<<
>>

§ 2. Состав проектно-сметной документации и расчеты по скважине

Проект эксплуатационной водозаборной скважины или разведочно-экс- плуатационной состоит из пояснительной записки с проектным геолого- техническим разрезом. В пояснительной записке выделяются общая и специальная части.

В общей части приводятся данные о географическом и административном положении участка размещения скважины, расчет водопотребления, сообщаются краткие сведения по гидрогеологическим и санитарным условиям района работ.

Потребное количество воды определяют по числу водопотребителей и нормам водопотребления.

Число часов работы водозабора в течение суток принимают в зависимости от ожидаемой водоотдачи и условий эксплуатации, допустимого понижения уровня при откачке и характеристики проектируемого к установке насоса. Нормальная продолжительность работы водозабора составляет 16-22 ч в сутки. Для потребителей, не допускающих перерыва в подаче воды, или при наличии резервных скважин продолжительность непрерывной работы принимается равной 24 ч. Производительность водозабора определяется в зависимости от системы водоснабжения [4].

1. При системе хозяйственно-питьевого водопровода с одним подъемом воды и водонапорной башней:

q = Q/T, (2)

где q-производительность водозабора, м3/ч; б-максимальный суточный расход воды, м3/сут; Г-принятое число часов работы водозабора в течение суток.

2. При системе водопровода с одним подъемом без водонапорной башни производительность водозабора должна обеспечивать подачу максимального часового расхода на хозяйственно-питьевые нужды:

q = q ішіх, (3)

где qmax - максимальный расход воды, м3/ч.

Для водопроводов малой производительности (до 1000 м3/сут) максимальный часовой расход (їтах = Є/24К2, (4)

где -коэффициент часовой неравномерности (принимается по [4] в зависимости от благоустройства зданий, режима работы предприятий, числа жителей в населенных пунктах).

3.

При системе хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснаб- жения с одним подъемом воды производительность водозабора должна обеспечивать подачу наибольшего часового расхода на хозяйственно-пить- евые нужды одновременно с потребным расходом на пожаротушение: (5)

Ч = «шах + 3,6(2, где qn-норма расхода воды на пожаротушение, л/сут (согласно [16] расчетный расход воды на наружное пожаротушение для населенных пунктов с числом жителей от 50 до 500 человек принимается 5 л/с, до 10 тыс. человек-10 л/с при продолжительности пожара 3 ч независимо от степени огнестойкости зданий).

4. Когда запас воды на случай пожаротушения предполагается хранить в подземных резервуарах при станции второго подъема или в других запасных емкостях, потребная производительность водозабора с учетом пополнения пожарного запаса воды определяется как: (6)

q = Q/24+Wn.3/T, где WU3-объем неприкосновенного противопожарного запаса воды, м3; Г-продолжительность пополнения пожарного запаса (согласно [16] для насосных пунктов и на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям А, Б, В, принимается 24 ч, для категорий Г и Д-36 ч).

С целью правильной и квалифицированной проверки специальной части пояснительной записки, в которой обосновываются расчетные параметры водозаборной скважины, целесообразно привести типовую методику расчета элементов конструкции скважины и ее взаимодействия с близлежащими действующими скважинами.

Конструкция скважины определяется рядом факторов: глубиной залегания кровли водоносного горизонта, намеченного к эксплуатации, и его мощностью, расчетными величинами дебита и динамического уровня и др.

Эксплуатационный диаметр скважины принимается в зависимости от типа водоподъемного оборудования и глубины его погружения.

Длину рабочей части фильтра в напорных водоносных горизонтах мощностью до 10 м следует принимать равной мощности пласта, в безнапорных горизонтах-мощности пласта за вычетом эксплуатационного понижения уровня воды в скважине (фильтр должен быть затоплен).

В водоносных горизонтах мощностью более 10 м длину рабочей части фильтра для уменьшения гидравлических потерь за счет несовершенства скважин следует принимать равной 0,7-0,8 мощности пласта [16].

Для оценки правильности выбранной длины рабочей части фильтра необходимо провести расчет пропускной способности фильтра (2ф, м3/ч) (7)

бф = где /0- принятая длина рабочей части фильтра, м; d- наружный диаметр фильтра, мм; а-эмпирический коэффициент, зависящий от гранулометрического состава породы водоносного горизонта и определяемый по табл.

