Проектирование водозаборных сооружений села

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов для данной территории составляет 2,1 - 2,2 метра. Заморозки на почве начинаются во второй половине сентября и заканчиваются в конце мая. Продолжительность холодного периода - 178, тёплого - 188, безморозного - 120 дней. Вегетационный период от 158 до 163 дней

Территория поселения общей площадью 12825 га расположена в юго-восточной части Новосибирской области на расстоянии 18 км от областного центра г. Новосибирска, в 18 км от районного центра и в 10 км от ближайшей железнодорожной станции Новосибирск-Западный. На территории сельского совета в настоящее время располагаются пять населенных пунктов: село Верх-Тула, посёлок «8 Марта», посёлок «Красный Восток», посёлок «Крупской», посёлок «Тулинский». С городом Новосибирском сельсовет связан автомобильными дорогами. Через Верх-Тулинский сельский совет проходит автомобильная дорога межмуниципального значения маршрутом Новосибирск-Камень-на-Оби-Барнаул трасса Р -380.

По функциональному назначению земли в существующих границах сельского совета подразделяются на пять категорий земель:

Земли водного фонда;

Земли населенных пунктов;

Земли сельскохозяйственного назначения;

Земли специального назначения;

Земли особо охраняемых территорий и объектов.

Форма селитебной части всех населенных пунктов, входящих в состав сельсовета вытянутая, растянутая вдоль реки Тула. Въезд в поселок Красный Восток осуществляется с юга-запада от города по дороге межмуниципального значения. Далее вдоль дороги районного значения располагаются поселки 8 Марта, Верх-Тула, Крупской. На территории Верх-Тула имеются сельскохозяйственные, производственные и коммунально-складские помещения. В северо-восточной части проложен газопровод высокого давления. С востока на запад проходит ЛЭП 110 кВ

Таблица 3.1 Расчётное водопотребление

4. Проектно-конструктивные решения при строительстве скважин

Требования к выбору конструкции

Конструкция скважин на воду должна отвечать следующим требованиям:

1. Качественное вскрытие водоносных пластов и опробование их с целью эксплуатации при минимальных сопротивлениях прифильтровых зон.

2. Надежная изоляция водоносных пластов друг от друга.

3. Минимальная металлоемкость.

4. Простота сооружения и минимальная стоимость.

5. Надежность эксплуатации скважины и возможность проведения ремонтных работ.

Число обсадных колонн, их диаметры и глубина спуска целиком зависят от глубины залегания водоносного пласта, геолого-гидрогеологического разреза скважины выше эксплуатируемого пласта, расчетного эксплуатационного диаметра и технологии бурения [11].

При сооружении скважин на воду нарушается естественная защищенность водоносных пластов, так как происходит перетекание вод из вышележащих горизонтов. Крепление скважин обсадными трубами должно препятствовать проникновению таких вод в водоносный пласт. При рациональном креплении ствола обсадными трубами увеличивается срок службы скважины и обеспечивается постоянство состава откачиваемой воды [24].

При сооружении эксплуатационных скважин необходимо проводить тщательное затрубное цементирование, что исключает сообщение отдельных водоносных горизонтов между собой, их смешение и загрязнение, повышает антикоррозийные свойства обсадных труб и увеличивает срок их службы [22].

Выбор конструкции

Выбор конструкции скважины определяется рядом факторов, основными из которых являются:

целевое назначение скважины,

конечный диаметр, глубина,

гидрогеологические условия,

наличие бурового оборудования.

Конкретные параметры конструкции, так же как диаметр обсадных труб и глубина их спуска, зависят от типа водоподъемного оборудования, способа и технологии бурения, необходимости и интервалов цементирования, способа крепления и материала используемых обсадных труб и др. [11].

Конструкция скважины характеризуется различными сочетаниями обсадных труб, которые служат для крепления стенок скважин и гидроизоляции отдельных водоносных пластов друг от друга.

В конструкции скважины различают следующие элементы:

кондуктор (направление),

эксплуатационная колонна,

фильтровая колонна.

Так как статический уровень в проектируемых скважинах ожидается на глубине 36 м, для беспрепятственной установки насоса предполагается установка эксплуатационно - фильтровой колонны.

Бурение скважин вести вращательно-роторным способом.

