Водозаборные сооружения. Гидрогеологические характеристики поверхностного водоисточника. Определение производительности водозабора

,

Введение

Водозаборные сооружения являются головными в централизованной системе водоснабжения и от их работы зависит надежность работы всей системы. Водозаборные сооружения должны обеспечивать забор из водоисточника расчетного расхода воды, не нарушая при этом требований по охране природного и рациональному использованию природных ресурсов.

Целью курсового проекта являлось получение студентами практических навыков решения сложных инженерно-технических задач по использованию подземных вод для централизированного  хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Основные технические решения проекта соответствуют требованиям действующих нормативных документов и обоснованы необходимыми расчетами.

1.  Исходные данные

1. Графическая часть: топографический план населенного пункта М 1: 50000

2. Данные по городу:

а) Город «В»

б) Население города 106500 человек в) Потребление города- 50682м³/сут

3. Подземные водозаборы:

а) порода водоносного пласта – пески среднезернистые б) коэффициент фильтрации – 12 м/сут, в) кривая грансостава №6

г) мощность водоносного пласта – 8м, д) мощность покровных отложений – 0.5 м (суглинок), е) водоупор – глина.

ж) длина от реки до колодца (L)- 40м.

з) Процент водоснабжения от общего потребления- 30%=15204 м³/сут

4.  Гидрогеологические характеристики поверхностного водоисточника:

а) расход воды 5.6 м³/с, б) средняя скорость течения 0.69 м/с, в) форма русла «Б»*, г) глубина в реке: средняя – 1.6 м, максимальная – 2.3 м, д) уровень воды над нулем графика: минимальный – 8.12 м, макс – 9.98 м, е) толщина льда – 1.1м, ж) мутность 805 мг/л.

з) Процент водоснабжения от общего потребления- 70%=35477 м³/сут

* Б- асимметричная форма русла с крутым вогнутым и пологим выпуклым берегами, максимальные глубины вблизи крутого берега.

2. Определение производительности водозабора

Производительность водозабора должна обеспечивать потребность населенного пункта в воде в сутки максимального водопотребления и  учитывать расход воды на собственные нужды станции водоподготовки, которые при повторном использовании промывных вод составляет 4% от  количества воды, подаваемой потребителем.

- потребность населенного пункта в воде в сутки максимального водопотребления равная:

где N – расчетное число жителей,

q_норм  - норма водопотребления жителями города, 280 лит/сут

- Коэффициент суточной неравномерности равный 1.1

- Расход промышленных предприятий равный 10605 м³/сут

- расход воды на поливку улиц равный 5325 м³/сут

- расход воды на собственные нужды равный:

Расчетная производительность водозабора:

Для условий курсового проекта принимается, что из подземного водоисточника обеспечивается только 30% от суммарного водопотребления. Оставшиеся 70% забираются из поверхностного водоисточника с помощью водозабора поверхностных вод.

Таблица измерений                                                                                                                               Таблица 1

Расход	м3/сут	м3/час	м3/с	л/с
	50682	2111.75	0.586	586
	35477	1478.22	0.4102	410
	15205	633.53	0.1758	175.8

3. Проектирование водозаборных сооружений подземных вод

3.1 Схематизация гидрогеологических данных

Водоносный горизонт был принят однородным. Условия питания и движения подземных вод соответствовали наиболее неблагоприятному зимнему периоду, для которого режим движения считался стационарным, а  условия инфильтрации определены с учетом промерзания водотока на прибрежных мелководных участках. Дно реки для условий курсового проекта считалось незаилеваемым. Глубина воды в реке усреднялась по всей ее ширине как средневзвешенная. Расчетная схема водозаборов подземных вод приведена на рис.1.

При эксплуатации подземных вод долина реки являлась основным источником питания водоносного горизонта. В процессе схематизации условия инфильтрации из реки были значительно упрошены. При этом река, глубина воды в которой меньше мощности водоносного горизонта, была заменена на реку, прорезающую водоносный горизонт до водоупора и имеющую совершенную гидравлическую связь поверхностных и подземных вод. Фильтрационное сопротивление подрусловой области учитывалось с помощью дополнительного слоя, на величину которого удалялась от водозабора гидравлически совершенное русло.

3.2 Обоснование типа и схемы расположения водоприемных сооружений

В качестве водозаборных сооружений подземных вод были выбраны шахтные колодцы исходя из геологических и гидрогеологических условий и прежде всего от мощности и глубины залегания водоносного пласта. Схема расположения водоприемных сооружений в плане была выбрана линейной с центральным расположением водосборного резервуара, для обеспечения расчетной производительности водозабора при минимальных затратах, включая затраты по устройству протяженных коммуникаций водозабора (сборные водоводы, дороги, линии электропередач). Схема расположения приведена в графической части курсового проекта.

Водозаборные сооружения были размещены вдоль берега на расстоянии определенном по требованиям в зависимости от интенсивности береговых деформаций, бактериального загрязнения воды в реке и состава пород водоносного пласта.

Разрез пласта                                                                                                                 Рисунок 1

Мощность подрусловой зоны:

- мощность водоносного пласта, 8м

- средняя глубина в реке, 1,6м

Параметр учитывающий инфильтрацию из русла:

Расстояние от уреза реки до оси водозабора:

- расстояние от берега реки до оси водозабора, 40м

3.3 Гидрогеологические расчеты

Основной задачей гидрогеологического расчета является обоснование количества колодцев и схемы их планового расположения, при которой понижение в водозаборе не будет превышать допустимого понижения. Так как используемые в настоящее время расчетные зависимости, устанавливающие связь понижения уровня подземных вод от производительности водозабора и его конструктивных особенностей, не позволяли однозначно определить требуемое количество колодцев и расстояние между ними, то гидрогеологические расчеты шахтных колодцев производились методом последовательного приближения.

Все гидрогеологические расчеты производились для наиболее производительных водозаборов, располагаемых вблизи поверхностных водоисточников, минимальный расход которых значительно превышал производительность водозабора.

Основной зависимостью для определения расчетного понижения уровня подземных вод являлась следующая формула:

S_o = S_доп = h_e – (0.3÷0.5)· h_e + Δh_ф + h_n, где h_e – естественная величина водоносного горизонта,

Δh_ф - гидравлические потери в приемном фильтре,

h_n - заглубление насоса под динамический уровень (принята