7. Порода

к, м/сут Песок: мелкий средний крупный Гравий

2-5 6-15 16-30 31-70

90 60 50 30

Примечание. Значения коэффициента а получены исходя из средних величин коэффициентов фильтрации, характеризующих соответствующие породы, и допустимой входной скорости, определенной по эмпирической формуле v = 65 \/к, где к-коэффициент фильтрации водоносного пласта. При других значениях к величина коэффициента а определяется интерполяцией:

Q = 3600ndl^3v, (8)

где rf-диаметр фильтра, м; Z-длина рабочей части фильтра, м; ^-коэффициент скважности фильтровой сетки (0,3-0,4); v-допускаемые скорости, м/с, входа воды в скважину со значениями диаметра 60% зерен пород соответственно, мм: < 1 - 0,002, < 0,5 - 0,001, < 0,25 - 0,0005.

Типы фильтров определяются составом и состоянием водовмещающих пород.

Для определения обеспеченности водозабора подземными водами и возможности отбора воды с расчетной производительностью в пояснительной записке проекта рассчитывается величина понижения уровня (S) воды в скважинах, которая должна быть меньше допустимой: (Saon :S) <

^ ^доп•

Для безнапорных вод

?доп = (0,5 4-0,7) h2 — А/інас. (9)

Для напорных вод

5Доп = Н2 - [(0,3 4-0,5) т + АД нас ], (10)

где h2 и Н2 -соответственно первоначальная глубина залегания воды до водоупора (в безнапорных пластах) и напор (в напорных пластах) в пункте расположения скважины, м; А/інас и АЯнас-максимальная глубина погружения насоса под динамический уровень в скважине для безнапорных и напорных скважин; т-мощность напорного пласта, м.

^доп — 0,4/І2 > SflOn = Н2 .

(11) 43

Для безнапорных и напорных вод укрупненно можно принять: Расчет величины понижения уровня воды S производится по ряду формул в зависимости от принятых условий.

1. В районе заложения проектируемой скважины имеется одна скважина, принимаемая за опорную, с известными параметрами откачки. Для безнапорных вод по формуле Дюпюи

S = S, Q/Q,, (12)

где -понижение уровня в существующей скважине при дебите Q, м; б-проектируемый дебит, м3/ч; Q, -дебит существующей скважины, м3/ч.

Для напорных вод по формуле Альтовского

igs = eгде а и параметры, определяемые на данных опытных откачках при двух понижениях уровня:

Qi-Qi lgS2-lgSi

0t = e1-pigS1. (15)

Здесь Qit Q2-дебиты скважины по данным откачки при первом и втором понижениях уровня, м3/ч; Sl, S2- первое и второе понижения уровня воды при откачке, м.

Формула Альтовского применима при условии, что удельный дебит q1 при S1 больше удельного дебита q2 при S2, а также Sl /S2 < 2,5.

2. В районе заложения проектируемой скважины имеется несколько существующих скважин с известными параметрами откачек.

Исходя из данных опытных откачек, определяются среднеарифметические значения водопроводимости (km) и коэффициента фильтрации водоносного горизонта по упрощенной формуле Дюпюи по всем скважинам:

km = ^Q/S, (16)

где к -коэффициент фильтрации, м/сут; т- мощность водоносного горизонта, м; ^-коэффициент, равный при кратковременных откачках для напорных вод 1,3-1,5; для безнапорных-0,9-1,2; Q-дебит существующей скважины, м3/ч; S-понижение уровня воды при дебите Q, м.

Для неограниченного в плане напорного водоносного горизонта

Q к

2пкт гс

(18)

R = 1,5 \/at,

где б-проектируемый дебит, м3/сут; гс - радиус скважины, м; R - радиус влияния скважины, м: Безнапорные пласты со Напорные пласты Порода свободной поверхностью km а km а Суглинки 0,2-10 4-200 0,1-10

Пески пылеватые, 2-20 20-200 2-20

супеси

Пески мелкозернистые 20-100 (0,2 — 1) х Ю3

Пески средне- и круп- 100-600 (0,5 — 3) х 10 нозернистые, граве- листые

Галечники и гравелиты

Известняки 400-1000 (0,4-1)хНГ 400-1000

Песчаники 200-400 (0,4-1)х10* 200-400

Изверженные породы 20-100 (0,2 — 1) х 10 20-100

20-800 100-1000

20-100 (0,25 - 1,25) х 104 100-600 (0,15 - 1) х 105

2000-4000 (1 — 2) х 104 2000-4000 (0,5 - 1) х 106

(3,8) х 107 7 (2,5 - 5) х 10' (0,8-4) х 10

где а-коэффициент пьезопроводности водоносного горизонта, м1/сут; t- амортизационный срок действия водозабора, су т.

Пределы изменения проводимости (km) и коэффициента пьезопроводно- сти (а) приведены в табл. 8.

Таким образом, значения коэффициента пьезопроводности в безнапорных пластах изменяются от и • 102 до п • 104, а в напорных-от п • 103 до п • 107 м2/сут.