Конструкция скважин намечается следующая:

Таблица 4.1 - Конструкция скважины

Кондуктор предназначен для исключения размыва устья при бурении под эксплуатационную колонну. Для предотвращения попадания поверхностных вод в водоносные горизонты цементируется его затрубное пространство. Глубина установки кондуктора корректируется в зависимости от встречи намеченного к эксплуатации водоносного горизонта.

Эксплуатационно-фильтровая колонна обеспечивает крепление ствола скважины. В ней обычно устанавливают насос для подъема воды. Колонна устанавливается от устья, диаметр её принимается равным 219 мм с целью установки водоносного оборудования - вертикального погружного насоса марки ЭЦВ8-25-100, предназначенного для подачи питьевой воды с показателями: общая минерализация - не более 1500мг/л с рН от 6,5 до 9,5ед., температурой воды не более 25⁰С, с массовой долей механических твердых примесей не более 0,01%. Технические параметры насоса: 8 - внутренний диаметр обсадной трубы в дюймах (8 дюймов или 200мм); 25 - номинальная подача, м³/час; 100 - номинальный напор, м/водоносного столба. Номинальный ток - 27А, асинхронный двигатель мощностью 11 кВт, КПД 58%. Диапазон параметров: подача 22-29 м³/час; напор 112-92 метров водоносного столба [21].

Водоприемная часть скважины

Очень велика роль водоприемной части скважины - фильтра. Его гидравлические свойства определяют гидродинамические и гидрохимические явления в системе - пласт - скважина. Например, нарушение целостности водоприемной поверхности фильтра приводит к неустранимому пескованию, вследствие чего скважина выходит из строя и является потенциальным источником загрязнения.

Подавляющее число водозаборных скважин сооружаются с фильтром, причем водоприемная часть выполнена из сетки или проволочной обмотки с гравийной обсыпкой и без нее [7].

Требования, предъявляемые к фильтрам

Фильтры буровых скважин должны отвечать следующим требованиям:

1. При минимальных размерах обеспечивать отбор необходимого количества воды.

2. Иметь минимальные гидравлические сопротивления, максимально возможную скважность и площадь фильтрации.

3. Обладать необходимой механической прочностью.

4. Пропускать песок и мелкие фракции породы только в начальный период работы.

5. В скважинах, рассчитанных на длительную эксплуатацию, фильтры должны обладать устойчивостью против коррозии и зарастания, а также обеспечивать использование механических, а в ряде случаев и химических методов восстановления проницаемости прифильтровых зон и фильтра [7].

Расчет длины фильтра

Так как водоносный горизонт представлен крупнозернистым песком, водоприемная часть скважин оборудуется проволочным фильтром с гравийной обсыпкой.

Длина рабочей части фильтра рассчитывается ориентировочно по формуле [7]:

(4.1)

где Q - проектируемый дебит, мі/ч-25

d - диаметр фильтра , м -0,219

j - коэффициент скважности - 0,3-0,4

v - допускаемая скорость входа воды в скважину, м/с - 0,0007

На основании результатов исследований было установлено, что чем меньше длина установленного фильтра, тем большая его часть находится в рабочем состоянии - 80% при средней длине 12 м и 60% при длине 15 м.

Согласно СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.1985. п.5.19. рабочую часть фильтра следует устанавливать на расстоянии от кровли и подошвы водоносного пласта не менее 0,5--1 м [16]. Предварительно рабочую часть фильтра намечается установить в интервале 66-78 м.

Расчет гравийной обсыпки

Для удаления глинистой корки со стенок скважины в интервале водоносного горизонта и образования гравийной обсыпки толщиной не менее 50 мм водоносный пласт прорабатывается механическим расширителем РМ 295/490. В результате применения расширителя в интервале водоносного пласта образуется каверна в 2,5 раза превышающая диаметр фильтра [21].

При освоении водоносных пластов, представленных неустойчивыми породами, во избежание пескования скважин устройство гравийной обсыпки фильтров является обязательным. Гравийная обсыпка фильтров осуществляется обычно одновременно с работами по освоению скважин [3].

Технология проведения гравийной обсыпки фильтров включает подбор оптимальных размера и толщины зерен гравийной обсыпки в зависимости от состава водовмещающих пород. Так как водоносный горизонт представлен крупнозернистым песком рекомендуется произвести засыпку гравия фракции 1,5-2,5 мм.

