 5.13. Схема установки ударно-канатного буріння:

1 - буровий снаряд (з долотом); 2 - желонка; 3 - канат; 4 - канат желонки; 5 - мачта; б - ролик (блок); 7 - відтяжний ролик; 8 - направляючий ролик; 9 - відтяжна рама ударного механізму;

10 - інструментальний барабан (лебідка); 11 - шатун: 12 - желонковий барабан

Ударно-канатне буріння ведеться долотами і желонками при періодичному опусканні їх на канаті у свердловину. Порода руйнується ударами долота по забою, а продукти руйнування видаляються зі свердловини желонкою. Установка для ударно-канатного буріння показана на рис. 5.13.

Желонка - це циліндричний наскрізний стакан, у нижній частині якого розміщені стальний ріжучий башмак і клапан (рис. 5.14, а, б). При опусканні желонки клапан відкривається всередину, а при підніманні її, після набирання продуктів руйнування забою, клапан опускається і лягає на упор, передбачений у башмаку.

Таким чином, бурова маса (шлам) закривається в стакані, піднімається на поверхню і висипається із желонки поблизу свердловини.

При обертовому (роторному) бурінні порода в забої руйнується породоруйнуючим інструментом, який працює, обертаючись навколо осі за допомогою бурильних труб. Порода руйнується по всьому перерізу забою. Продукти руйнування безперервно видаляються зі свердловини шляхом промивки забою промивочною рідиною (глиняним розчином, водою та ін.) або продувки повітрям.

На рис. 5.15 показана принципова схема роторного буріння, на рис. 5.16 показана установка роторного буріння.

Свердловини можуть бути досконалими, якщо вони повністю прорізають водоносний пласт, досягаючи нижнього водотривного пласта, та недосконалими, які прорізають водоносний пласт частково, не досягаючи нижнього водотриву. Свердловина складається зі ствола, тобто основної частини, за допомогою якої досягається водоносний шар, водоприймальної частини, через яку вода надходить у свердловину, і гирла - місця перетину свердловини з поверхнею землі (рис. 5.17).

 

 

Навколо свердловини обов'язково слід робити зону санітарної охорони розміром 30...50 м.

Для запобігання обвалюванню стінок свердловини її ствол закріплюється обсадними трубами одного або декількох діаметрів, які розташовуються телескопічне - від більшого діаметра зверху до меншого знизу. В якості обсадних труб застосовуються стальні безшовні, водогазопровідні, азбестоцементні, поліетиленові і пластмасові труби.

У межах водоносного пласта у свердловині встановлюється фільтр.

Фільтр - це частина свердловини, через яку вода з водоносного пласта надходить у свердловину. Фільтри застосовуються з метою запобігання надходженню (потраплянню) часток породи водоносного пласта всередину свердловини. Встановлюється фільтр у свердловині нижче колони обсадних труб (рис. 5.17). Основною характеристикою фільтра є його пропускна здатність, тобто здатність забезпечувати пропуск певної витрати при надходженні води у свердловину. Залежить вона від щілинності фільтра.

Фільтр складається з робочої частини, відстійника й надфільтрової труби (рис. 5.17). Робоча частина призначена для приймання води з водоносного пласта, відстійник - для відкладення (збирання) у ньому часток піску, які проникають через фільтр у свердловину і, нарешті, надфільтрова труба, призначена для з'єднання фільтра з колоною обсадних труб із сальниковим ущільненням.

 

 

1 - гирло: 2 - стінка: 3 - затрубний простір; 4 - колона обсадних труб; 5 - ствол; 6 - замок фільтра; 7 - сальник (ущільнення); 8 - надфільтрова труба: 9 - водоприймальна частина фільтра; 10 - відстійник; 11 - забій: 12 - водоносний пласт

Робоча частина фільтра - це, переважно, стальна труба з висвердленими по всій її поверхні круглими отворами (перфорована), з привареними підкладочними (опорними) поздовжніми стержнями, обмотана нержавіючим дротом або дротяною в'язаною чи штампованою сіткою (рис. 5.18). Умовний діаметр фільтрів - 125...250 мм, щілинність- 15...46%.

 

 

1 —трубчастий каркас з круглими отворами; 2 – підкладочні (опорні) стержні: 3 -дротяна обмотка з нержавіючої сталі; 4 - штампована листова сітка з нержавіючої сталі; 5 - підкладна синтетична сітка; 6 - сітка (плетена) з нержавіючого чи латунного дроту.

Вода зі свердловини піднімається за допомогою занурювальних насосів типу ЕВВ - електрифікованих відцентрових водопідйомних (див.п. 2.1.2.1). Насос працює в зануреному у воду стані, і мінімальний (динамічний) рівень води над ним має бути не менше одного метра (рис. 5.19).

Вода, піднята зі свердловини занурювальним насосом, подається водопідйомним трубопроводом, який іноді називають водопідйомною трубою. Він робиться зі стальних труб з муфтовим різьбовим з'єднуванням. Водопідйомний трубопровід підвішується на опорній плиті, а до його нижньої частини на різьбі підвішується занурювальнийнасос.

Діаметр трубопроводу регламентується (обмежується) діаметром вихідного патрубка занурювального насоса і становить для насосів ЕВВ 6 і ЕВВ 8-80 мм, для насосів ЕВВ 10 і ЕВВ 12-90 мм, для насосів більшого діаметра - не більше як 100 мм. Слід пам'ятати, що штучно (без обгрунтування) збільшений діаметр водопідйомного трубопроводу може викликати згорання електродвигуна електронасоса.

Піднята по водопідйомному трубопроводу вода подається у водопровідну мережу та в напірно-регулюючі споруди (башти). Схема компоновки водозабірного вузла показана на рис. 5.20.

Ґрунтові води переважно забираютьсяза допомогою шахтних колодязів. Шахтний колодязь - це також (як і свердловина) вертикальна циліндрична чи квадратна гірнича виробка в земній корі, але відносно великого поперечного розміру й невеликої глибини – до 30...40 м (в основному до 10 м) (рис. 5.21). Діаметр шахтних колодязів круглого перерізу становить 1 м, а при квадратній формі розміри поперечного перерізу 1х1 м. Робляться шахтні колодязі шляхом копання вручну або механізованого буріння (круглих колодязів) установкою КШК - копач шахтних колодязів. Для запобігання обвалюванню стінок ствол колодязя закріплюється переважно залізобетонними кільцями чи монолітне. Оголовок шахтного колодязя призначений для захисту від забруднення колодязя зверху.

Вода із шахтних колодязів забирається механізовано (за допомогою насоса) або вручну (відерний водопідйом).

При ручному водопідйомі на оголовку передбачається підйомний пристрій типу "коловорот" чи "журавель".

 

 

Поверхневі води забираються за допомогою водозабірних споруд, конструкція яких залежить від типу поверхневого джерела (річка, канал чи ін.) та його особливостей. Для забирання води з річок застосовуються два типи водозаборів - береговій руслові. У водозаборів берегового типу водоприйомник поєднується з береговим колодязем, і його водоприймальні отвори завжди доступні для обслуговування, що и гарантує їхню безперебійну роботу (рис. 5.22, а).

 

 

 

 

Рис. 5.21. Схема шахтного колодязя:

1 — вентиляційна труба; 2 - кришка; 3 - оголовок; 4 — вимощення; 5 - глиняний замок; 6 - ствол; 7 - водоприймальна частина; 8 - водоприймальні вікна; 9 - водоносний пласт; 10 - зумпф (водозабірна частина).

Але вони застосовуються при наявності крутого, стійкого й незатоплюваного під час паводків берега. При відсутності цих умов застосовуються руслові водозабори (рис. 5.22, б). При цьому типі водозабору водоприймальний пристрій виноситься в річку на певну відстань від берега.

Усі елементи конструкції водозаборів проектуються з урахуванням конкретних умов, а водопропускні пристрої та лінії -на підставі гідравлічних розрахунків.