Проект гидрогеологического обоснования условий организации водоснабжения хозяйственно-питьевого и технического назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Иркутский государственный технический Университет

Факультет геологии, геоэкологии и геоинформатики

Кафедра гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии

Пояснительная записка

К курсовому проекту на тему:

«Проект гидрогеологического обоснования условий организации водоснабжения хозяйственно-питьевого и технического назначения»

Составил: студент группы РГс 06-1

Масензов В.И.

Проверил: Диденков Ю.Н.

Иркутск 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Задание

2. Общая часть

2.1 Источник водоснабжения

2.2 Системы и схемы водозабор

3. Специальная часть

3.1 Расчет суточной потребности в воде

3.2 Выбор типа и определение производительности водозабора

3.3 Способ проходки и техническая характеристика используемого оборудования при сооружении водозабора

3.3.1 Выбор типа и определение глубины погружения водоподъемного оборудования

3.3.2 Выбор типа и расчет фильтра

3.3.3 Разработка конструкции водозабора

3.3.4 Способ проходки и техническая характеристика используемого оборудования при сооружении водозабора

3.4 Обоснования и характеристика методов улучшения качества питьевой воды

3.5 Организация и содержания ЗСО

Заключение

водозабор фильтр конструкция

ВВЕДЕНИЕ

Водоснабжение является одной из важнейших отраслей техники, направленной на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства.

Обеспечение населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от различных эпидемических заболеваний, передаваемых через воду. Подача достаточного количества воды в населенный пункт позволяет поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей современных крупных городов в воде требуются громадные ее количества, измеряемые в миллионах кубических метрах в сутки. Выполнение этой задачи, а так же обеспечение высоких санитарных качеств питьевой воды требуют тщательного выбора природных источников, их защиты от загрязнения и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях.

1. ЗАДАНИЕ

Несовершенным вертикальным водозабором диаметром 305мм вскрыты напорные воды. Мощность водоносного горизонта 15,3 м, при мощности перекрывающей толщи 10 м, высота напора над кровлей 8,8 м; коэффициент фильтрации водовмещающих песков 11,5 м/сут. Фильтр, длиной 4,5 м примыкает к кровле водоносного горизонта. Радиус влияния достигает 300 м. Производительность водозабора рассчитать при понижении, равной величине напора.

Водоносная порода представляет собой песок средней крупности с d50=0,4 мм.

Геометрическая высота водоподъема (от статического уровня до расчетного уровня в напорном баке) составляет 14 м. Сумму потерь напора (h) принять равной 5 м.

Вода обладает повышенным содержанием патогенных бактерий и вирусов.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Определить суточную потребность в воде объекта водоснабжения, имеющего две зоны жилой застройки и соответствующие им характер санитарно-технического оборудования зданий:

1 Зона, площадью 120га, застроена зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и централизованным горячим водоснабжением.

Плотность населения 90чел/га.

2 Зона, площадью 80га, застроена зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией, без ванн.

Плотность населения 70 чел/га.

Поливная площадь в городе: улиц 8га, газонов 10га, парков 11га.

В городе находятся 2 промышленных предприятия: А и Б.

Количество выпускаемой продукции по предприятиям: А - 6 т/сут, Б - 18 т/сут.

Типы цехов: А -холодный;

Б - горячий;

Группы производственных процессов по санитарной характеристике: А - Пв; Б - 1б.

Количество всех работающих: А -120чел.

Б - 150 чел.

Число рабочих, принимающих душ, (% от общего количества):

А -80%; Б - 60%.

На каждом предприятии работают в 3 смены; количество выпускаемой продукции и число рабочих равномерное

2. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2.1 Источник водоснабжения

Основные требования, предъявляемые к источнику водоснабжения:

Обеспечение получения из источника необходимого количества воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта (30%).

Обеспечивать бесперебойное снабжение водой потребителя.

Источник должен давать воду необходимого качества.

Обеспечивать подачу воды с наименьшей затратой средств.

Обладать такой мощность, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экосистему.

Выбираем в качестве источника водоснабжения подземные воды, так как от поверхностных вод они отличаются:

Защищенностью от загрязнения (особенно артезианские);

Малой мутностью;

Меньшим содержанием органических веществ;

Но подземные воды также могут иметь:

Повышенную минерализацию;

Большую жесткость;

Возможное содержание микрокомпонентов влияющих на организм человека.

Исходя из требований СанПин 2.1.4.1074-01., за исключением повышенного содержания пестицидов, вода может быть использована для хозяйственно-питьевых целей.

2.2 Системы и схемы водоснабжения

Выбираем систему водоснабжения с использованием подземных вод.

По способу подъема воды - нагнетательную (вода потребителю подается насосами);

По назначению - хозяйственно-бытовые и производственные;

По охвату потребителей - централизованные;

Схема водоснабжения с использованием подземных вод приведена в приложение 2, на котором цифрами обозначены:

Эксплуатационный водоносный горизонт;

Группа водозаборных скважин;

Фильтр;

Эксплуатационный погружной насос

4а. Всасывающие отверстия насоса;

Обслуживающий павильон;

Очистные сооружения;

Озонаторная

Резервуар чистой воды;

Насосная станция второго подъема;

Напорные водоводы;

Объект водоснабжения;

Водопроводная сеть;

Водонапорная башня.

3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет суточной потребности в воде

1 Зона застройки: 90чел/га-120га, значит

Водопотребление на 1 жителя в среднем составляет от 230-350л/сут, значит, количество воды для жителей 1 зоны застройки составит:

2 Зона застройки: 70чел/га-80га, значит

Водопотребление на 1 жителя в среднем составляет от 125-160л/сут, значит, количество воды для жителей 1 зоны застройки составит:

Расход воды на поливку составит:

Предприятие А (Меховая фабрика):

Количество выпускаемой продукции в сутки составляет 6 тонн, а удельный расход воды на одну тонну составляет от 150м3, значит, количество используемой воды в сутки будет равно:

Всего работают 120 человек в 3 смены, значит 120 : 3 = 40чел/смен.

На 1 человека приходится 25 литров воды, так как тип цеха холодный, значит,

Расход воды на одну душевую сетку составляет:

80% от 40 человек в смену принимают душ, значит 32 человек.

Расчетное количество человек на одну душевую сетку составляет -5, получаем:

32:5=6 душевых сеток.

Количество воды в 3 смены составит:

Общий расход воды на предприятии А за сутки составит:

Предприятие Б (Рыбзавод):

Количество выпускаемой продукции в сутки составляет 15тонн, а удельный расход воды на одну тонну составляет от 15м3, значит, количество используемой воды в сутки будет равно:

.

Всего работают 150 человек в 3 смены, значит 150 : 3 = 50чел/смен.

На 1 человека приходится 45 литров воды, так как тип цеха горячий, значит,

Расход воды на одну душевую сетку составляет:

60% от 50 человек в смену принимают душ, значит 30 человек.

Расчетное количество человек на одну душевую сетку составляет -7, получаем:

30:7=4душевых сеток.

Количество воды в 3 смены составит:

Общий расход воды на предприятии Б за сутки составит:

Суточный расход на хозяйственно-питьевые нужды для двух зон составит:

Всего суточная потребность в воде для города составит:

Увеличиваем на 30% на перспективу развития, и получаем:

3.2 Выбор типа и определение производительности водозабора

, где

- дебит одной скважины;

К - коэффициент фильтрации, ;

m - мощность водоносного горизонта, м

S - понижение ,м

R - радиус влияния, м

r - радиус ,м

- активная мощность водоносного горизонта, м

l - длина рабочей части фильтра, м

Количество рабочих скважин в водозаборе определяется :

, где

Q - заявленная потребность,

Так как бурение 7 скважин экономически нецелесообразно количество их сокращается до 3 скважин.

Расчетный дебит воды в , поднимаемый насосом из скважины:

3.3 Способ проходки и техническая характеристика используемого оборудования при сооружении водозабора

Стенки скважины закрепляют опускаемой в нее обсадной трубой. Эту трубу опускают приблизительно до верхней границы залегания водоносных пород. В обсадную трубу опускают трубу меньшего диаметра, которую доводят до обычно до нижней границы залегания водоносных пород , несколько заглубляя в подстилаемые водонепроницаемые породы затем в трубу опускают фильтр предназначенный для защиты скважины от занесения в него вместе с водой частиц грунта из водоносного слоя. Фильтр представляет собой обычно трубу с перфорированной - дырчатой или щелевой - частью.

В скважине различают водоприемную часть - фильтр, ствол - глухую часть скважины, по которой поднимается вода, и устье - выходную часть. Устье обычно располагается в специальном павильоне.

В некоторых случаях в целях защиты скважины от проникновения в него загрязненных почвенных вод (в результате коррозии внешней трубы) вторую обсадную трубу не обрезают, заполняя пространство между первой и второй трубой цементным раствором на всю высоту.

3.3.1 Выбор типа и определение глубины погружения водоподъемного оборудования

Насос для постоянной эксплуатации подбираем по дебиту воды из скважины , и напору :

, где

- геометрическая высота подъема, измеряемая от статического уровня воды в скважине до уровня воды резервуара , в который она подается;

- расчетное понижение статического уровня воды в скважине при дебете из нее :

- сумма потерь напора на пути движения воды от водоносного пласта до резервуара.

Исходя из полученных данных, отдавая предпочтения насосом с погружным электродвигателем требуется насос ЭЦНВ 10-120-60.

Техническая характеристика

Показатели	ЭЦНВ 10-120-60
Подача,	127
Высота напора, м	60
Число ступеней	3
Диаметр наружного агрегата, мм	234
Диаметр внутреннего напорного трубопровода, мм	121
Длина агрегата, мм	1370
Масса агрегата, кг	324
Электродвигатель	ПЭДВ-8-140

Минимальная глубина погружения водоподъемного насоса в скважину складывается из следующих величин:

,где

- глубина положения статического уровня, м;

- сумма потерь напора, м;

- оптимальное расстояния от динамического уровня до всасывающих отверстий насоса принимаемого в пределах 3-7м.

3.3.2 Выбор типа и расчет фильтра

Для крепления стенок и для предупреждения выноса частиц водовмещающей породы в скважину при пропуске воды выбираем гравийно-засыпной фильтр (рис. 1).

Диаметр частиц обсыпки гравийных фильтров

Размер фильтра определяем исходя из условий создания допустимых скоростей движения воды при поступлении ее из водоносного пласта в скважину:

,где

- максимальный дебит водозаборной скважины,

- входная скорость,

F - площадь фильтрующей поверхности фильтра,

, где

- длина рабочей части фильтра, м

- диаметр фильтра, м

3.3.3 Разработка конструкции водозабора

Для получения заявленной потребности, которая составляет 8975, при использовании насоса ЭЦНВ 10-120-60 при минимальной величине его погружения 18м водоносный горизонт проходится на всю мощность. В соответствии с этим глубина скважины принимается 28м, но конечная глубина будет приниматься в процессе бурения. Конечный диаметр скважины определяется типом применяемого водоподъемного оборудования и принимается 273мм. С целью перекрытия верхних отложений до глубины 10,0м бурение осуществляется диаметром 377мм с последующим креплением трубами диаметрам 325мм с полной цементацией затрубного пространства до устья. До глубины 28м бурение осуществляется диаметром 298мм с постановкой в скважину эксплуатационной колонны совмещенной с фильтром диаметром 273мм (соединение труб сварное). Уплотнением кольцевого пространства между стенками обсадной колонны и эксплуатационной осуществляется путем устройства сальника.

3.3.4 Способ проходки и техническая характеристика используемого оборудования при сооружении водозабора.

Бурение скважин предусматривается буровой установкой УКС-22М, ударно-конатным способом с опережающей обсадкой стенок скважины.

Техническая характеристика

Масса бурового снаряда, кг	1500
Глубина бурения, м	300
Начальный диаметр, мм	600
Длина хода бурового снаряда, мм	1000
Число ударов, мин.	40-50
Мощность электродвигателя, кВт	22
Чистота вращения двигателя, об/мин	980
Грузоподъемность барабана кН:
Желочного	12
Талевого	20
Грузоподъемность мачты, кН	120
Высота мачты, м	13

При бурение скважин будет применяться прородоразрушающий инструмент: Начальный диаметр - двутавровое долото марки МС

Диаметр эксплуатационной колонны - утяжеленной ударной штангой.

3.4 Обоснование и характеристика методов улучшения качества питьевой воды

Для того чтобы снизить повышенное содержание патогенных бактерий и вирусов будет использоваться метод озонирования воды. Преимуществом этого метода, что одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а так же ее дезодорация и улучшение вкусовых качеств.

Озонаторный котел (рис1) представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат с монтированными в него из нержавеющей стали трубками по типу теплообменника. Внутри каждой трубки помещена стеклянная трубка с небольшой кольцевой воздушной прослойкой, являющейся разрядным пространством. внутренняя поверхность стеклянных трубок покрыта графитомедным покрытием. Стальные трубки являются одним из электродов, а покрытия на внутренних стенках стеклянных трубок - другим. К стальным трубам проводят электрический переменный ток напряжением 8…10кВ, а покрытие на стеклянных трубках заземляют. При прохождении электрического тока через разрядное пространство происходит разряд коронного типа, в результате которого образуется озон. Предварительно осушенный и очищенный воздух проходит через кольцевое пространство и таким образом озонируется , т.е. образуется озоновоздушная смесь. Стеклянные трубки являются диэлектрическим барьером, благодаря чему разряд получается «тихим», т.е. рассеянным без образования искр. При этом до 90% электроэнергии превращается в теплоту, которую отводит от озонатора циркулирующая в межтрубном пространстве аппарата охлаждающая вода.

Доза озона принимаем равную 1мг/л. Продолжительность контакта воды с озоном 5минут.

Рис.1

3.5 Организация и содержание зоны санитарной охраны

Санитарная охрана источников питьевого водоснабжения осуществляется путем организации на водозаборах зон санитарной охраны.

Проекты зон санитарной охраны подземных источников водоснабжения составляют после проведения специальных изысканий на местности, имеющие цель выяснить гидрогеологические условия района - направление и скорость подземного стока, условии и районы его питания, возможные источники загрязнения подземных вод, наличие нарушений почвенных слоев.

Поскольку положение границ отдельных поясов ЗСО прямо завися от степени естественной защищенности подземных вод, то прежде всего должна быть дана оценка защищенности от загрязнения подземных вод продуктивного водоносного горизонта.

По степени естественной защищенности подземных вод от поверхностного загрязнения оцениваемые участки недр могут быть разделены на 3 группы:

1. надежно защищенные - напорные и субнапорные водоносные горизонты, перекрытые выдержанными слабопроницаемыми глинистыми отложениями.

2. условно защищенные - безнапорные водоносные горизонты при мощности зоны аэрации более 8-10м при наличии в разрезе этой зоны прослоев слабопроницаемых глинистых и суглинистых пород, а также напорные и субнапорные водоносные горизонты, перекрытые невыдержанными слабопроницаемыми глинистыми пластами с гидрогеологическими и литологическими окнами в них.

3. незащищенные - безнапорные водоносные горизонты с небольшой мощностью зоны аэрации при отсутствии в ее разрезе слабопроницаемых отложений, а также горизонты, получающие при эксплуатации питание из рек или прямой гидравлической связи поверхностных и подземных вод.

Принципиально для одиночных водозаборов как и всех водозаборов подземных вод ЗСО должна организовываться в составе 3-х поясов: первый пояс (строгого режима) включает территорию расположения эксплуатационных скважин с целью защиты скважины от случайного или умышленного повреждения и загрязнения.

Второй и третий пояса (пояса ограничений) включают территорию, на которой должен быть установлен специальный режим хозяйственной деятельности для предупреждения загрязнения воды подземных источников.

Как правило, водозаборы подземных вод располагаются вне территории промышленных предприятий и жилой застройки; расположение эксплуатационных скважин в их пределах возможно только при специальном гидрогеологическом обосновании.

Для одиночных водозаборов, большинство которых расположено в пределах жилой застройки или на территориях промышленных предприятий, особенно важно установление 1-го пояса ЗСО, размеры которого зависят от степени защищенности от загрязнения.

При эксплуатации защищенных подземных вод граница 1-го пояса устанавливается на расстоянии не менее 30м от водозаборной скважины; для недостаточно защищенных вод - не менее 50м.

Для одиночных водозаборов из защищенных подземных вод допускается возможность сокращения размеров 1-го пояса при специальном гидрогеологическом обосновании и согласовании с местными органами санэпиднадзора.

При определении границ второго и третьего пояса следует учитывать, что приток подземных вод из эксплуатируемого водоносного горизонта к водозабору происходит только из области питания водозабора, форма и размер которой в плане зависят от:

1. гидрогеологических параметров пласта, структуры и клона подземного потока, условий его питания и дренирования;

2. величины расхода водозабора и понижения уровня воды;

3. схемы водозабора.

Кроме того загрязнение, как уже отмечалось, может поступать через перекрывающие эксплуатируемый горизонт отложения, что также следует учитывать при определении границ 2-го и 3-го пояса ЗСО, которое, как правило, определяется гидродинамическими расчетами, либо по карте гидроизогипс путем оконтуривания области питания одиночного водозабора.

Граница второго пояса должна определяться из расчета, что микробное загрязнение, которое может поступать в пласт за пределами зоны строгого режима, не достигает водозабора в течении 400 суток в недостаточно защищенных водоносных горизонтах, 200 суток (I и II климатические пояса) и 100 суток (III климатический пояс) в защищенных водоносных горизонтах. При определении границ 3-го пояса следует исходить из того, что химическое загрязнение не достигнет расчетного водозабора в течение срока эксплуатации водозабора, на который выдана лицензия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Средняя суточная потребность в воде для данного города, имеющего две зоны жилой застройки и два предприятия, составляет, в среднем, 8975 м3/сут. В качестве источника водоснабжения использованы воды содержащиеся в песках средней крупности. Водозабор состоит из трех вертикальных скважин. Глубина каждой скважины 28м. Дебит одной скважины составляет 1241 м3/сут. Питьевая вода после проведения мероприятий по озонированию отвечает требованиям СанПин 2.1.4.1074-01.

Размещено на Allbest.ru

...