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
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; |
|||
(Л - коэффициент конструкции фильтра, который равен для: |
||||
I» |
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; |
|
|
|
|
|
|
1П - |
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,