Гидрогеологическое обоснование и проект водозабора подземных вод эоценового горизонта для водоснабжения рабочего посёлка и промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Гидрогеологии

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: Гидрогеологическое обоснование и проект водозабора подземных вод эоценового горизонта для водоснабжения рабочего посёлка и промышленного предприятия

Москва 2003 год

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 составления данного проекта является закрепление и практическое применение полученных теоретических знаний для решения одной из важнейших водохозяйственных задач - обеспечение водоснабжения народнохозяйственных объектов на примере гидрогеологического обоснования и проекта водозабора подземных вод эоценового горизонта для водоснабжения рабочего посёлка и промышленного предприятия.

В курсовом проекте решаются следующие задачи: определение размеров водопотребления; оценка качества воды и выбор источника водоснабжения; выбор метода оценки эксплуатационных запасов подземных вод; анализ гидрогеологических условий объекта, их схематизация, и обоснование расчётной схемы; обоснование количества и схемы расположения водозаборных скважин; выбор расчётного метода, расчётных формул и выполнение гидродинамических расчётов (гидрогеологическое обоснование); обоснование схемы водоснабжения и гидравлический расчёт водопроводной сети; обоснование конструкции водозаборных скважин и их оборудования; организация зон санитарной охраны проектируемого водозабора.

водоснабжение скважина гидравлический гидродинамический

1. Общая часть

1.1 Исходные данные на проектирование

Для составления проекта предоставлены следующие данные:

Население N = 18000 чел;

Из них заняты на предприятии N₁ = 9000 чел;

В горячих цехах N₂ = 900 чел;

Расход воды на предприятии Q_пр = 2100 м³/сут;

Расстояние:

Водозабор - водонапорная башня 1000 м,

Водонапорная башня - посёлок 200 м,

Посёлок - предприятие 1400 м;

Конфигурация посёлка - прямоугольная с соотношением сторон 1:2;

Этажность - 3 этажа;

Сменность - 3 смены;

Абсолютные отметки поверхности земли:

У водозабора - 200 м,

У водонапорной башни - 210 м,

У предприятия - 217 м;

Благоустройство: застройка с внутренним водопроводом, централизованным горячим водоснабжением, канализацией.

Качество воды:

Загрязнение: мутность, бактерии;

Сухой остаток 0,5 г/л

РН 7,2

Жёсткость 8,0 г/л

Содержание компонентов в г/л:

Cl^- - 0.05

SO₄^2- - 0.1

Fe - 0.2

F - 0.7

As - 0.01

Pb - 0.03

NO₃^- - 7.0

Zn²⁺ - 2.5

Sr - 2.0

Число микроорганизмов в 1 мл³ - 80;

Коли индекс - 2.

Геолого-гидрогеологические условия района работ.

Перспективным для организации централизованного водоснабжения посёлка и предприятия на исследуемом участке являются напорные подземные воды в горизонте трещиноватых опок эоценового возраста. Опоки перекрыты практически непроницаемой толщей чаганских глин мощностью около 50 м. Выше залегают четвертичные отложения.



Месторождение подземных вод в трещиноватых опоках разведано в долине реки. Глубина до кровли водоносного горизонта здесь составляет Н = 80 м. Мощность обводнённой толщи опок m = 50 м. Статический уровень в долине реки устанавливается выше поверхности земли Н_ст = 5м. Фильтрационные свойства опок существенно изменяются по площади. Величина коэффициента фильтрации в пределах речной долины достигает К₁ = 20 м/сут, на водоразделах уменьшается до К₂ = 0,1 м/сут. Ширина речной долины в среднем L = 8 км. Пьезопроводность горизонта а* = 10⁶ м²/сут. В естественных условиях поток подземных вод направлен вдоль долины, уклон потока I = 10^-3.

2. Расчётно-проектная часть

В расчётно-проектной части выполняется гидрогеологическое обоснование и даётся проект водозабора из подземных вод для водоснабжения рабочего посёлка и промышленного объекта в заданных природных условиях.

2.1 Определение размеров водопотребления

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

Расход воды для хозяйственно-питьевых нужд в посёлке:

Q_хпб=К_н*q_ж*N_*10^-3, м³/сут,

где К_н - коэффициент, учитывавющий расходы воды на местные нужды и неучтённые расходы, q_ж - среднесуточная норма водопотребления на 1 жителя в л/сут, N - общее число жителей в посёлке.

