Файл: Бахметьева, Л. К. Расчет водозаборных сооружений (учебное пособие).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 28

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ТВ -

Основными типами применяемых фильтров являю 1, Проволочные; 2 . Сетчатые;

3; Каркасно-стержневые; 4 . Щелевые; !>. Травийные,

Расчет фильтров трубчатых колодцев оводатся: к определению ди­ аметра, длины фильтра и гидравлических потерь.

;Диаметр или длина фильтра определяется из выражения поверхности

фильтра

(20)

( J J - J T d t

Количество вода, поступающей через фильтр,

выражается формулой

а - iKpJde.

(21)

где ~ величина входной скорости фильтрации, должна обеспечить ламинарный характер движения воды на всем пути ее до поверхности фильтра и определяется формулой, предложенной д .т .н . С.К. Абрамов™,

 

 

 

 

.

(22)

где

К - коэффициент фильтрации

в м /сут.

 

 

Окончательное значение

d и

t принимают путем взаимной увязки.

Иди

задаются длиной фильтра,

определяют

d ; или задаются

d , опре­

деляют длину. Задаваясь длиной фильтра,

сообразуются с общей мощ­

ностью водоносного пласта, характером колодца и предполагаемым пони­ жением уровня вода при отборе О- м3/ч ас - Задаваясь диаметром фильт­ ра, сообразуются о габаритами водоподъемного оборудования (насосов).

Потеря напора а £

в фильтре,

имеющем поверхность

к-’** , при

пропуске

Я м3/оутки ,

может быть

 

определена по формуле, предложен­

ной ^ „К,

Абрамовым

,

 

,

 

 

 

* *

- а Ш

(23)

где l>

- понижение уровня вода

в

м

 

при откачке расхода 0- м3/сутки ,

 

 

К

~ коэффициент фильтрации грунта в м/сутки;

- коэффициент конструкции фильтра, который равен для:

Сетчатых и

гравийно-каркасных =

15-25;

2 ,

Гравийных,

блочных

=

12-22;

3;

Дырчатых,

гуслевых

=

64);

4.

Гравитационных

= 6- 10.


- 19 -

ОБЛАСТЬ I(РИМЕНАША РАЗЛИЧНЫХ ТИЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ФИЛЬТРОВ

Водоносные порода

Полуокальные неустойчивые поро­ да, щебенистые и галечшковые порода с преобладающей круп­ ностью частиц щебня и гальки от 20 до 100 ш (более 50% по весу)

Гравий, гравелистый песок с крупностью частиц от I до 10 мм и с преобладающей крупностью , частиц от 2 до 5 мм (более 50% по весу)

Применяемые типы и конструкции фильтров

Трубчатые фильтры с круглой и щеле­ вой .перфорацией стержневые (фильтры

Трубчатые фильтры с круглой и щеле­ вой перфорацией, о водоприемной поверхностью из проволочной обмотки или из штампованного стального листа

Стержневые фильтры с обмоткой про­ волокой из нержавеющей стали, или с водоприемной поверхностью из штам­ пованного листа

Пески крупные с преобладающим размером частиц 1-2 мм (более 50% по весу)

Пески средние с преобладающей крупностью частиц от 0,25 до 0,5 мл (более 50% но весу)

Пески мелкие с преобладающей крупностью частиц 0,1 -0,25 мм (более 50% по весу)

Трубчатые фильтры с щелевой перфо­ рацией, с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, штампован­ ного стального листа или из сетки квадратного плетения

Стержневые фильтры о водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, стального штампованного листа или из сетки квадратного плетения

Трубчатые и стержневые фильтры о водоприемной поверхностью из сеток главного (галунного) плетения

Трубчатые и стержневые фильтры о однослойной гравийной обсыпкой (гравийные фильтры)

Трубчатые и стержневые фильтры о однослойной, двухили трехслойной песчаной или песчано-гравийной об­ сыпкой (гравийные фильтры); Блочные фильтры.

Примечания: I , Фильтры на стержневых каркасах (стержневые фильт­ ры) обладают-лучшими гидравлическими свойствами и обеспечивают более аффективную работу скважин при длительной их якоплуатации. Особенно

эффективны яти фильтры в подах неустойчивого химического состава, в которых проходные отверстия н а•каркасах сильно зарастают железистыми

fl

 

-

20 -

^ карбонатными отложениями,

в результате чего снижается их скважность

(просветность).

Фильтры на стержевых каркасах рекомендуются д а сква­

жин глубиной до

200 м,

 

2. Применение трубчатых стальных фильтров допускается при всех глубинах скважин,

3 . Блочные фильтры из пористой керамики могут применяться при небольшой производительности скважин (как правило до 5 л /с е к ). Не рекомендуется установка таких'фильтров в скважинах, пробуренных о глинистым раствором, в глинистых.песках, а также при повышенном со­ держании железа в подземных йодах.

4 .

Блочные фильтры из пористого бетона не следует устанавливать

в водах,

агрессивных но отношению к бетону.

5.

Применение фильтров из дерева, пластмассы, стеклопласта, а

также блочных из пористого бетона и керамики допускается в скважинах глубиной до I 00-150 м.

6 . В крупногалечных и неустойчивых скальных породах при глубине скважин до 100 м допускается применение фильтров с каркасом из штам­ пованной листовой стали толщиной 4-7 мм с антикоррозийным покрытием.

7. Для приготовления фильтров могут1 применяться сетки квадрат­ ного и гладкого (галунного) плетения. Сетки квадратного и гладкого (галунного) плетения могут изготовляться из латунной проволоки и про­ волоки из нержавеющей стали, кроме того, могут применятъся сетки, игзипованные гофрированные с круглыми отверстиями из пластических масс

8 . Сетки проволочные квадратного плетения из стали марки СГ-З и СТ-5 допускается применять только при устройстве кожухов для гравий­ ных фильтров.

9 . Для фильтров должны применяться материалы, допущенные для этих целей Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министер­ ства здравоохранения СССР,

С Щ { Щ Ш З Ш Е . е д ОЕ Ж В Й Расположение водозаборных сооружений принимают в зависимости

от конкретных местных природных условий, размеров водопотребления ж технико-экономических соображений.

Наиболее широкое распространение в водоснабжении для водозабора подземных вод получили трубчатые к о л о д а .

Можно выделить следующие схемы водозаборов, состоящие из ряда


- 21 -

трубчатых колодцев:

1. Одиночные трубчатые колодцы;

2 . Группы любым образом расположенных взаимодействующих труочатых колодцев;

3 . Группы трубчатых колодцев, расположенных в прямолинейный рад; 4 . Группа трубчатых колодцев, расположенных Г-образно; 5. Группа трубчатых колодцев, расположенных в несколько линей­

ных рядов; 6. Группа трубчатых колодцев, расположенных кольцеобразно;

7. Группа трубчатых колодцев, расположенных рядами. Расположение трубчатых колодцев в системе водозабора, как пра­

вило, является незакономерным, и решается в зависимости от мастных условий конкретной площадки. Трубчатые колодцы объединяются водово­ дами по системе напорных водоводов, самотечных и сифонных.

По водоводам вода водбподьемным оборудованием трубчатого колодца направляется в резервуары, а из резервуаров насосами 2-го подъема вода подается в точки водопотребления.

Основной задачей гидрогеологических расчетов водозаборов явля­ ется определение дебита этих сооружений и понижение уровня вода в во­ доносном пласте в процессе периода эксплуатации сооружений.

Крупные водозаборы эксплуатируются многие года. При длительной эксплуатации и большой отборе воды из подземною водоносного плаота в водоносном пласте происходит, во времени, перераспределение гидро­ динамических условий. Водозаборные сооружения оказывают воздействие

на водоносный горизонт и это влияние распространяется на значительнее расстояние. Возможно изменение качества вода.

Первые года эксплуатации крупных водозаборная сооружена! a ш *

земном потоке происходит перераспределение падюдашаикчбаких условий потока, причем это перераспределение косит неустаногяввшйе». характер s только при сравнительно длительней технически прашлькой шшлуму­ тации крупных водозаборов фияьтрвциойдай йогов подземных аод дхсога лизируется.

В водозаборах, сооружаемых для водоснабжения, определение произ­ водительности и понижения уровня являются основой оценка так н а ш :» - емых зкеплуатациоиных запасов подземных вод в данных иодзогеологаческих условиях. Обычно это решают путем ряда расчетов, дащ вд довательное приближение к наиболее рациональней сжеаэ ж pesgssy екв»

■плуатации водозабора.


- 22 -

Если известна общая потребность в воде, то при определенном коли­ честве скважин, зная их размеры и расстояния между ними, можно путем ряда попыток расчетов найти оптимальное решение, установив возможность получения требуемого количества воды в течение всего расчетного пери­

ода времени

i .

Эта возможность определяется величиной понижения уров­

ня воды

. При этом должно быть выдержано соотношение:

.

j

О ~ О АОП.

При 5 >

$Аоп.

проектируемая производительность водозабора не может

быть обеспечена на весь период эксплуатации, В этом случае необходимо либо увеличить число трубчатых колодцев, уменьшив их дебит, либо рас­ пределить трубчатые колодцы на большей площади.

При ^ < ,!>лоп- производительность водозабора может быть увеличена. При сохранении производительности можно более компактно расположить трубчатые колодцы, уменьшив между ними расстояние.

Теоретически понижение уровня можно допустить равным полной мощ­ ности водоносного горизонта. При этом получим самый большой отбор воды. Практически установлено максимальное допустимое понижение уровня 50-70%

общей мощности пласта.

 

.

 

Допустимое понижение ,5ло/т определяется последующим соотношением:

для напорных вод о пьезометрической поверхностью

 

]$ доп —

~ [(@'3 ~t~0.s)tv

-h а / / нас.

+ л H<p~j

(24)

для безнапорных вод оо свободной поверхностью

 

$'доп ~

(0.5-г-0?) he

A tine*

A hep

(25)

Здесь Ht ж he — первоначальный напор и глубина воды до водоупоря

впункте расположения трубчатых колодцев;

лИнее и л/ihoc - максимальная глубина погружения низа насоса под динамический уровень воды в колодце;

а Нф и a h #

-

потери напора в фильтре трубчатого колодца;

tn

-

мощность напорного пласта.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРИТОКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД К СКВАЖИНАМ - ТРУБЧАТЫМ КОЛОДЦАМ - В ОДНОРОДНЫХ ПЛАСТАХ

Ниже будут разработаны основные расчетные зависимости для оценки вкошгуатационных запасов подземных вод в однородных пластах, при этом будут рассмотрены две задачи.


~ 23 -

3§ШЗ£ - ЩИ веданном суммарном расходе водозабора в целом * де­ бете кандого трубчатого колодца в отдельности, найти величану я,?ше:ш~ ччокохч) горизонта воды в трубчатых колодцах, а также в любой точке во­ доносного пласта за время I , И, в частности, эа весь период эксплу­ атации водозабора t - |жвчетнси.

Вторая - при принятом максимально-допустимом понижении уровня $ - расчета, к концу расчетного периода эксплуатации, найти произ­

водительность водозабора в целом и каждого трубчатого колодца в от­

дельности,

при котором будет достигнуто максимально допустимое пони­

жение

,

Общая

структура расчетных формул имеет вид:

понижение

расход

понижение

расход

 

беайш

вчьй , npTQff

 

 

S - к - V S -

# Г *

.

S м.

л — j r r

t i f t h

b - i )

5 м 3/сут -

ы

А

 

 

 

 

Вапйшшй поток

 

 

 

 

 

6

м

 

 

 

6

М%ут,

(26)

(27)

(28)

(29)

где $

-

понижение динамического

уровня воды

в любой точке

пласта

 

 

с координатами X

и .У

в

любой момент времени

i

В м}

he

-

первоначальная мощность

Водоносного

горизонта

безнапорного

 

 

потока в м;

 

 

 

 

 

 

-

мощность напорного

потока

в м;

 

 

 

О-

-

суммарный суточный

расход

в ч3 всех

трубчатых колодцев

 

 

водозабора;

 

 

 

 

 

 

К- коэффициент фильтрации в м/сут;

Я- гидравлической сопротивление водоносного пласта.

Гидравлическое сопротивление И является безразмерной величиной и определяется для к .ждой гидрогеологической схемы в зависимости от конструкции трубчатых колодцев, расстояния между ниш , коэффициента пьезопроводимости и времени откачки.

Величина Я характеризует собой гидравлическое сопротивление,