Количество гравия для засыпки составляет:

V = 0.785 /(D₁І - dІ) x H₁ + (D₂І - dІ) x H₂ х К (4.2)

V=0.785/(0,309І-0,219І)x62+(0,490І-0,219І)x16х1,3/=6 мі

гдеD - диаметр скважины, м - D₁ - 0,309; D₂ - 0,490

d - диаметр фильтровой колонны, м - 0,219

H - высота гравийной обсыпки, м - H₁ - 62; H₂ -16

Применение данного метода позволяет значительно сократить время на освоение скважины.

Глубина спуска обсадных колонн, а также длина фильтра и интервалы его установки уточняются по данным бурения и результатам интерпретации каротажных исследований ствола скважины.

Устье скважины оборудуется типовым оголовком (Приложение А).

Технология строительства скважин

Перед началом бурения комиссией в составе представителей от заказчика и подрядчика производится прием-передача точки бурения скважины на местности и оформляется актом. При этом учитываются требования техники безопасности, противопожарные правила и удобство размещения буровой установки для нормальной работы.

Расстояние от буровой установки до производственных помещений, охранных зон шоссейных дорог и газопроводов должно удовлетворять требованиям пожарной безопасности.

При бурении скважин в населенных пунктах допускается монтаж буровых установок по согласованию с местными органами пожарной инспекции на меньшем расстоянии при условии проведения необходимых дополнительных мероприятий, обеспечивающих безопасность населения (установка дополнительных растяжек, оград, сигнального освещения, звукоизолирующих экранов и т.д.).

До начала буровых работ площадка должна быть спланирована и очищена. Планировка должна предусматривать устройство удобного подъезда, а также канав для отвода дождевых вод [18].

Все буровое и вспомогательное оборудование размещают на специальной площадке. Место площадки согласовывают с заказчиком. Буровую установку устанавливают от дорог и зданий на расстоянии не менее чем полуторная длина мачты. Нельзя располагать буровую установку вблизи линий высоковольтных передач. Мачту буровой установки крепят четырьмя растяжками к якорям, устанавливаемым по углам площадки. К площадке подводится дорога, и если возможно, водопровод и электроэнергия.

Растяжки устанавливают на мачте на расстоянии 0,5-1,0м от кронблока. В центре площадки располагают буровую установку, по бокам буровых мостков стеллажи бурильных и обсадных труб, площадку для глины, в непосредственной близости - щит противопожарного инвентаря, далее вагон-общежитие, сушилку и др.

Буровую установку закрепляют продольными и поперечными брусьями и поддомкрачивают, а также устанавливают мостки. Буровой насос и глиномешалку устанавливают на деревянных или металлических рамах рядом с отстойниками [22].

Размеры и объем отстойников различны в зависимости от объема скважины и гидрогеологических условий бурения. Обычно принимают объем отстойников не менее чем в 1,5 раза большим объемом скважины. Отстойники ограждают перилами и закрывают деревянными щитами. Отстойник имеет размеры 1х1 м. Глубина отстойника не превышает 1,5 м.

В случае отсутствия поблизости источника воды на площадках устанавливают цистерну с водой. Снабжение водой осуществляет одна или несколько повозок [23].

Бурение ствола скважин

В соответствии с проектируемой конструкцией водозабора и намеченным способом бурения проходку ствола скважин рекомендуется вести с соблюдением следующих режимов бурения:

Таблица 4.2 - Режимы бурения скважин

Применение промывочных жидкостей при бурении скважин

В качестве промывочных жидкостей при бурении применяется: техническая вода и специальные растворы: глинистые, а также естественные растворы, образующиеся в процессе бурения скважин.

При вращательном бурении скважин на воду в породах слабоустойчивых чаще всего используют глинистые растворы, применение которых обеспечивает:

ѕ закрепление пород в стенках скважины за счет их глинизации и создания повышенного гидростатического давления;

ѕ временную изоляцию водоносных пластов;

ѕ удержание частиц выбуренных пород во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции жидкости;

ѕ уменьшение потерь жидкости при пересечении водопоглощающих пластов.

Приготовление глинистых растворов осуществляется непосредственно на буровых или с помощью специального оборудования - глиномешалок.