Для неограниченного в плане безнапорного горизонта (19)

S = H0-

/Н2

пк гг где Н0 -мощность потока грунтовых вод, м, Н2 -уровень залегания горизонта воды в скважине.

Для полуограниченного в плане напорного водоносного горизонта (20)

О 21 2л km гс где /-расстояние от скважины до контура питания.

Для полуограниченного в плане безнапорного водоносного горизонта Расчет взаимодействия скважин

В условиях установившегося движения подземных вод взаимодействие скважин проявляется при расположении их на расстояниях, меньших, чем радиус влияния.

При этом вследствие наложения полей сниженных напоров от действия отдельных скважин происходит более существенное, чем при отсутствии взаимодействия, снижение уровня подземных вод, либо в условиях равного снижения напора подземных вод уменьшается суммарный дебит взаимодействующих скважин.

Для определения необходимости производства расчета взаимодействия скважин, по М. Е. Альтовскому, величину радиуса влияния скважин можно ориентировочно определить по табл. 9.

Расчеты взаимодействующих скважин выполняются на основе метода наложения течений (суперпозиции), согласно которому результирующее поле определяется простым алгебраическим сложением независимо от рассматриваемых полей отдельно действующих скважин. Применительно к определению величин понижения уровня к одной из взаимодействующих скважин решение, основанное на принципе суперпозиции, можно записать в общем виде

S = S0 + (AS1+AS2+...+AS„), (22)

где S„- понижение уровня вод в рассматриваемой скважине от ее действия (как одиночной), м; AS!, AS2, ???, AS„-понижение уровня вод на стенке рассматриваемой скважины от действия всех остальных взаимодействующих скважин, м.

Решения для каждого конкретного случая получают с учетом схемы расположения скважин и характера граничных условий.

Таблица 9 Порода К м/сут Расстояние наблюдательных скважин от центральной, м Радиус влияния скважин м 1-я 2-я 3-я Скальные сильнотрещиноватые > 60-70 15-20 30-40 60-80 > 500 10-15 20-30 40-60 Скальные трещиноватые 60-20 6-8 10-15 20-30 150-200 5-7 8-12 15-20 Гравийно-галечниковые, чистые, без > 60-70 8-10 15-20 3(М0 200-300 примеси мелких частиц: крупно- и 4-6 10-15 20-25 среднезернистые однородные пески Гравийно-галечниковые со значи 60-20 5-7 8-12 15-20 100-200 тельной примесью мелких частиц 3-5 6-8 10-15 Неоднородные разно- и мелкозер 20-5 3-5 6-8 10-15 80-150 нистые пески 2-3 4-6 8-12 Примечание. В числителе-значения параметров для напорных горизонтов, в знаменателе-для грунтовых.

1.

Расчет системы произвольно расположенных взаимодействующих скважин.

Для неограниченного в плане напорного водоносного горизонта

С 6i ? L 62 . «2 L , Qn , Rn

S = ——In + In + ... + In , (23)

/71/cm rc 2nkm ra_, 2л/cm r„_,

где , 2г > ?••> Qn~дебиты взаимодействующих скважин, м3/сут; R,, К2, ..., Кп- радиусы влияния взаимодействующих скважин, м; гс - радиус скважины, в которой определяется понижение уровня вод, м; га_1, ..., г„_, -расстояния от скважины, в которой определяется понижение, до всех взаимодействующих скважин, м.

Для неограниченного в плане безнапорного водоносного горизонта Я,

S = [H01- [/ + (я0„ -

? In -

+ ...+

02

пк

Га-л

Я^-^Іп^-І + ІЯ, л к гс

(24)

Qn , Rn

Hon

ІП

n к r„_, где Н01, Н02, --., Я0„-мощности грунтового потока по соответствующим скважинам, м.

Для полуограниченного в плане напорного водоносного горизонта

S = (Єііп — + Є21п-^+... + Є„1п-^\ (25)

2пkm \ Vq ra_1 rn-i /

где /-расстояние от скважины, в которой определяется понижение уровня вод до реки, м; р,, ..., р„-расстояние от зеркально отображенных скважин до скважины, в которой определяется понижения уровня вод, м.

Для полуограниченного в плане безнапорного водоносного горизонта

s = \H01- + (иоп

М-І'-ЄгЬ-

(26)

пк r„_,

(27) 47

S — SBH -4- Sc,

2. Расчет площадной системы скважин в неограниченном пласте. В этом случае скважина заменяется «большим колодцем» радиусом R0 :

где SBH - внутреннее понижение уровня вод в центре «большого колодца», м; Sc~ понижение в скважине, м;

S^^ln^, (28)

2лkm R0

где бсут-суммарный дебит скважин, м3/сут; КПр-приведенный радиус влияния скважины, м; Rnр =1,5 R0- радиус «большого колодца», м: Ro = 0,lP (Р - периметр расположения скважин, м);

Q Ы^, (29)

2пкт гс

где Q -дебит скважины, в которой определяется понижение уровня грунтовых вод, м3/сут; гп-радиус влияния скважины в условиях взаимодействия, м; гс-радиус скважины, м.

В случае площадного размещения скважин Ъ.

я

(30)

г„ = 0,47 где F0- площадь области, ограниченной линиями, проходящими между соседними скважинами, м2.

В пояснительной записке к проекту приводятся рекомендации по режимам бурения, цементированию скважины, освоению водоносного пласта и безопасным методам производства работ.

Особое значение уделяется вопросам выбора и расчета зоны санитарной охраны вокруг устья скважины.

Зона санитарной охраны представляет собой специально выделенную территорию, в пределах которой создается особый режим, исключающий возможность загрязнения, а также ухудшения качества воды источника и воды, подаваемой водопроводными сооружениями.

Зона санитарной охраны подземного источника водоснабжения делится на два пояса: первый-зона строгого режима, второй-зона ограничений.

Границы первого пояса зоны санитарной охраны для подземного источника водоснабжения должны устанавливаться в зависимости от степени защищенности водоносных горизонтов с поверхности от загрязнения и гидрогеологических условий на расстоянии от водозабора [16]: для надежно защищенных горизонтов-не менее 30 м; для незащищенных, недостаточно защищенных горизонтов и инфильтрационных водозаборов-не менее 50 м.

При использовании в качестве источника водоснабжения инфильтрационных вод в границы первого пояса зоны санитарной охраны необходимо включать прибрежную территорию между водозабором и водоемом.

Для одиночных подземных водозаборов, располагаемых на территории объекта, исключающего возможность загрязнения почвы, расстояние от них до ограждения допускается уменьшить от 25 до 15 м.

Границы второго пояса зоны санитарной охраны необходимо устанавливать исходя из санитарных и гидрогеологических условий и определять расчетами. При этом должны быть учтены условия питания водоносного горизонта, а также возможность и условия загрязнения используемого водоносного горизонта вследствие связи его с поверхностными водами или другими водоносными горизонтами.

В случае наличия гидравлической связи водоносного горизонта с открытыми водоемами (река, озеро и т.д.) участок водоема, питающий этот горизонт, должен быть включен во второй пояс зоны санитарной охраны.

При условии, когда действительная скорость воды (м/сут) в естественном неограниченном и однородном подземном потоке, питающем водозаборную скважину, невелика (V — ki <0,01, где к -коэффициент фильтрации, м/сут; і-уклон естественного потока), величина радиуса зоны ограничений определяется по формуле [4]: (31)

R =

1 QT п тц где б-дебит водозабора, м3/сут; Г-заданное время, на которое рассчитывается зона санитарной охраны, сут; т- мощность водоносного горизонта, м; ц-коэффициент водоотдачи пород, определяемый по табл. 10.

При проектировании зоны санитарной охраны для групповых или одиночных водозаборов, если не соблюдается условие V < 0,01 м/сут, границы второго пояса зоны санитарной охраны определяются с помощью графических построений по методике, изложенной в [17].

Приближенные средние коэффициенты фильтрации и водоотдачи приведены в табл. 10.

Таблица 10 Породы

Пределы изменения коэффициентов фильтрации,

м/сут

водоотдачи Ц

0,25-0,35

0,25-0,35 0,20-0,25 0,15-0,20

0,10-0,15

Известняк трещиноватый 10

Гнейсы 10

Граниты 10

Порфириты 10

Песчаники иа глинистом цементе 0,01-0,001

0,008-0,10

0,003-0,024

0,0002-0,019

0,0033-0,067

0,02-0,03

Галька и гравий Песок: крупнозернистый среднезернистый мелкозернистый Торф Супесь Суглинок Глина

Рыхлые осадочные породы 100-1000

10-100 1-10 0,1-1 0,1-1 0,01-0,1 0,0001-0,01 0,0001

Скальные трещиноватые породы 49

4-665

<< | >>
Источник: Квашнин Г. П.. Организация производства и экономика бурения водозаборных скважин. М., Недра, 245 с.. 1984

Еще по теме § 2. Состав проектно-сметной документации и расчеты по скважине:

  1. § 3. Диспетчеризация и информационное обеспечение
  2. § 2. Состав проектно-сметной документации и расчеты по скважине
  3. § 1. Предписывающая документация
  4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.