Водозаборные сооружения

Копия печать водозабор.dwg

Геологический разрез и конструкция фильтра
Параметры обсадных колонн
Фильтр ТП 6Ф.2В трубчатый с проволочной обмоткой
диаметр фильтра 182 мм
Геологический разрез разведочно- эксплуатационной скважины М 1:100
геологический разрез
разрез насосной станции
план насосной станции
герметичный оголовок
ПГУ Кафедра водоснабжения и водоотведения
Скважинный водозабор
Герметичный оголовок М 1:10
Труба стальная электросварная прямошовная ГОСТ 10704-76* ø114*7
Труба стальная электросварная прямошовная ГОСТ 10704-76* ø89*4.5
Насос центробежный погружной Q = 65м³ч
с электродвигателем мощностью N = 18
кВт и числом оборотов n = 2850 обмин
Границы зон санитарной охраны: 1-ый пояс - 30м 2-ый пояс - 429м 3-ый пояс - 2049м
Генплан местности М 1:2500
Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем фланцевая dу=100мм
Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем фланцевая dу=80мм
Клапан обратный поворотный dу=100мм
Манометр с верхним пределом изм. 0
мПа ТУ25.02.180335-84
Кран трехходовой натяжной муфтовый dу=15мм
Счетчик-расходомер dу=100 мм
ЭЛСИ-Т-2000-М1-100-Б
Кран проб. спускной стальной dу=15мм
Труба стальная электросварная прямошовная ГОСТ 10704-76* ø225
Переход концентрический стальной 218*9-108*4

Копия печать водозабор.doc

Полоцкий государственный университет
Кафедра водоснабжения и
Пояснительная записка
на тему: «Водозаборные сооружения»
Данные для выполнения курсового проекта4
Расчёт скважинного водозабора5
1Определение требуемого количества скважин5
2Определение расчетного понижения уровня воды в скважине6
Выбор и разработка конструкции скважины8
Выбор и разработка конструкции водоприемной части скважины9
Проектирование сборных водоводов12
Подбор насосного оборудования14
Оборудование насосной станции20
Зоны санитарной охраны21
Список используемой литературы23
В данном курсовом проекте нужно запроектировать водозаборное сооружение.
Водозаборные сооружения являются одним из наиболее важных элементов системы водоснабжения обуславливающим эксплутационную надежность всей системы и ее технико-экономические показатели. Поэтому проектирование водозаборных сооружений должно осуществляться с использованием современных методов расчета водоприемных устройств применением прогрессивных конструкций и технологий производства строительных работ.
Использование подземных вод для водоснабжения определяется условиями формирования и залегания различных категорий подземных вод: характеристикой водоупоров и кровли водоносных пластов их мощностью; составами и свойствами водовмещающих пород спецификой формирования водоносных горизонтов особенностями источников их питания.
По условиям залегания и формирования подземных вод различают артезианские хорошо прикрытые мощными водонепроницаемыми кровлями и залегающими на значительных глубинах и грунтовые воды залегающие обычно на небольших глубинах в аллювиальных отложениях. По гидравлическим характеристикам подземные воды различают как напорные при которых статический уровень воды в пробуренной скважине устанавливается выше кровли водоносного пласта и безнапорные при которых статический уровень воды ниже границы кровли водоносного пласта прикрывающей водовмещающую породу.
В зависимости от конкретных условий для добывания подземных вод могут применяться: водозаборные скважины шахтные колодцы горизонтальные или лучевые водозаборы каптажи родниковых вод. Состав сооружений водозаборов определятся глубиной залегания мощностью водообильностью и геологическим строением водоносных горизонтов а также гидравлическими и санитарными характеристиками подземных потоков требуемой производительностью водозабора и технико-экономическими показателями.
Проектирование скважинного водозабора начинаются с построения проектного геолого-технического разреза.
Скважины сооружаются возможно ближе к объекту водопотребления на относительно низких отметках земли. Площадка строительства должна обеспечивать возможность наилучшего питания эксплуатируемого водоносного пласта располагаться на устойчивых и незатапливаемых участках. Скважины предназначенные для хозяйственно-питьевого водоснабжения должны размещаться за пределами территории промышленных предприятий и выше жилой застройки.