Глинистые растворы далеко не всегда обладают нужными параметрами: незначительная плотность и вязкость, большую водоотдачу, низкую стабильность. В процессе бурения свойства меняются в худшую сторону за счет взаимодействия с частицами выбуренной породы или насыщения раствора минерализованными водами при пересечении водоносных пластов. При этом следует помнить, что некоторые свойства раствора могут влияют по разному на процессы бурения скважин. Так увеличение плотности раствора способствует поддержанию стенок скважины, но с другой стороны усиливают потерю - уход жидкости в толщу проницаемых пород и ухудшают условия разрушения породы на забое. Повышение вязкости снижает потери (поглощение) промывочной жидкости и способствует выносу разрушенных частиц породы, но вместе с тем ухудшает условия очистки глинистого раствора от шлама и т.д. При нормировании учитывают, что глинистые растворы должны обеспечить успешную проходку скважины: интенсивную очистку забоя от выбуренной породы и глинизацию стенок скважины с целью предупреждения потерь жидкости, обвалов стенок скважины, выбросов пластовых вод.

Качество глинистого раствора рекомендуется проверять на менее 2-3 раз в смену. При этом определяется плотность, вязкость и содержание песка.

При выборе глины следует помнить, что не вся глина пригодна для получения глинистого раствора. При выборе глин, прежде всего, следует обращать внимание на дисперсность фракций глины и состав примесей. Глина не должна содержать песчаных частиц, т.е. должна быть жирной на ощупь, не должна иметь примесей гипса, известняка и других солей.

Глина, используемая для приготовления промывочных растворов, должна отвечать определенным требованиям. К числу глин пригодных для получения качественных растворов относятся бентонтитовые глины [22].

Промывочную жидкость рекомендуется применять следующих параметров:

Таблица 4.3 - Параметры промывочной жидкости

В процессе бурения нарабатывается естественный глинистый раствор, для улучшения, качества которого добавляется бентонитовая глина. Количество бентонитовой глины определяется по таблице 2 ГСН 81-02-04-2001 и приводится ниже:

Таблица 4.4 - Расход бентонитовой глины

В процессе бурения необходимо вести гидрогеологические наблюдения, в состав которых входят: наблюдения за глубиной забоя скважины, положением уровня промывочной жидкости, расходом и параметрами ее, составом, состоянием и свойствами проходимых пород. Характеристика проходимых пород должна осуществляться по характеру выносимого шлама.

Очистка промывочной жидкости от шлама.

Выходящая из скважины жидкость в той или иной степени насыщена частицами выбуренной породы - шламом. Наличие шлама отрицательно сказывается на качестве промывочной жидкости и на процессах бурения скважин. Содержание песка не должно превышать-10%. Для того чтобы можно было вновь использовать вытекающую из скважины жидкость ее подвергают очистке. Очистка промывочного раствора может осуществляться гидравлическим или механическим способом, при котором используется вибрационные сита и сепараторы. Очистка происходит вследствие процеживания глинистого раствора через сетку. Использование таких приспособлений требует значительного превышения устья скважины над очищающим устройством.

Все данные режима бурения и гидрогеологических наблюдений должны фиксироваться ежесменно в буровом журнале [20].

Геофизические исследования в скважине

Геофизические методы применяют главным образом для исследования скважин, пробуренных роторным способом. По данным геофизических исследований получают основные сведения, необходимые для уточнения геологического разреза, выделения и локализации в нем водоносных пород, определения минерализации подземных вод и качественной, а иногда и количественной оценки производительности водоносных горизонтов.

Комплекс обязательных геофизических исследований в скважинах на воду включает методы сопротивлений и собственной поляризации пород и гамма-каротаж. Остальные методы используются как дополнительные в зависимости от литологических особенностей пород, слагающих изучаемый разрез [21].

Метод кажущихся сопротивлений (КС) - основан на изучении удельных электрических сопротивлений горных пород. Величина КС зависти от удельного сопротивления породы, окружающей ствол скважины, и мощности ее, удельного сопротивления промывочного раствора и диаметра скважины, удельного сопротивления зоны фильтрации раствора в пласт и диаметра этой зоны, а также типа и размера зонда, с которым ведутся измерения и его положения по отношению к границам пласта.

Метод собственной поляризации (ПС) - основан на изучении естественных электрических полей, самопроизвольно возникающих против различных горных пород при пересечении их скважиной. Потенциалы фильтрации обусловлены движением воды в породе и наблюдаются только против водонепроницаемых пластов.

