3.1 Определение дебита трубчатого колодца

Для целей водоснабжения населенного пункта могут использоваться природные подземные воды. Добыча подземных вод осуществляется шахтными и трубчатыми колодцами.

Основным параметром, влияющим на размеры и конструкцию скважины, является её дебит. Дебит – максимально возможный расход скважины.

Дебит трубчатого совершенного колодца q в напорном водоносном пласте определяется по формуле:

q=1,36 m k_ф (3.1)

m – мощность напорного водоносного пласта, (10 м);

k_ф – коэффициент фильтрации, м/сут;

Н – статический горизонт воды в скважине или расстояние от уровня воды до водоупора, м;

S₀ – понижение динамического горизонта воды, м;

R_g – радиус влияния колодца, м;

r_скв – радиус скважины, м. (принимается 10-30 мм.).

q =1,36∙73∙5 = 2550,12 м³/ч

Значение коэффициента фильтрации определяем по справочной литературе в зависимости от типа водоносной породы (k_ф=20 м/сут).

Диаметр трубчатого колодца (скважины) вычисляется по формуле:

D_скв= √ ,м (3.2)

V – скорость притока воды в скважине, принимается 0,7-0,75 м/с.

D_скв= √ = 0,30 м

Скорость расширения воронки депрессии зависит от водопроводимости пласта k_ф h_cp и водоотдачи породы μ, отношение которых называется коэффициентом уровнепроводимости водоносного пласта a.

а = (3.3)

Значение а=50 м²/сут для крупнозернистого песка; k_ф=20 м/сут; μ=0,25; h_cp=0,6 м.

Значение среднего напора вычисляется по формуле:

h_ср = (3.4)

Радиус трубчатого колодца определяют по формуле:

R_g = 1,5√ аt (3.5)

t - продолжительность откачки воды из колодца, ч.

R_g =1,5√ 50·6=25,98 м

Понижение динамического уровня воды определяется по формуле:

S₀ = ln (3.6)

S₀ = ln = 1,443 м

3.2 Подбор насоса для добычи подземных вод

Как правило, в трубчатых колодцах используются центробежные погружные насосы типа ЭЦВ. Центробежный погружной насос (насосная станция 1 подъема) подбирается по подаче и напору. Подача принимается равной максимальному расходу поселка, но при этом дебит скважины должен превышать максимальный его расход.

Напор центробежного насоса зависит от высоты подъема воды из скважины при подаче её в резервуар чистой воды (РВЧ), потерь напора в напорном трубопроводе и свободного напора. На рисунке 3.1 приведены основные уровни воды, которые используются при вычислении напора насоса.

Рисунок 3.1 – Схема к определению напора НС № 1.

Напор центробежного насоса НС № 1определяется по формуле:

H = H_г + ∑h + H_св (3.7)

H_г - геодезическая высота установки насоса (УВ _мах - ДГВ), м;

суммарные потери напора в напорном трубопроводе, м;

∑h – суммарные потери напора в напорном трубопроводе, м;

H_св - свободный напор, 5 м.

H = 18,943+1,02+5 = 24,963 м

Геодезическая высота установки насоса зависит от максимального уровня воды в РЧВ и положения динамического горизонта при максимальной откачке воды из скважины:

H_г = maxУВ - ДГВ (3.8)

ДГВ – отметка динамического горизонта воды в колодце, м.

H_г = 22,5 – 3,557 = 18,943 м

Отметку динамического горизонта воды можно определить:

ДГВ = СГВ – S₀ (3.9)

СГВ – статический горизонт воды в скважине.

S₀ – понижение горизонта воды в скважине, м.

ДГВ = 5-1,443 = 3,557 м

Максимальная отметка уровня воды в РВЧ при откачке принимается на 1-1,5 м выше отметки его подошвы.

Потери напора вычисляются по формуле:

∑h = A l q²_{max.сут.пос} ∙k (3.10)

А - удельное сопротивление напорного трубопровода, которое зависит от материала труб и диаметра;

l – длина напорной трубы, м;

k – коэффициент, учитывающий местные потери напора, принимается 1,1-1,15.

∑h =0,95∙25∙0,04379 ∙1,1 =1,02 м

Диаметр напорного трубопровода центробежного погружного насоса определяется по формуле:

d_тр= √ = 0,20 (3.11)

V₀ – скорость потока в трубе, принимается 1,5-2 м/с.

Используя данные по расчету напорного диаметра ЭЦВ, подбираем диаметр обсадной трубы для трубчатого колодца.