Выбранный водоносный пласт должен обеспечивать получение воды в требуемом количестве необходимого качества.
Данные для выполнения курсового проекта
Данные по геологическому разрезу разведочной скважины приведены в табл.1.
Таблица 1. Данные по геологическому разрезу
Гравий средний (водоносная порода)
Фракционный состав водоносной породы:
Характеристика водоносного горизонта и разведочной скважины:
Отметка статического уровня –202 м
Понижение уровня – 53 м
Потребность заказчика в воде – 2600м3ч
Расстояние от ОС до площадки водозабора – 23 км
Расчёт скважинного водозабора
1Определение требуемого количества скважин
В начале расчёта курсового проекта определяем требуемое количество скважин формуле (1):
где Qтр – потребность заказчика в воде (из задания) м3ч;
Qскв – дебит скважины (из задания) м3ч.
Полученное значение округляем до целого числа в большую сторону. Поэтому скв . Т.е. из расчёта следует что должно быть 5 основные скважины. По СНиПу определяем количество резервных скважин в зависимости от числа основных. Отсюда скв.
Общее количество скважин будет равно:
При принятых 5 скважинах дебит каждой из них определяем по формуле (3):
Расчётный дебит равен
2Определение расчетного понижения уровня воды в скважине
Далее определяем расчетное понижение уровня воды в скважине. Для этого определяем удельный дебит по формуле (4):
где Qскв – проектный дебит скважины м3ч;
S – проектное понижение м.
По удельному дебиту и дебиту скважины определяем расчетное понижение Sрасч:
Отсюда расчётное понижение равно
Далее определяем допустимое понижение для напорного водоносного пласта по формуле (6):
где: Н – разность между статическим уровнем воды в скважине и подошвой водоносного пласта м;
ΔНн – максимальная глубина погружения насоса под динамический уровень в скважине (ΔНн = 5 – 10 м);
ΔНф – потери напора в скважине на входе в фильтр ( ΔНф = 05 – 15 м);
m – мощность водоносного пласта м.
При этом должно выполняться условие (7):
Проверяем условие (7):
Условие выполняется.
Далее определяем расчетную отметку динамического уровня по формуле (8):
где Нст. – отметка статического уровня воды в скважине м.
Выбор и разработка конструкции скважины
Конструкцию разведочно-эксплутационной скважины определяем с учётом гидрогеологических условий способа бурения требований эксплуатации и санитарной охраны источника и сооружений.
Для проектируемого водозабора выбираем роторное бурение из-за большой глубины залегания водоносного пласта.
У разведочно-эксплуатационной скважины выделяем следующие основные элементы и характеристики конструкции (рис.1):
глубина скважины – Нскв = 1199 м;
длина кондуктора – Нконд = 40 м;
количество колонн обсадных труб – nк = 2;
диаметр кондуктора – Дконд = 377 мм;
диаметр эксплуатационной колонны – Дк = 273 мм;
вход башмака эксплуатационной колонны в водоносный слой –3м;
глубина спуска колонн – Нк =1003 м;
Рис. 1. Схема конструкции скважины при роторном бурении
Выбор и разработка конструкции водоприемной части скважины
Нормальная эксплуатация скважины зависит в основном от конструкции и состояния именно водоприемной части.
Так как водоносную породу составляет гравий средний то проектируем фильтровую приёмную часть.
Основное назначение фильтра заключается в предохранении водоносного горизонта от обрушения а также в пропуске воды без механических примесей.
Тип фильтра и его конструкцию выбираем в зависимости от характера и гранулометрического состава водоносных пород согласно СНиП 2.04.02-84 табл.1 приложения 2 [1]. В соответствии с заданным грунтом выбираем пункт представленный в таблице 2.
Таблица 2. Выбор фильтра
Породы водоносных пластов
Типы и конструкции фильтров
Гравий гравелистый песок с преобладающим размером частиц 2-5 мм (более 50% по массе)
Фильтры стержневые и трубчатые с водоприёмной поверхностью из проволочной обмотки или штампованного листа из нержавеющей стали. Фильтры штампованные из стального листа толщиной 4 мм с антикоррозийным покрытием спирально-стержневые.