Если давление столба промывочного раствора превышает пластовое и раствор поглощается пластом, то против последнего будет наблюдаться относительное понижение потенциала и наоборот.

Обычно измерение потенциала ПС производят одновременно с замером КС.

Гамма-каротаж (ГК) - заключается в регистрации вдоль ствола скважины интенсивности естественного гамма-излучения горных пород. Естественная радиоактивность большинства горных пород невелика. Пески обладают чрезвычайно низкой радиоактивностью, величина которой определяется в основном содержанием глинистых фракций и находится в прямой зависимости от глинистости.

Гамма-каротаж можно производить в не обсаженных и обсаженных скважинах, независимо от того, заполнены они раствором или нет [22].

С целью уточнения геологического разреза и выделения наиболее проницаемых интервалов в водоносных горизонтах предусматривается проведение в стволах скважин следующего комплекса геофизических работ:

Таблица 4.5 - Комплекс геофизических работ

Крепление стенок скважин

Перед спуском колонн ствол скважин прорабатывается новым долотом соответствующего диаметра. Колонны в скважинах должны быть расположены концентрично, для чего необходимо установить несколько фонарей.

Для крепления скважин надлежит применять обсадные стальные муфтовые или электросварные трубы с обязательной затрубной цементацией.

В конструкциях скважин колонны обсадных труб должны приниматься телескопическими.

Разница между диаметрами предыдущей и последующей колонн обсадных труб должна быть не менее 50 мм.

Цементация затрубного пространства

Цементирование проводят для изоляции водоносных пластов, вскрытых при бурении скважин, защиты обсадной колонны от коррозии, ликвидации поглощения промывочной жидкости при дальнейшем бурении.

Для цементации в водозаборных скважинах надлежит применять цемент по ГОСТ 25597-83.

Перед спуском колонн ствол скважин прорабатывается новым долотом соответствующего диаметра. Колонны в скважинах должны быть расположены концентрично, для чего необходимо установить несколько фонарей. После спуска колонны d325 мм в интервале 0-64 м и d219 мм в интервале 0-2 м производится цементирование затрубного и межтрубного пространства.

В практике бурения скважин на воду чаще всего применяют наиболее простой способ одноступенчатого цементирования. Скважину тщательно промывают до полного удаления шлама. Затем в обсадную колонну вставляют нижнюю разделительную пробку, которая продавливается к башмаку колонны при нагнетании цементного раствора насосом цементировочного агрегата или буровой установки. После закачки расчетного количества цементного раствора опускается верхняя разделительная пробка. На верхнюю разделительную пробку закачивают продавочную жидкость. Нижняя пробка останавливается на упорном кольце выше башмака обсадной колонны. Поскольку закачка жидкости в колонну продолжается, то давление над пробкой возрастает. Под влиянием этого давления диафрагма нижней пробки разрушается, и цементный раствор поступает в затрубное пространство.

В процессе цементирования давление в колонне меняется. Поскольку удельный вес цементного раствора выше удельного веса промывочной жидкости, то по мере заполнения цементным раствором колонны давление в насосах уменьшается. Когда цементный раствор начинает выходить в кольцевое пространство и подниматься к устью, давление в насосах и цементировочной головке вновь возрастает. При посадке верхней пробки на нижнюю происходит скачок давления (гидравлический удар), что служит сигналом для прекращения закачки продавочной жидкости в обсадную колонну. Разделительные пробки изготавливают из легкоразбуриваемых материалов (дерево, резина, пластмасса) [21].

Расчет цементного раствора

Количество цементного раствора, необходимое для цементирования, определяется по формуле [21]:

V = 0.785 / (dІ - dІ ) H K + dІ h/ , мі (4.3)

где d - диаметр скважины, м

d - наружный диаметр обсадных труб, м

H - высота подъема цемента в затрубном пространстве, м

K - коэффициент, учитывающий возможное увеличение объема цементного раствора на заполнение расширений - 1,2-1,3

d - внутренний диаметр обсадных труб, м

h - высота цементного стакана, м

Объем цементного раствора для цементирования:

кондуктора V= 0,785/ (0,394І-0,325І)х64х1,3+0,309Іх1/ = 3,3мі

межтрубное пространство V= 0,785/ (0,309І-0,219І)х2х1,3/ = 0,1мі

Количество продавочной жидкости определяется из следующего выражения:

V = 0.785 dІ (L - h) K, мі (4.4)

Где L - длина колонны обсадных труб, м

K - коэффициент, учитывающий сжатие жидкости - 1,05

Объем продавочной жидкости для цементирования кондуктора:

V = 0.785х0,309І (64,5-1)х1,05 = 5,0 мі

Давление на головке колонны в момент остановки пробки на стоп-кольце определяется из следующего выражения:

(H - h) (- )

P = ------------------------ + 0.01 L + 8,0 атм (4.5)

10

где - удельный вес цементного раствора, г/смі

- удельный вес глинистого раствора, г/смі

Давление при цементировании кондуктора:

(64-1) (1,85-1,2)

Р = ------------------------ +0,01х64,5+8 = 13 атм.

10

Количество цемента и воды для приготовления цементного раствора определяется по таблице 3 ГЭСН 81-02-04-2001.

Ниже приводится объем материалов, необходимых при цементировании:

Таблица 4.6 - Необходимый объем материалов

После истечения времени твердения цемента (от 12 до 48 часов) зацементированную колонну надлежит испытать на герметичность. Для этого через цементировочную головку закачивается продавочная жидкость, поднимается давление до 30 кг/смІ и закрывается вентиль. Если через 30 минут давление на цементировочной головке снизится не более чем на 5 кг/смІ, герметичность скважины считается удовлетворительной.

Освоение водоносного горизонта

Для установления соответствия фактического дебита водозабора подземных вод принятому в работу надлежит предусматривать их опробование откачками.

Откачки должны производиться при двух понижениях: с дебитом, равным принятому в проекте, и на 25--30 % больше его.

Общая продолжительность откачек должна составлять 1--2 сут на каждое понижение после установления постоянного динамического уровня при заданном дебите.

В случае неустановившегося режима продолжительность откачки должна быть достаточной для установления закономерности снижения дебита при постоянном уровне или уровня при постоянном дебите [6].

Технологические операции по освоению водоносных пластов включают:

ѕ работы по спусканию в скважину фильтра и креплению водоприемной части скважины другими способами;

ѕ по восстановлению естественной водопроницаемости пласта или искусственному ее увеличению;

ѕ устройство гравийной обсыпки фильтров;

ѕ откачку воды из скважины с целью формирования водоприемной части скважины и осветления воды.

Для очищения прифильтровой зоны и фильтра от шлама после спуска фильтровой колонны необходимо провести затрубную промывку водой. Для этого в башмак фильтровой колонны ввинчивают на левой резьбе бурильные трубы, через которые подают воду до осветления ее на выходе. Затем производится засыпка гравия в восходящем потоке промывочной жидкости и опробование скважины с целью установления ее производительности и подготовки к постоянной эксплуатации. Откачку вести эрлифтом при двух понижениях уровня, начиная с меньшего, с дебитом не ниже проектного [21].

Основные параметры эрлифта при расположении труб по системе «внутри» следующие:

Таблица 4.7 - Параметры эрлифта

Откачка при каждом понижении должна продолжаться до достижения установившегося режима притока воды в скважину, показателем чего является стабильный дебит и понижение уровня воды в течение 4-5 часов (стабильным можно считать дебит, величина которого отклоняется не более чем на 10% от его среднего значения).

Общая продолжительность освоения 4 суток.

В процессе откачки одновременно должны вестись наблюдения за уровнем воды в скважине и за дебитом. Замеры производятся в первые 2 часа через 10 минут, в последующие 12 часов через один час и далее через 2-3 часа.

После прекращения откачки обязательно проводятся наблюдения за восстановлением уровня со следующими интервалами замеров: первые 10-15 минут через минуту, затем в течение часа через 5 минут, далее через час. Замеры уровня воды необходимо производить с помощью уровнемера, дебита - объемным способом.

В конце откачки отбираются пробы воды для проведения химического анализа в количестве не менее 2 литров. На бактериологический анализ пробу отбирает представитель санитарного надзора. Скважина сдается в эксплуатацию только с разрешения территориального управления Роспотребнадзора [22].

Откачиваемая вода не должна попадать обратно в скважину, для чего необходимо проложить трубопровод, длина которого зависит от характера рельефа, но не менее радиуса первого пояса зоны санитарной охраны [10].

