Проектирование группового скважинного водозабора производительностью 16900 куб.м/сут.

1.6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.6.1. Исходные данные

Для водоснабжения города с числом жителей N=38 000 чел. необходимо запроектировать групповой скважинный водозабор производительностью Q_в=16 900 м³/сут. В качестве источника водоснабжения используется  неограниченный напорный пласт с площадным питанием: q₀=0,0055 м³/(сут∙м²). Важнейшие расчетные параметры пласта:

- мощность М=23 м;

- коэффициент фильтрации К=17 м/сут (0,0002 м/с);

- коэффициент водоотдачи μ=0,27;

- коэффициент пьезопроводности пласта а=1448 м²/сут;

- отметка поверхности земли z_з=176 м;

- отметка статического уровня воды в пласте z_ст=171 м;

- отметка верхнего водоупора z_в1=157 м; 

- отметка верхнего водоупора z_в2=129 м;

- отметка кровли пласта z_кр=152 м.

Водовмещающие породы пласта представлены крупнозернистыми песками с диаметром частиц d=0,6…1,0 мм (d_ср=0,75 мм).Добытая из пласта вода подается в расположенную на удалении 600 м от водозабора приемную камеру с отметкой максимального уровня воды z_к=183 м.

Рис. 1.4. Расчетная схема скважины

1.6.2. Выбор типа водозабора и его расчетных характеристик

С целью экономии средств на строительство и эксплуатацию водозабора в основу его проекта предполагается заложить высокодебитные скважины с d_c=800 мм и предельно допустимым понижением в них уровня воды s=16 м (s≤z_ст-z_кр=171-152=19 м).Производительность одной скважины предварительно намечается Q_с=2450 м³/сут. Тогда число рабочих скважин в водозаборе n_раб=Q_в/Q_с=16 900/2450=7.

Водозабор является элементом системы водоснабжения II категории надежности подачи воды. Поэтому, согласно приведенным выше рекомендациям [5], число резервных скважин в водозаборе при n_раб=7    равно 1, суммарное число скважин водозабора достигает 8. При принятой производительности скважины и характеристике водовмещающих пород пласта тип фильтра, предварительно примем проволочным с двухслойной песчано-гравийной обсыпкой. Допустимая скорость воды на входе в фильтр:

 м/сут.

Длина рабочей части фильтра скважины l_ф=Q_с/(π×d_ф×υ_ф.доп)= =2450/(3,14×0,8×154,3)=6,32 м. С запасом конструктивно принимаем расчетную длину фильтра l_ф.р=10 м. При такой длине фильтра степень несовершенства скважины e=l_ф.р/М=10/23=0,435.

Фильтр примыкает к нижнему водоупору пласта. Тогда при отношении ε=M/r_с=2M/d_с=2×23/0,8=57,5 и коэффициент дополнительного безразмерного фильтрационного сопротивления скважины:

где a и b- показатели степени соответственно равные 2,5 и 1,9 при примыкании фильтра к нижнему водоупору.

Коэффициент безразмерного сопротивления фильтра скважины:

, где А -  параметр фильтрационного сопротивления, приниматься в пределах 8…10 для каркасно-стержневых фильтров с проволочной обмоткой и гравийной обсыпкой;

      М -  мощность пласта в районе действия скважины.

Радиус влияния скважины:

 м, где q₀– площадное питание пласта, равное 0,0055 м³/(сут∙м²). За расчетный примем R=400 м.

1.6.3. Выбор схемы размещения и параметры скважины

Скважины расположены в ряд перпендикулярно основному направлению движения потока. Расстояние между скважинами в ряду примем равным 200; 250; 300 м. тогда безразмерное фильтрационное сопротивление скважин соответственно:

 ;

 ;

 ;

гдеl_с1, l_с2 и l_с3 – расстояния между скважинами в ряду, соответственно равные 200, 250 и 300 м.

Дебет скважин при полученных значениях Ф_с и их число в водозаборе:

 м³/сут ,

;

 м³/сут ,

 ;

 м³/сут ,

 .

Длина сборных водоводов и других коммуникаций между скважинами водозабора L₁=8·200=1600 м, L₂=7·250=1750 м, L₃=7·300=2100 м. При этом учитывалось, что число рассматриваемых участков в водоводе на единицу меньше общего числа скважин в водозаборе, которое для сооружения II категории надежности  на единицу больше n_раб.

Из полученных данных следует, что при увеличении расстояния между скважинами с 200 до 250 м общая длина межскважинных коммуникаций (водовод, линии энергоснабжения, связи и дороги) увеличивается на 200 м, а число скважин в водозаборе сокращается на 1. Стоимость строительства и эксплуатации одной скважины больше стоимости 200 м водовода, что подтверждается сводным сметным расчетом (гл.5). При переходе от расстояния между скважинами, равного  250 м, к расстоянию  300 м число скважин на водозаборе не уменьшается, а протяженность межскважинных коммуникаций увеличивается на 400 м. Принимаем расстояние между скважинами l_c=250 м .

Диаметр обсадной трубы и фильтра скважин примем исходя из условий установки в них насосов, откачивающих 2500 м³ воды в сутки      (104 м³/ч ). Наиболее подходят для этого насосы ЭЦВ10–120–60. Диаметр двигателя насоса d_дв=230 мм, длина двигателя l_дв=1343 мм, диаметр водоподъемной колонны d_в.к=120 мм, напор насоса в оптимальном режиме работы – 50…70 м.

Диаметр обсадной трубы:

 мм, где d- допускаемый размер щели между обсадными трубами и двигателем насоса, равный 25 мм.