Проектирование водозаборных скважин

      Подача  одного рабочего насоса

       .

      Напор насоса

      

      где Н_г - геодезическая высота, м;

       ,

      где Zmin.вс - минимальная отметка воды во всасывающем отделении берегового колодца; Zmin.вс = Z'₁;

      ∑hб._к-о._с - суммарные потери напора при движении воды от берегового колодца до очистных сооружений, м;

      ∑hб._к-о._с = 1,1h_дл = l,lAKl(q_{расч.водоз})²;

      1,1 = коэффициент, учитывающий местные потери напора

      

      Принимаем две нитки водовода и задаемся скоростью v_b = 0,8 м/с

      

      Принимаем стандартный d_B = 0,2 м, при этом диаметре фактическая скорость в водоводе v_b = 0,92 м/с, что находится в рекомендуемых пределах. Зная d_B, длину водовода l =233 м, определяем потери напора

       .

      Получим напор насоса

      

      По  напору и расходу подходит насос  марки Д2000-21 с диаметром колеса D=460 мм, η= 86%, мощностью насоса N = 100 кВт, мощностью электродвигателя N эл ⁼ 55 кВт.

      Установочная  мощность на насосной станции I подъема

Nуст = n∙N_эл.+N_эл.рез.=2∙55+55=165кВт. 
 
 

3. Расчет  водозаборного сооружения для захвата  подземных  вод.

 

       Выбор места расположения  скважин

      Участок выбираем согласно требованиям СНиПа 2.04.02-84, с учетом санитарных требований, возможности организации зоны санитарной охраны, удобства обслуживания водозабора, присоединения скважин к водопроводной сети, устройства водопроводных сооружений и др.  Выбираем место выше населенного пункта, вне зон возможного загрязнения.

      В соответствии с выбранными сооружениями принимаем следующую схему водоснабжения: забор воды группой скважин - поступление  воды по сборным водоводам в резервуар  чистой воды - подача насосной станцией II подъема по водоводам воды в водонапорную башню – далее в сеть. 

      Расчет  скважин

      Выполняем расчет скважин в следующей последовательности:

           - определяем дебит одиночной скважины и допустимое понижение 
           уровня подземных вод;

           - определяем число скважин с учетом их взаимодействия для обеспечения потребителей необходимым количеством воды;

            - выбираем тип фильтра и делаем его расчет;

    - определяем понижение в скважинах в соответствии с принятыми между ними расстояниями;

             - подбираем оборудование для подъема воды из скважин.

     Определение дебита одиночной  скважины и допустимого  понижения

      Дебит   совершенной   скважины,   заложенной   в   напорном   пласте, определяем по формуле

                                           ,

      где К_ф - коэффициент фильтрации, м/с; m - мощность водоносного пласта, м; R - радиус депрессионной воронки, м;

       ,

      где а - коэффициент пьезопроводности, характеризующий скорость распределения давления в водоносном пласте, м²/сут;

      t - время откачки воды из скважины за период эксплуатации; принимаем нормативное t = 25 лет;

      

      где г - радиус скважины, принимаемый равным 0,1м.

      Допустимое  понижение S_доп при заданном (нормативном) времени эксплуатации скважины (25лет), предположив, что дебит скважины Q соответствует проектируемому водопотреблению, то есть Q = Q_{max сут} ⁼ 700 м³/сут, тогда

      

      

      Определение числа скважин

      Дебит скважин с учетом взаимодействия вычисляют по формуле

      

      где α - коэффициент взаимодействия, принимают  в зависимости от расстояний между  скважинами (приложение 1). Для принятого  расстояния между скважинами l = 30 м (приложение 2), а = 0,53.

      Тогда

      

      Число скважин

       .

      Принимаем n = 2, тогда фактический дебит одной скважины

      

      Проверяем   водозахватывающую   способность   водоприемной   части скважины при полученном дебите Q_факт. = 350 м³ / сут.

      В соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02-84 и характеристикой водоносной породы (среднезернистые пески с преобладающей крупностью частиц от 0,25 до 0,5 мм) имеем сетчатый фильтр, наружный диаметр которого

         ,

      где lр.ч. - длина рабочей части фильтра;

      l_р.ч. = (0,8...0,9)m = 0,8 • 11,6=9,28 м;

      v_ex -скорость входа;

      

      При круглосуточной работе скважины часовой  расход равен

      

      Тогда

        

      Полученный  диаметр меньше допустимого 0,3 м.

      Принимаем стандартный диаметр 150 мм, исходя из условия производства работ и конструкции скважины.

      

      Число рабочих скважин

      n =700/662,2=1,05 принимаем n_раб = 2скв.

      Фактический дебит при двух рабочих скважинах

        

      Принимаем стержневой фильтр(каркасы) , марка фильтра ТП - 6Ф2В,    D_Hap=168 мм, d_BH = 152 мм, скважность 13,5%,  (Приложение 13). 

     Определение понижения уровней  в скважинах

      Понижение уровня для группы взаимодействующих  скважин зависит от расстояний между  ними

       .

      Расстояние  между скважинами в первом приближении  принято 25 м. Понижение в каждой скважине и суммарное (максимальное) понижение в центральной скважине при n=2 взаимодействующих скважин определяют по приведенной формуле в зависимости от расчетной схемы

       ,

      где Q₁ - Q₃ - дебиты скважины; Q = 350 м³/сут; r_о - радиус скважины, м;

      r_2-1 - r_{3-1 -} - расстояния от центральной скважины до скважины, в которой       определяется понижение, м.

      

      S_max =2,57 м < S_доп = 15,7 м 
 

     Подбор  оборудования для  подъема воды

      Часовую подачу насоса принимают равной фактическому часовому расходу скважины, то есть

      

      Напор насоса определяем по высотной схеме:

       ;       

      Вода  из скважин насосами подается в резервуары, расположенные на отметке z = 99 м. Статический уровень воды в скважине находится на глубине

С= 14 м от поверхности земли.

      Расчетные уровни воды в резервуаре при глубине  воды:

       ;

       ;

       .

      Отметка динамического уровня в скважине

       .

      Геодезическая высота подъема

       .  

      Для определения ∑h необходимо вычислить диаметр и потери напора в сборных водоводах, по которым транспортируют воду от скважин к РЧВ. Принимаем сборные водоводы из стальных труб в две нитки. Скорость в сборных водоводах v= 0,7- 1 м/с, минимальный диаметр 100 мм Принимаем одну резервную скважину.

      Расчет  сборных водоводов сводим в таблицу 3.10.

      Таблица 3.10

      Определение диаметров и потерь напора в сборных  водоводах

 

        Напор насоса для скважины

      

      При подаче воды из скважины в водонапорную башню с Нб = 25 м напор насоса будет равен

       .

      По  расчетным параметрам    Q_H =52,1 м³/ч, Н=46,75 м подбираем насос марки ЭЦВ6 - 63 – 50. 
 
 
 
 

    СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сомов,  М.А., Водоснабжение. / М.А. Сомов, М.Г.  Журба. -  М.: ИАСВ, 2008. – 542 с. 

2. Смагин, В.Н., Курсовое и дипломное проектирование по  сельскохозяйственному водоснабжению. /В.Н. Смагин, К.А. Небольсина, В.М. Беляев - М.: Агропромиздат, 1990. – 236 с.  

3. Уссаковский.  Водоснабжение и водоотведение в сельском хозяйстве.

/ В. М. Уссаковский. - М.: Колос, 2002. – 205 с.

4. СНиП 2.04.02-84* (поправки 2000г.) Водоснабжение наружные сети      М.: Стройиздат, 2000.

5. Шевелев, Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. /Ф.А. Шевелев,  А.Ф. Шевелев А. Ф. -  М.: Стройиздат, 1984. – 117 с.