Результаты опытных работ должны быть зафиксированы в журнале откачки [20].

5. Комплексная оценка влияния строительства водозаборных сооружений на экологию села «Верх-Тула»

На основании СанПиН 2.1.4.1110-02 проектом предусматривается организация зоны санитарной охраны в составе трех поясов.

Границы первого пояса создаются с целью устранения случайного или умышленного загрязнения водозаборных сооружений или нарушения их нормальной работы и обеспечения хорошего качества воды, подаваемой потребителю [10].

По материалам региональных исследований, отраженных в работе «Ресурсы пресных и маломинерализованных подземных вод южной части Западно-Сибирского артезианского бассейна», М.1991г, область питания горизонта находится за пределами Новосибирского района.

Рядом исследователей установлено, что при мощности перекрывающих глин более 10 м, напорный водоносный горизонт можно отнести к категории защищенных (таблица 8.2 Основы гидрогеологии. Использование и охрана подземных вод, «Наука», 1983).

Таким образом, приведенная характеристика природных условий дает основание утверждать о надежной защищенности водоносного горизонта, эксплуатируемого скважинами в село Верх-Тула.

Так как водоносный горизонт защищен сверху водонепроницаемыми породами, граница I пояса зоны санитарной охраны устанавливается на расстоянии 30м от каждой скважины (приложение В).

Рисунок 5.1- Схема зоны санитарной охраны скважинного водозабора

Ограждение площадки ЗСО 1-го пояса

В границах первого пояса реализуются следующие мероприятия:

В процессе строительства применяются экологически чистые материалы.

На территории первого пояса зоны санитарной охраны засыпают приемный амбар, отстойники, желоба циркуляционной системы и другие углубления, рекультивируя нарушенный слой почвы, производят планировку площадки с учетом отвода поверхностного стока за пределы ее границ в водоотводящие канавы и ограждают забором.

В границах первого пояса зоны санитарной охраны запрещаются все виды строительства, не имеющие непосредственного отношения к эксплуатации водозабора и водопроводных сооружений, проживание людей, а также применение ядохимикатов [15].

Второй и третий пояс (зона ограничений) представляет собой территорию, использование которой ограничивается в целях предохранения эксплуатируемого водоносного горизонта от загрязнений.

Границы второго и третьего поясов ЗСО определяются путем расчета

[10].

Граница второго пояса ЗСО определена исходя из условия, что если за ее пределами в водоносный горизонт поступят микробные (нестабильные) загрязнения, то они не достигнут водозабора. Расчетное время эффективного самоочищения подземных вод принято равным Т,=200 суток.

Граница третьего пояса ЗСО определена исходя из условия, что если за ее пределами в водоносный горизонт поступят химические (стабильные) загрязнения, то они если и достигнут водозабора, то не ранее расчетного времени Т₂=25лет.

На территории второго и третьего поясов ЗСО должны быть выявлены и ликвидированы старые бездействующие скважины. Кроме того, запрещается:

-бурение новых скважин и любое новое строительство без согласования с Роспотребнадзором;

-размещение складов ГСМ, ядохимикатов и других источников химического загрязнения почвы.

В пределах второго пояса ЗСО кроме вышеуказанных мероприятий запрещается размещение сельскохозяйственных объектов, обуславливающих опасность микробного загрязнения.

В процессе эксплуатации необходимо вести постоянно регулярный химико-бактериологический контроль [15].

Расчет второго и третьего поясов зон санитарной охраны

Все расчеты по определению размеров второго и третьего поясов зоны санитарной охраны приведены ниже:

Исходные данные:

Q- суммарный расход, м³/сут-1751

µ - активная пористость - 0,2

m- средняя мощность водоносного горизонта, м-15

Km- водопроводимость водоносного горизонта, м²/сут - 64

i- уклон естественного потока - 0,001-0,003

q- естественный расход грунтового потока, q=Kmi=64х 0.003= 0,192

Т₁ - время самоочищения воды от бакзагрязнения, сут -200

Т₂ - амортизационный срок действия водозабора, сут- 9000

Определим положение водораздельной точки по формуле [10]:

(6.1)

Для определения протяженности ЗСО находим численное значение параметров U₁и U₂по формуле [10]:

(6.2)

Полученные значения параметров U_1,2малы по сравнению с приведенными на графике рисунка 15. Санитарная охрана водозаборов подземных вод, М. 1987, то есть естественный расход потока подземных вод незначительный. В этом случае область захвата водозабора в изолированном пласте представляет собой окружность радиусом [10]:

 (6.3)

(второй пояс ЗСО)

(третий пояс ЗСО)

Истощение подземных вод не ожидается, так как для предупреждения его проектом предусматривается эксплуатация каждой скважины с дебитом не более 25м³/ч при понижении статического уровня воды на 13 м.