Q_хпб=1.1_*290_*18000_*10^-3=5742м ³/сут.

Расход воды на поливы территории посёлка и предприятия:

Q_бл=q_п*N_*10^-3, м³/сут,

Где q_п - норма расхода на поливы.

Q_бл=70_*18000_*10^-3 м³/сут.

Расход воды для хозяйственно-питьевых нужд на предприятии:

Q_хпп=(q_х*N_х+q_г*N_г)_*10^-3+q_a*n_a*m_c*10^-3, м³/сут,

Где N_х и N_г - число людей, работающих в холодных и горячих цехах, q_х и q_г - соответствующие им нормы расхода воды на 1 работника, n_а и q_a - соответственно количество душевых сеток и норма расхода воды на 1 душевую сетку, m_с - количество смен.

Q_хпп=(25_*8100+45_*900)_*10^-3+500_*2/3_*60_*3_*10^-3=303 м³/сут.

Расход воды на технические нужды предприятия Q_т=2100 м³/сут.

Расход воды на пожаротушение:

Q_пож=3,6_*q_п*n_п*t_п/t_в, м³/сут,

Где n_п - расчётное количество одновременных пожаров, q_п - норма расхода воды на пожаротушение, t_п - расчётная продолжительность пожаров, t_в - время восстановления пожарного запаса.

Q_пож=3,6*15*2*3/24=13,5 м³/сут.

Общий расход воды

Q_общ=Q_хпб+Q_бл+Q_хпп+Q_т+Q_пож= 5742+1260+303+13,5 =318,5м³/сут.

2.2 Оценка качества воды

Водоснабжение поселка будет организованно за счет использования подземных вод, содержащихся в напорном водоносном горизонте, приуроченном к эоценовым трещиноватым опокам. Подземные воды характеризуются невысоким качеством: мутность, бактериологическое загрязнение. Превышена концентрация свинца, она равна ПДК, низкое содержание фтора. Данные о химическом составе подземных вод в пределах изученного месторождения, а также предельно- допустимые концентрации (ПДК) компонентов в соответствие с требованиями ГОСТ-2874-82 «Вода питьевая», «Гигиенические требования и контроль за качеством» представлены в таблице № 1.

Таблица №1 ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ВОДЫ.

ПОКАЗАТЕЛИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА	СОДЕРЖАНИЕ В ВОДЕ, (г/ л)	ПДК, (г/ л)
Сухой остаток	0,5	1
Хлориды Cl	0,05	0,35
Сульфаты SO4	0,1	0,5
Железо Fе	0,2	0,3
Фтор F	0,7	0,7-1,5
Мышьяк Аs	0,01	0,05
Свинец Рb	0,03	0,03
Нитраты NО3	7,0	45
Цинк Zn	2,5	5
Стронций Sr	2,0	7
ОМЧ (в 1 см3)	80	100
КOLI-индекс	2	3
РН	7,2	6-9
Общая жесткость (мг-экв/ л)	8	7

2.3 Мероприятия по улучшению качества воды

Анализ данных, характеризующих качество подземных вод позволяет сделать вывод о завышении общей жесткости, мутности и бактериологического загрязнения. Также отмечается пониженное содержание фтора. В этом случае требуется смягчение воды, отстаивание и фильтрование, хлорирование, фторирование.

Смягчение воды. Для смягчения воды следует применять следующие методы: для устранения карбонатной жесткости - декарбонизацию известкованием; для устранения карбонатной и некарбонатной жесткости - известково-содовое смягчение, натрий-катионовое умягчение или водород-натрий-катионовое умягчение. Проектируем метод реагентной декарбонизации воды. При этом остаточная жесткость умягченной воды может быть получена на 0.4 - 0.8 мг-экв/л больше некарбонатной жесткости. В качестве реагента используют известь в виде известкового молока. В качестве коагулянтов применяют FeCl₃ или FeSO₄ в количестве 25 - 35 мг/л.

Обеззараживание воды. Для уменьшения количества бактерий, содержащихся в подземной воде, проводится обеззараживание воды. Проектируем использование наиболее распространенного метода обеззараживания - хлорирования воды. Введение хлорсодержащих реагентов будет осуществляться перед подачей воды в бак водонапорной башни. Необходимая доза для обеззараживания воды принимается в концентрации 0.7 мг/л газообразного хлора. Газообразный хлор подается в водопроводную сеть непосредственно через эжектор, создающий разрежение в хлораторе. После введения хлора в обрабатываемую воду необходимо обеспечить не менее тридцати 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 подаваемой для обеззараживания.

Фторирование воды.

Фторирование воды производят добавлением в неё, в зависимости от содержания исходного количества фтора, определённого количества фтористых веществ: кремнефтористый натрий, аммоний и фтор натрия.

Установка для фторирования состоит из установки изготовления реагента, смешения с обработанной водой. Реагент можно добавлять в виде сухого порошка. Весь процесс должен непрерывно контролироваться.

Также необходимо уменьшить содержание свинца, т. к. его содержание в воде равно ПДК.

2.4 Анализ природных условий, их схематизация и обоснование расчетной гидрогеологической схемы

Подземные воды разведаны в долине реки и приурочены к эоценовым трещиноватым опокам. Гидрогеологические условия разведанного месторождения можно охарактеризовать как достаточно простые, что позволяет использовать для оценки запасов гидродинамический метод, который в свою очередь, требует схематизации гидрогеологических условий и их представление в виде типовой расчетной схемы.

Схематизация гидрогеологических условий - это обоснованное упрощение с целью построения расчетной схемы, применительно к выбранному методу решения задачи. Упрощение выполняется последовательным анализом гидродинамических особенностей потока с использованием критериев, позволяющих качественно и количественно оценить допустимость предполагаемого упрощения.

Гидравлическое состояние пласта. Водоносный горизонт содержит межпластовые напорные воды, статический пьезометрический уровень располагается на Н = 5 м выше поверхности земли. Общий напор Н _изб = 85 м над кровлей пласта.

Граничные условия. Для выяснения граничных условий пласта в плане необходимо рассчитать радиус влияния водозабора. Приведённый радиус влияния будет равен

=, t=,

t=7.2 суток =4024м.

Расстояние от проектируемого водозабора до границ водоносного пласта, совпадающими с границами долины реки, составляет 4000м, что является меньшим, чем радиус влияния водозабора. Следовательно, наш водоносный горизонт имеет структуру пласта-полосы.

В разрезе границы представлены непроницаемыми породами. Нижняя сложена непроницаемой толщей эоценовых опок. Верхняя - водоупорные чаганские глины. На обеих границах принимаем граничные условия второго рода, т.е. Q=const=0.

Уклон водоупорного ложа. Данных об уклоне водоупора нет, поэтому примем его горизонтальным.

Тип водообмена. Т.к. границы в разрезе непроницаемые, нет данных об инфильтрационном питании или перетекании, и имеется уклон естественной пьезометрической поверхности J =10 -³, то будет иметь место горизонтальный водообмен.

Строение фильтрационной среды. Данных о фациальной изменчивости водовмещающих пород нет, следовательно, можем считать пласт условно-однородным. Т.к. среда условно однородная, то заданные значения принимаем за средние: = 0,001, а =10⁶ м²/сут, Т =1000 м²/сут.

Режим фильтрации. При работе водозабора, в условиях пласта-полосы, будет иметь место планово- радиальная фильтрация. Режим - квазистационарный.

Форма границ потока. По разрезу примем границы горизонтальными, в плане - вертикальными.

Источниками формирования эксплутационных запасов будут естественные и упругие запасы пласта.

Структура потока. В естественных условиях будет плоско - параллельная, а при работе водозабора, будет иметь место планово - радиальная фильтрация.

2.5 Обоснование количества и схемы расположения водозаборных скважин

Наиболее оптимальной схемой расположения водозаборного ряда в рассматриваемых гидрогеологических условиях, является линейный ряд, расположенный параллельно долине реки. При этом определяется расчетная водозахватная способность водозаборных скважин Q_с. Последняя, в свою очередь, рассчитывается исходя из допустимой входной скорости воды в фильтр и площади рабочей части фильтра F

V_вх = 65=65 = 176,4м/сут

F =2r₀ l_ф = 23,140,130 = 18,8 м²,

Т.к. мощность водоносного пласта большая (50 м), то длину фильтра примем равную 30 м, радиус скважины в таких расчетах принимается равным 0,1 м.

Тогда дебит одной скважины c учетом коэффициента запаса равен:

Расcчитаем количество скважин, обеспечивающих рассчитанную потребность в воде по формуле:

т.е. принимаем количество скважин, равное 4.

С требованиями СНиПа (п. 5.41) предусматривается одна резервная скважина.

Уточненный дебит одной скважины

Выбор метода расчета и расчетных формул. Обоснование вариантов для расчета.

Прогноз работы водозабора из подземных вод будем осуществлять методом обобщенных систем скважин. Метод заключается в том, что большое число взаимодействующих скважин (больше трех) заменяется “обобщенной системой”. Понижение уровня подземных вод, вызванное действием обобщенной системы, меньше понижения уровня в самих скважинах, поскольку при этом исключается из рассмотрения зона наибольшей деформации потока вблизи скважины. Поэтому полное понижение S_р выражается суммой:

,

где S_w - понижение уровня в районе j-ой скважины, обусловленное действием обобщенной системы;----DS_с ---дополнительное понижение уровня в самой j-ой скважине.

Величина ?S_с определяется дебитом скважины, расстоянием между скважинами, конструкцией фильтра скважины и его несовершенством. Для линейного ряда скважин:

,

Прогноз работы водозабора из подземных вод будем осуществлять, исходя из природных условий. В нашем случае водозабор располагается в условиях пласта полосы с непроницаемыми границами. В этом случае понижение в группе взаимодействующих скважин будет представлено следующей зависимостью:

,

где s - половина расстояния между скважинами, l - половина длины водозаборного ряда, L - расстояние до ближайшей непроницаемой границы пласта-полосы, r_с, x_нс - радиус фильтра и показатель несовершенства скважины по степени вскрытия пласта.

Для установления оптимальной (по гидродинамическим показателям) схемы расположения скважин требуется выполнять повариантные расчеты, варьируя размерами водозабора.

2.6 Гидродинамические расчеты по прогнозу условий работы проектируемого водозабора

Определим оптимальное минимальное расстояние между скважинами, при котором понижение в пласте от действия водозабора к концу расчетного периода его работы не превысит допустимого понижения

Тогда в нашем случае при допустимом понижении S_доп=0,5m+Н_изб= 25+85=110 м, и с учетом размещения насоса принимаем длину фильтра l_ф = 30м. Радиус фильтра r₀ = 0,1м.

2б, м	S, м
10	115,9541
50	114,5539
100	113,9508
200	113,3478
300	112,995
500	112,5506
600	112,392
700	112,2579
800	112,1417
1000	111,9476
2000	111,3445
5000	110,5474
7500	110,1946
10000	109,9443

Из выполненных расчетов видно, что допустимое понижение достигается при расстоянии 2б = 10000 м, что неприемлемо для конструкции водозабора. Для уменьшения длины водозаборного ряда увеличим количество водозаборных скважин до 5.

2б, м	S, м
10	114,6536
50	113,1568
100	112,5122
200	111,8676
300	111,4905
500	111,0154
600	110,8459
700	110,7025
800	110,5783
1000	110,3708
1500	109,9937
2000	109,7262
5000	108,874



Баланс составляющих эксплуатационных запасов.

Под эксплуатационными запасами понимают то количество подземных вод, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требованиям их целевого назначения в течение всего расчетного срока водопотребления.

Структуру эксплуатационных запасов подземных вод по источникам их формирования во времени отражает гидрограф эксплуатационных запасов.

В данном случае, когда водозабор проектируется в условиях грунтового потока при отсутствии инфильтрационного и других видов питания, эксплуатационные запасы будут обеспечиваться за счет сработки упругих запасов. Гидрограф их приведен на рисунке 4.

2.7 Выбор схемы водоснабжения объектов

Рассматриваемая система водоснабжения предназначена для поселка с числом жителей N = 18 тыс. чел. и по этому признаку относится ко II категории надежности подачи воды (СНиП, п.1.3, табл.1). В системах этой категории допускается снижение подачи воды не более 30% в течение до 1 месяца или перерыв в подаче воды в течение до 5 часов. Для обеспечения этих требований и в соответствии с п. 8.5 СНиПа необходимо запроектировать кольцевой тип водопроводной сети в пределах поселка. Конфигурация водовода внутри поселка повторяет контуры жилого массива, имеющего вид прямоугольника с соотношением сторон 1:2 (согласно техническому заданию на проектирование). Размеры водовода внутри поселка определяются исходя из оценки площади, которую он должен охватывать. Эта площадь F расчитывается в зависимости от численности населения в поселке N, нормы жилого массива на одного жителя f = 25 м² и этажности зданий в поселке Э по формуле:

.

Обозначив сторону через a, запишем его площадь как F=a², откуда получим

Длинная сторона прямоугольника равна .

Расстояния между водозабором, башней, поселком и промышленным предприятием определены техническим заданием на проектирование. Для подачи воды на предприятие проектируется тупиковая водопроводная сеть, в пределах поселка - кольцевая, в целом проектируется комбинированная водопроводная сеть.

Учитывая, что предполагается улучшение качества подземной воды перед подачей ее потребителям, необходимо в схеме водопровода предусмотреть сооружения по обработке воды. Эти сооружения расположим непосредственно перед водонапорной башней. После обработки воды для подачи ее в бак водонапорной башни проектируем насосную станцию II подъема. Ее производительность равна среднесуточной потребности в воде, величина напора должна обеспечивать подъем воды в бак башни и его наполнение.

Схема водопровода представлена на рис.5.

Разбиваем водопроводную сеть на участки, характеризующиеся одинаковыми режимами работы. Такими участками будут являться водозабор - башня (1 - 2), башня - поселок (2 - 3), поселок - предприятие(5 - 7) . Внутри поселка можно выделить дополнительно участки с одинаковыми режимами работы (3 - 4; 4 - 5; 5 - 6; 6 - 3).

2.8 Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется с учетом неравномерности водопотребления, т. е. для самых неблагоприятных условий ее работы. 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 напор H_св, величина которого определяется по формуле: м.

Определение максимального водопотребления.

Максимальные размеры водопотребления, необходимые для расчета сети определяем по всем рассмотренным категориям с учетом коэффициентов суточной и часовой неравномерности водопотребления. При этом не учитываем расход воды на прием душа, поливы территории промпредприятия и поселка, мойку оборудования и другие нужды предприятия, что является допустимым.

Учитываем основные категории водопотребления.

Хозяйственно-питьевые нужды в районе жилой застройки определим по формуле:

,

где , - коэффициенты суточной и часовой неравномерности водопотребления, определяемые по СНиПу в зависимости от характеров объектов водопотребления (п.3.3). Для рассматриваемого случая данные коэффициенты равны , (при и ).

Окончательно получаем:

2. Использование воды на благоустройство территории согласно п.3.4 и таб.5 СНиПа в период максимального водопотребления не допускается. Поэтому .

Хозяйственно-питьевые нужды на промышленном предприятии определим по формуле:

,

где , - коэффициенты часовой неравномерности водопотребления соответственно в холодных и горячих цехах (определяется по таблице 7 СНиПа), - длительность рабочих смен в цехах.

Подача воды в душевые сетки в час максимального водопотребления не предусматривается согласно табл.5 СНиПа. Подставляя расчетные значения имеем:

4. Расход воды на наружное пожаротушение при одновременном возникновении расчетного количества пожаров определяется в предположении, что загорание произойдет в час максимального водопотребления по формуле:

Тогда в рассматриваемой ситуации

5. Режим подачи воды, используемой на технологию промышленного производства в техническом задании специально не оговаривается. В данном случае принимаем расходование воды равномерным в течении всего периода работы предприятия и определяем по формуле:

,

подставляя расчетные значения получаем

6. Общая величина расхода воды в час максимального водопотребления определяется по формуле:

Определение расчетных расходов на участках водопроводной сети.

Для выполнения гидравлического расчета водопроводная сеть разбивается на участки аналогичные по условиям их работы, для каждого из которых определяем так называемый расчетный расход, учитывающий отдачу воды непосредственно в пределах рассматриваемого участка (путевой расход ) и транспортировку воды, предназначенной для отдачи на последующих участках. Считаем, что водоотдача происходит равномерно по всей длине водопровода.

Расчет ведем на расходы воды в час максимального водопотребления. Величину расчетного расхода определяем по общей формуле:

Очевидно, что на участках где нет потребителей (1--2, 2--3, 5--7) весь расчетный расход будет транзитным. На участках водопроводной сети, где происходит потребление воды, расчетный расход определяется как сумма по общей формуле.

На участке 3--4 происходит потребление воды для хозяйственно-питьевых нужд поселка. Расход воды, идущий на потребление в пределах расчетного участка, выступает как путевой расход . Весь расход воды на нужды промышленного предприятия проходит через водоводы в поселке транзитом. Транзитным следует считать расход воды для пожаротушения, так как наиболее неблагоприятной при возникновении пожара является самая удаленная точка в поселке, в которую воду необходимо транспортировать через весь поселок. Кроме того транзитным для расчетного участка в пределах поселка является также расход воды, который будет использован на участке следующим за расчетным.

Магистральный водовод в пределах поселка запроектирован кольцевым. При нарушении водовода на одном участке обеспечение водой должно оставаться не ниже 70% максимальной часовой потребности (п. 1.3,табл.1 СНиПа). Поэтому при определении расчетных расходов на участках сети необходимо выполнить два расчета: 1) на полную нагрузку сети при работе всех участков и 2) на 0,7 от полной нагрузки при условии возникновения аварийной ситуации в наиболее неблагоприятном участке. Наиболее неблагоприятным с точки зрения аварийной ситуации в рассматриваемой кольцевой сети является участок 3--6 (или 3--4). При нарушении водовода на этом участке водовод между точками 3--4--5 оказывается наиболее нагруженным транзитным расходом для подачи его в район участков 3--6.

Расчетный расход при нормальной работе сети на участке 3--4 будет рассчитываться по формуле:

Величина потребления на предприятие и на пожаротушение берется с коэффициентом 0,5, так как транспортировка осуществляется по двум водоводам 3--4--5 и 3--6--5 . Здесь и величина потребления воды для хозяйственно-питьевых нужд на участках 3--4 и 4--5. Учитывая, что вода в поселке для хозяйственно-питьевых нужд в поселке используется равномерно в пределах всей его территории, считаем, что величина потребления на разных участках пропорциональна длине этих участков. Тогда

Расчетный расход в аварийной ситуации рассчитаем как

Подставляя все расчетные значения получаем:

Учитывая, что расход в аварийной ситуации больше, чем расход при нормальной работе сети, окончательно принимаем .

В дальнейшем определяем расчетные расходы только в аварийной ситуации.

.

Выбор диаметров труб и расчет потерь напора на выбранных участках.

Подбор диаметров водопроводных труб в зависимости от расчетных расходов на выделенных участках сети производим используя таблицы Шевелева, обобщающие результаты специальных исследований и расчетов потерь напора в трубах различных диаметров. При подборе диаметра труб по известной величине расчетного расхода ориентируемся на обеспечение движения воды в трубах со средней экономичной скоростью , отвечающей минимальному значению суммарных затрат на строительство водоводов и подачу по ним воды (в нашем случае, при диаметре труб до 400 мм ). В таблицах так же указанны потери напора на 100 м длины водовода.

Результаты выполненного подбора диаметров и расчета потерь напора сведены в таблице №2. Для участка 2--3 расчетный расход указан для одной трубы, т. е. для .

Таблица №2. Выбор диаметров труб и расчет потерь напора.

№ расчетного участка	Длинна водоводов l, м	Расчетные расходы Qр, л/с	Диаметр труб D, мм	Экономич-еские скорости Vэ, м/с	Потери напоров на 100 м hi, м	Суммарн-ые потери напоров h, м
1-2	1000	84,7	350	0,88	0,365	3,65
2-3	200	72,6	300	1,03	0,586	1,17
		72,6	300	1,03	0,586
3-4	274	85	350	0,88	0,365	1,09
		85	350	0,88	0,365
4-5	548	98,8	350	1,03	0,495	2,97
5-6	274	94,6	350	0,99	0,455	1,36
3-6	548	115,7	400	0,93	0,345	2,07
5-7	1400	62,5	300	0,89	0,436	6,10

Определение параметров отдельных элементов водопроводной сети.

1. Для компенсации несовпадения в режимах подачи и потребления воды в систему водоснабжения вводят регулирующие резервуары, в нашем случае эта роль отведена баку водонапорной башни, который должен иметь достаточную емкость. При определении емкости бака V_б водонапорной башни учитываем необходимость хранения в нем пожарного запаса воды и содержание регулировочного объема V_б (обычно принимается в размере среднечасового расхода воды с учетом обеспечения всех видов водопотребления, т.е. V_б). Таким образом

V_б

V_б

2. При известной емкости бака и его форме (принимаем цилиндрическую) легко определяем его размеры. В данном случае диаметр бака можно определить по формуле:

Подставляя расчетные значения получаем:

При этом высота столба воды в баке по конструктивным соображениям принимается в размере , т.е.

3. Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется с учетом неравномерности водопотребления, т.е. для самых неблагоприятных условий ее работы. 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 высокой) должен обеспечиваться необходимый для нормальной работы свободный напор , величина которого определяется по формуле:

,

где - этажность зданий в жилом поселке, тогда

4. Напоры насосных станций и высота башни определяем исходя из функций этих узлов в системе водоснабжения.

Высота водонапорной башни, основной задачей которой является подача воды потребителям в часы максимального водопотребления при обеспечении свободного напора во всех точках сети, определяется по формуле:

,

где - сумма потерь напора в трубах водопроводной сети от башни до расчетной точки, м; - разность отметок поверхности земли в расчетной точке и у башни.

Рассчитаем Н_б в самой удалённой точке. Такой точкой будет промышленное предприятие (точка 7).

Тогда

5. Высота напоров в насосах, устанавливаемых в скважинах (I подъем) и подающих воду непосредственно к водонапорной башне определяется по формуле:

Расход воды при работе насосов на станции I подъема в течение 23 часов в сутки равен:

6. Высота напора на насосах в насосной станции после сооружений по обработке воды (II подъем) определим по формуле:

Расход воды при работе насосов на станции II подъема в течение 23 часов в сутки (1 час - ремонт и профилактика) составляет:

2.10 Обоснование конструкции водозаборных скважин и их оборудования

Выбор насосного оборудования.

Глубина динамического уровня воды в скважинах превышает 20м. Это обстоятельство предопределяет необходимость использования погружных электронасосов на станции I подъема. Требуемая высота напора насосов составляет Н_Iп = 64,9 м, расход воды -

Этим показателям соответствует насос типа ЭЦВ-10-120-68, который способен обеспечивать расход 120 м³/час при напоре 68м. Диаметр эксплуатационной колонны, где должен находиться насос, равен 273 мм.

Насосы такого типа будут установлены во всех скважинах станции I подъема.

Для подачи воды из сооружений по ее обработке в водонапорную башню проектируется использование поверхностного электронасоса. Требуемая высота напора составляет Н_Iп = 44 м, расход воды -

Для обеспечения водоподачи с этими параметрами на станции II подъема проектируется использование 6-ти параллельно работающих насосов типа 4К-12 со следующими характеристиками:

Подача, м³/час 65 - 120

Высота нагнетания, м вод. ст. 28 -37,7

Тип и мощность двигателя, квт 14

Диаметр входного патрубка, мм 100

Вес насоса, кг 99

Зазор на сторону, мм 25

Требования к конструкции водозаборной скважины.

Глубина скважины определяется необходимостью вскрытия водоносного горизонта на 30 м, т.е. глубина скважины должна быть около 110м. Фильтр может устанавливаться впотай на сальнике. Техническая (эксплуатационная) колонна должна обеспечивать беспрепятственный спуск и подъем погружного насоса, а в процессе его эксплуатации осуществлять наблюдения за положением динамического уровня воды в скважине. Учитывая размеры насоса диаметр технической колонны принимаем равным 324мм, а диаметр фильтра - на один диаметр меньше, т. е. 273мм. Под фильтром проектируется устройство отстойника длиной 2м.

Для укрепления верхней части ствола скважины проектируется установка кондуктора на глубину 10м. Затрубные пространства кондукторов и технической колонны цементируются до устья скважины.

Глубина установки погружного насосного агрегата определяется положением динамического уровня воды в скважине. В проектируемых скважинах динамический уровень будет располагаться на глубине (Н_ст+ S_р), т.е. на глубине (-5) + 53,5 = 48,5м. Насосный агрегат должен быть погружен на 3м под динамический уровень, т. е. реально будет находиться на глубине 51,5м.

2.11 Расчет и обоснование зон санитарной охраны (ЗСО)

Для предотвращения загрязнения подземных вод в зоне водозабора устанавливаем ЗСО. Учитывая, что проектируемым водозабором будут эксплуатироваться напорные воды, границы ЗСО-I пояса (пояса строгого режима) устанавливаются в радиусе 50м вокруг каждой скважины. В пределах этой зоны посторонним лицам, не связанным с эксплуатацией водозабора, вход воспрещен. Здесь исключается всякая хозяйственная деятельность, несвязанная с водообеспечением, запрещается проживание людей.

ЗСО-2 - пояс ограничений - выделяется в пределах области, где необходимо предохранить пласт от попадания в него загрязнений, причем существует опасность попадания этих загрязнений в водозаборные скважины при миграции их по пласту.

Радиус границ зоны 2 пояса охраны

Радиус зоны захвата3 пояса :



Помимо этого желательно осуществить наблюдение за областью питания (выход обводненных пород на поверхность).

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

2.12 Перспективы организации искусственного пополнения запасов подземных вод

Поскольку разведанное месторождение подземных вод располагается в условиях, где нет связи с поверхностными водотоков или каких-либо другими источниками пополнения запасов, то искусственное пополнение запасов подземных вод в данном случае не представляется возможным.

Заключение

Потребность в воде для проектируемых жилого поселка и промышленного предприятия составляет Q_общ = 7318,5м³/сут.

В процессе эксплуатации водозабора будет происходить сработка упругих запасов пласта без последующего восполнения запасов.

Проектный водозабор состоит из 5 линейно расположенных скважин, вдоль долины реки на расстоянии 200м от реки. Максимальное снижение уровня в пласте к концу расчетного срока эксплуатации водозабора составит 109,9 м, что не превышает допустимого понижения. Длина водозаборного ряда 6000м при расстоянии между скважинами 1500м. Рассчитанная потребность поселка и предприятия в воде обеспечена эксплуатационными запасами подземных вод данного месторождения.

4. Качество подземных вод не соответствует требованиям ГОСТ-2874-82: повышенное содержание свинца, низкое содержание фтора. Неудовлетворительным является санитарное состояние воды - повышенная мутность, бактериологическое загрязнение. Намечены мероприятия для улучшения качества воды.

5. Для обеспечения водой поселка и промышленного предприятия проектируется комбинированный тип водопроводной сети с кольцевой системой в пределах поселка и расположением магистральных водоводов по контуру жилого массива, имеющего форму прямоугольника с соотношением сторон 1:2, и тупиковой системой для подачи воды на предприятие. Свободные напоры в магистральных сетях на территории поселка и предприятия обеспечиваются водонапорной башней, высота которой 35,7м.

6. Подача воды из скважин в бак водонапорной башни осуществляется насосами I и II подъема. Насосы I подъема типа ЭЦВ-10-120-68 установлены в скважинах, 6 насосов II подъема типа 4К-12. Водозаборные скважины должны вскрывать водоносный горизонт на 30 м и иметь глубину 110м. Диаметр эксплуатационной колонны 324мм, фильтровой - 273мм.

7. Вокруг водозаборных скважин устанавливается пояс строгого режима с границей в виде окружности радиуса 50м. Пояс ограничений охватывает всю ширину пласта полосы.

Искусственное пополнение запасов подземных вод в данном случае не представляется возможным.

Список использованной литературы

Башкатов Д.Н., Сулакшин С.С. Справочник по бурению скважин на воду. М., “Недра ”, 1979.

Бочевер Ф.М. Расчеты эксплуатационных запасов подземных вод. М., “Недра”, 1968.

Кононов В.М., Ленченко Н.Н. Методическое руководство по курсовому проектированию по дисциплине “Водное хозяйство”. М.. 1991.

Ленченко Н.Н., Лисенков А.Б., Данилов В.В. Практикум по курсам “Водное хозяйство” и “Поиски и разведка подземных вод”. М.,1990.

5. СНиП 2.04.02 - 84. М., Госстрой, 1997.

Размещено на Allbest.ru

...