В данном курсовом проекте выбираем фильтр трубчатый с проволочной обмоткой. Данные по фильтру приведены в таблице 3.
Таблица 3. Параметры фильтра
Типовой размер секции фильтра
Внутренний диаметр мм
Размеры фильтра определяем исходя из условий создания допускаемых скоростей движения воды при поступлении ее из водоносного пласта в скважину. Для этого должно выполняться условие (9):
где Qрасч – максимальный расчетный расход воды забираемый из скважины м3сут;
F – площадь фильтрующей поверхности фильтра м2
Дф – диаметр фильтра м;
Vф – допустимая входная скорость фильтрации мсут.
Допускаемую скорость фильтрации Vф мсут определяем формуле (12):
где Кф – коэффициент фильтрации мсут; принимаем для гравия среднего Кф = 100.
Определяем допустимую скорость фильтрации:
Находим максимальный расчетный расход воды:
Из формулы (9) определяем минимальную площадь поверхности фильтра:
Следовательно минимальную длину фильтра находим по формуле (13):
По формуле (11) площадь фильтрующей поверхности равна:
После расчетов полученный результат увязываем с мощностью водоносного пласта. Так как мощность водоносной породы 216м а длина фильтрующей части 72 м то фильтр устраиваем с глухими участками.
Далее находим размеры проходных отверстий фильтров по таблице СНиПа. Для этого нужно определить коэффициент неоднородности пород водоносного пласта по формуле (14):
d10 d60 – размеры частиц мельче которых в составе пород водоносного пласта содержится соответственно 10 и 60 %.
Значит размеры проходных отверстий для фильтра с проволочной обмоткой равны 125d50. Т.е.
Где d50 – размеры частиц мельче которых в составе пород водоносного пласта содержится соответственно 50 %.
Схема установки фильтра с указанием основных размеров представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема установки фильтра.
Проектирование сборных водоводов
Т.к. ранее в данном курсовом проекте было принято 5 рабочие и 2 резервная скважины то в этом случае принимаем линейный ряд расположения скважин. Для надёжности выбираем кольцевую систему.
Расстояние между скважинами L принимаем в зависимости от радиуса влияния скважин R который для гравия среднего принимаем 600м и рассчитываем по формуле (15):
Т.о. получаем L = 2×600 = 1200 м.
Расстояние между двумя параллельно идущими водоводами принимаем по ГОСТу. В данном курсовом проекте выбираем l=17 м.
Схема принятого сборного водовода представлена на рис. 3.
Далее выполняем начальное потокораспределение (рис. 3). При подборе диаметров сборных водоводов ориентируемся на то чтобы расчетные скорости движения воды были в пределах 04 – 07 мс для диаметров от 100 до 400 мм. Применяем полимерные трубы.
При выполнении гидравлического расчета водовода выделяем условно резервные расположение которых ближайшее от узла очистных сооружений. Далее в гидравлическом расчете водоводов эти скважины не учитываем.
Расчётная схема сборного водовода после гидравлического расчёта представлена на рис. 4.
Рис. 3. Схема сборного водовода.
Рис. 4. Гидравлический расчёт
Подбор насосного оборудования
Для подбора насосного оборудования определяем необходимый напор насоса для каждой скважины по формуле (16):
где – геометрическая высота подъема воды (разность отметок излива воды на очистных сооружениях и динамического уровня воды в скважине) м; отметку излива воды на очистных сооружениях условно принимаем на 40м выше отметки земли в месте расположения площадки очистных сооружений.
Отметка излива равна из=1020+40=1060 м.
– потери напора в водоподъемной трубе насоса м; определяем по табл. Шевелева в зависимости от подачи насоса диаметра водоподъемной трубы насоса и глубины погружения насоса;
– длина водоподъемной трубы км;
– коэффициент учитывающий местные сопротивления в водоподъемной трубе;
– потери напора по длине водовода от водозаборной скважины до очистных сооружений м; определяем по данным гидравлического расчета.