В период строительно-монтажных работ производится временное снятие плодородного слоя с последующей копкой котлована-отстойника объемом в 1,5 раза превышающим объем скважины. Грунт для обратной засыпки складируется во временный отвал, расположенный на свободной территории за пределами строительной площадки.

Бурение скважин производится вращательно-роторным способом без отбора керна с отводом промывочной жидкости в котлован-отстойник.

По окончании работ вся площадка приводится в первоначальное состояние - убирается строительный мусор, отходы буровых и других работ, ликвидируется котлован путем тампонажа глиной с нанесением почвенного слоя, выполняются другие работы по очистке территории. Строительный мусор вывозится в места свалок, отведенные местной администрацией. В летнее время мусор должен вывозиться в увлажненном состоянии. Сбор бытовых отходов производится в металлические ящики (контейнеры).

Перед сдачей скважин в эксплуатацию производится опытная откачка с отводом откачиваемой воды от скважины за пределы первого пояса зоны санитарной охраны и сбрасывается на задернованный участок рельефа [11].

В процессе изучения геолого-гидрогеологических условий наиболее перспективным для эксплуатации был признан водоносный горизонт каргатской свиты, представленный среднезернистыми песками в интервале 64-79 м, характеризующийся достаточно высокой водообильностью и надежной защищенностью от поверхностных загрязнений.

Глубина скважин принята по 80 м, исходя из норм СНиП 2.04.02-84 по устройству отстойника фильтра длиной до 2 м. Так как интервалы залегания водоносного горизонта невыдержанны в пространстве, проектом предусмотрено проведение комплекса геофизических исследований, основанных на различной электропроводности и естественной радиоактивности пород в зависимости от литологического состава.

Конструкция скважины предусмотрена исходя из соблюдения следующих требований:

- надежной изоляции эксплуатируемого горизонта от попадания поверхностных и грунтовых вод путем затрубной цементации кондуктора;

- установки фильтрово-эксплуатационной колонны от устья до забоя с целью рациональной эксплуатации водоподъемного оборудования;

- эффективного проведения текущего и капитального ремонта, вплоть до замены фильтра.

Высокая производительность скважины зависит от конструктивных особенностей ее водоприемной части, для чего проектом предусмотрено:

- рабочая часть фильтра принята с проволочной обмоткой, что значительно снижает гидравлические сопротивления при входе воды в фильтр и уменьшается интенсивность механической и химической кольматации;

- для увеличения проницаемости прифильтровой зоны вокруг фильтра создается гравийная обсыпка уширенного контура для образования которого применяется специальная оснастка - гидротурбинный расширитель;

- для сохранения естественной проницаемости водовмещающих пород при проходке водоносного пласта в качестве промывочной жидкости применяется чистая вода.

Результаты гидродинамических расчетов показали, что для обеспечения водопотребности в объеме 1751 м³/сутки необходимо эксплуатировать три рабочих скважины с дебитом по 25 м³/час каждая, расположенных на расстоянии 250, 274, 299 м друг от друга исходя из условий наименьшего взаимовлияния. В соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 предусмотрено строительство одной резервной скважины.

Для исключения доступа посторонних к устью скважины и обеспечения наблюдений за дебитом, статическим и динамическим уровнями, отбора проб воды на химический и бактериологический анализы над каждой скважиной устанавливается павильон полной заводской готовности с комплектами технологического оборудования. Оптимальная работа вдоподъемного оборудования типа ЭЦВ8-25-100 обеспечивается установкой частотного регулятора, который позволяет:

поддерживать заданное давление в водопроводе;

обеспечить защиту электродвигателя от неполнофазного режима;

увеличить ресурс работы насоса при минимальных расходах электроэнергии.

С целью сохранения качества подземных вод на весь период эксплуатации в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабже...