Водоснабжение и инженерная мелиорация (стр. 2 )

Решение. Расход воды на хозяйственно-питьевое водоснабжение поселка (c учетом степени благоустройства поселка в расчете примем W = 300 л/сут, aчас = 1,2 и aсут = 1,1 [8, с.6]) по формуле (1)

Q1 = 300×8000×1,2×1,1 = 3168000 л/сут = 3168 м3/сут.

Расход воды на хозяйственно-питьевое водоснабжение работающих на обогатительном комбинате при W1 = 25 л/сут, W2 = 45 л/сут, aчас–1 = 3,0 и aчас–2 = 2,5 [8, с.6] вычислим по формуле (2):

Q2 = 25×2000×3,0 + 45×1000×2,5 = 262500 л/сут = 262,5 м3/сут.

Таблица 1

Данные для расчета	Вариант
1	2	3	4	5	6
Степень благоустройства зданий поселка и предприятия	Водопровод, канализация и система центрального горячего водоснабжения	Водопровод и канализация с ваннами и местными водонагревателями
Население в поселке, тыс. человек	9	10	11	10	11	12
В том числе: работающих на предприятии, % от общего числа работающих	30	45	40	40	45	50
в цехах с тепловыделением более 20 ккал, % от числа работающих	35	40	50	45	45	35
Технологический расход воды на производстве, м3/сут	1400	1200	1100	1400	1600	1200

Так как площадь территории, подлежащей поливке и мойке, в условии задачи не указана, то расчет расхода воды на благоустройство поселка проведем, приняв W3 = 90 л/сут. Тогда, согласно формуле (3)

Q3 = 8000×90 = 720000 л/сут = 720 м3/сут.

С учетом степени благоустройства и этажности зданий поселка в расчете принимаем n = 1, q = 10 л/c и t = 3 ч (10800 с) [8, табл.1]. Тогда расход воды на тушение пожаров по формуле (4)

Q4 = 10×1×10800 = 108000 л/сут = 108 м3/сут.

Общий (суммарный) расход воды на водоснабжение населенного пункта по формуле (5) при Q5 = 1500 м3/сут

Qобщ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 =

= 3168 + 263 + 720 + 108 + 1500 = 5759,5 м3/сут.

Для последующих расчетов, связанных с организацией централизованного водоснабжения поселка, примем Qобщ = 5760 м3/сут.

Задание 1. Рассчитать по данным табл.1 потребности в воде поселка городского типа.

2. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ВОДОЗАБОРОВ

ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Гидрогеологические расчеты водозаборов подземных вод сводятся к оценке эксплуатационных запасов, определению параметров и пропускной способности фильтров водозаборных скважин, выбору водоподъемного оборудования.

2.1. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод

гидродинамическим и гидравлическим методами

Оценка эксплуатационных запасов подземных вод проводится гидродинамическим, гидравлическим и балансовым методами [3].

Гидродинамический метод оценки эксплуатационных запасов подземных вод базируется на использовании теории притока подземных вод к водозаборным сооружениям. Для аналитических расчетов производительности водозаборных скважин в типовых условиях используется общая теория взаимодействующих скважин, позволяющая определить понижение уровня подземных вод в наиболее нагруженной скважине водозаборного участка.

Сущность гидравлического метода подсчета эксплуатационных запасов подземных вод состоит в том, что прогнозное понижение уровня воды в водозаборных скважинах оценивается по эмпирическим данным, получаемым по результатам проведения опытно-фильтрационных работ на участке месторождения подземных вод. Подобный метод подсчета запасов проводится на месторождениях со сложными гидрогеологическими условиями: при значительной фильтрационной неоднородности водовмещающих пород продуктивного водоносного горизонта, сложной конфигурации граничных условий фильтрационного потока в плане, сложных гидрогеохимических условиях.

В отличие от гидродинамического метода, при использовании которого расчетные зависимости определяются по типовым схемам, а гидрогеологические параметры водоносного горизонта оцениваются с учетом граничных условий водоносного пласта, при гидравлическом методе расчетные зависимости определяются по данным опытных откачек, проводимых на площади месторождения. Часто гидравлический метод применяется в сочетании с балансовым [9].

Оценка эксплуатационных запасов балансовым методом заключается в определении расхода подземных вод на участке водозабора за счет привлечения различных источников их формирования (естественных запасов, естественных и привлекаемых ресурсов). Балансовый метод позволяет определить только общее снижение уровней продуктивного горизонта, а не понижение уровней в водозаборных скважинах. Этим методом нельзя определить и возможную производительность водозаборной скважины. В связи с этим балансовый метод обычно применяется в качестве дополнительного методического приема при подсчете эксплуатационных запасов гидравлическим и гидродинамическим методами.

Пример 2. Оценить эксплуатационные запасы подземных вод для водоснабжения поселка городского типа. Водозабор планируется оборудовать на напорный водоносный горизонт, сложенный крупнозернистыми песками мощностью m = 20 м и средним диаметром d50 = 2 мм. Горизонт неограниченный в плане, сверху и снизу перекрыт мощными толщами слабопроницаемых глин. Избыточный напор горизонта составляет DH = 25 м, статический пьезометрический уровень залегает на глубине hст = 35 м от поверхности земли. По данным опытно-фильтрационных работ получены следующие значения фильтрационных параметров горизонта: коэффициент фильтрации K = 10 м/сут, коэффициент пьезопроводности а = 104 м2/сут. Предполагается, что фильтр водозаборной скважины будет оборудован на эксплуатационной колонне радиусом rс = 0,25 м. Потребное количество воды для организации централизованного водоснабжения поселка Qобщ = 5760 м3/сут (см. пример 1).

Требуется:

1. Провести гидродинамическую схематизацию и выбрать аналитическую зависимость для определения расчетного понижения в водозаборной скважине Sр и оценить эксплуатационные запасы подземных вод при работе одиночного водозабора.

2. Определить максимально возможный расход водозаборной скважины.

3. Для случая, если заявленная водопотребность поселка не может быть обеспечена одной скважиной, определить необходимое количество скважин группового линейного водозабора.

4. Рассчитать эксплуатационные запасы подземных вод при работе группового линейного водозабора.

Решение. 1. В соответствии с геолого-гидрогеологичес­кими условиями месторождения подземных вод в качестве расчетной схемы примем схему неограниченного в плане однородного изолированного пласта (схему Тейса). По схеме Тейса понижение в одиночной скважине на конец расчетного срока эксплуатации водозабора

Sр =  ,

где Qс – расход скважины, м3/сут;  – коэффициент водопроводимости водоносного горизонта; t = 104 сут – время, превышающее срок амортизационных отчислений с водозабора (20-30 лет); Ei – экспоненциальная функция.

Вычислив rc/(4at) = 0,1252/(4×104×104) = 3,9×10-11 < 0,05 и заменив интегральную экспоненциальную функцию логарифмической, получим

; (6)

 = 50,3 м.

Величина допустимого понижения Sдоп = DH + 0,5m = = 25 + 0,5×20 = 35 м; таким образом, Sр > Sдоп и, следовательно, эксплуатационные запасы в количестве 5760 м3/сут не могут быть обеспечены с помощью одной водозаборной скважины.

2. Максимальный расход воды, который можно получить на водозаборе, определим по формуле (6) для условий работы скважины с постоянным понижением, равным Sдоп:

 м3/сут.

3. С учетом заявленной водопотребности населенного пункта Qобщ и максимально возможного водоотбора из одной скважины Qmax число скважин группового водозабора

 = 2 скважины.

4. Запроектируем групповой водозабор в виде линейного ряда из двух скважин, располагающихся друг от друга на расстоянии r1-2 = 500 м. При этом наиболее нагруженная скважина (в центре водозаборного ряда) будет работать с расходом 3000 м3/сут, а соседняя с ней скважина с расходом 2760 м3/сут.

Понижение в наиболее нагруженной в гидродинамическом отношении водозаборной скважине, работающей с расходом 3000 м3/сут, по формуле (6)

 = 16,3 м.

Дополнительное понижение в этой же скважине, вызванное работой соседней скважины,