– потери напора на преодоление местных сопротивлений м; принимается равным 10% от потерь напора по длине.
Абсолютная отметка динамического уровня воды в скважине:
В зависимости от требуемого напора для каждой скважины подбираем марку насосного оборудования обеспечивающего требуемые расход и напор. Подобранные насосы приведены в таблице 4.
Таблица 4. Марки насосного оборудования
Марка принятого насоса
Примечание (гашение напора м)
Оборудование насосной станции
Над устьями водозаборных скважин устраиваем павильоны 52х34м в которых размещаем оголовок ОГ-101 электродвигатель ПЭДВ185-235 при установке горизонтального центробежного насоса ЭЦВ10-65-65 аппаратуру для отопления пуска измерения уровня воды в скважине ее расхода автоматизации и часть напорного трубопровода на котором устанавливают задвижки обратный клапан вантуз кран для отбора проб воды на анализ и трубопровод промывной воды с задвижкой необходимый для сброса воды при пуске и промывке скважины. Павильон проектируем надземным.
Размеры здания насосной станции в плане принимаем из условий размещения в нем оборудования и аппаратуры с обеспечением нормальных проходов для персонала службы эксплуатации водозабора.
Напорные линии оборудуем аппаратурой для замера расходов воды и по защите скважин и водоводов от гидравлических ударов.
Для контроля и управления скважины оборудуем водомером для измерения расхода воды электроуровнем для измерения уровня воды в скважине манометром для оценки давления на насосе.
Для монтажа и демонтажа оборудования скважин применяем грузоподъемные устройства. Монтаж и демонтаж секций скважинных насосов предусматриваем через потолочный люк павильона.
Напорный трубопровод определяем из условий таблицы 5:
Предельные скорости для принимаемых диаметров труб
По таблице Шевелёва принимаем:
Напорный трубопровод:
Зоны санитарной охраны
Зоны санитарной охраны имеют три пояса.
I пояс зоны санитарной охраны – зона строгого режима. Согласно СНиП2.04.02-84 радиус этого слоя принимаем равным 30 м т.к. водоносный пласт относится к категории защищенных.
Радиус II пояса определяем по формуле (18):
Qв – производительность водозабора м3сут;
Qв=260·24=6240(м3сут)
Т – время за которое попавшие в водоносный пласт микробные загрязнения не должны достигнуть скважины (принимается равным 400 сут);
т – мощность водоносного пласта м;
– коэффициент водоотдачи водоносного пласта (принимается по СНиП 2.04.02-84); в данном курсовом проекте принимаем = 02.
Получаем радиус второго пояса равный
Радиус III пояса определяем также по формуле (17) только с учётом предохранения от загрязнения в течение всего времени эксплуатации скважины т.е. Т=25 лет=9125сут.
В данном курсовом проекте запроектировали скважинный водозабор на потребность заказчика в воде 260 м3ч. Забор воды осуществляется из подземных источников. В состав водозаборных сооружений входит 5 основные и 2 резервная скважины. Дебит каждой равен 560м3ч расчетный равен 52м3ч.
Исходя из заданных условий для бурения приняли роторный способ. Глубина скважины составляет 1199м. Принята эксплуатационная труба диаметром 273мм и кондуктор 377мм.
Для установки принимаем насосы марки ЭЦВ 10-65-65 и ЭЦВ 8-65-65. Фактический напор при расходе 52м3ч будет равен 75м и 60 м. Диаметр эксплуатационной трубы позволяет установку данных насосов.
К устройству приняли трубчатый фильтр с проволочной обмоткой.
Над скважинами разместили павильоны насосных станций I-го подъема.
Вокруг водозаборных скважин предусмотрели 3 зоны санитарной охраны в целях обеспечения санитарно-эпидемиологической надежности трубопроводов.
Список используемой литературы
СНиП 2.04.02 – 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат 1985. 120с.
Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учебник для вузов-3е изд. перераб. и доп.- М.: Стройиздат 1982.
Карасев Б.В. Насосы и насосные станции - Мн.: «Вышэйшая школа» 1979.