ВОДА І ВОДНІ РЕСУРСИ В ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСАХ ПІДПРИЄМСТВ АПК ТДАТУ

нці водопровідної мережі і називається вона в цьому випадку контррезервуаром (рис. 2.5). В системах сільськогосподарського водопостачання часто застосовується більше однієї башти – по дві, три і більше.

1 – підземні води; 2 - насосна установка першого водопідйомну; 3 - резервуар чистої води; 4 - насосна станція другого водопідйому;

5 - водовід; 6 - водопровідна мережа; 7 - об’єкт водопостачання; 8 - водонапірна башта.

Рис. 2.5. Схема системи водопостачання з підземним джерелом води з контрезервуаром

На рисунку 2.6 наведена схема групового водопроводу, який забезпечує питною водою декілька населених пунктів.

1 - вузол головних споруд; 2 – нагнітальний напірний водовід; 3 - резервуари чистої води; 4 - самотічний напірний водовід; 5 - насосна станція підкачки; 6 - водонапірна башта; 7 - села

Рис. 2.6 Схема групового водопроводу

41

Джерелом води для групових водопроводів можуть бути як підземні так і поверхневі води. Класичним прикладом групового водопроводу є Західний груповий водопровід (ЗГВ), розташований на території Якіміського району Запорізької області

(рис. 2.7 та 2.8).

Рис. 2.7. Загальний вигляд приміщення насосної станції Західного групового водопроводу

Рис. 2.8. Розташування насосів в приміщенні насосної станції Західного групового водопроводу

42

2.6 Джерела водопостачання і водозабірні пристрої

Для водопостачання можуть бути використані відкриті (поверхневі) джерела, до яких належать річки, озера, водоймища, канали тощо, а також підземні води, що діляться на безнапірні та напірні.

Підземні води в свою чергу поділяються на ґрунтові та міжпластові. Ґрунтові води, розміщуються над першим водонепроникним шаром, який характеризується відсутністю напору, постійним коливанням рівня, можливістю забруднення різними речовинами. Міжпластові води залягають між двома водонепроникними шарами (напірні та артезіанські).

Підземні води чистіші за поверхневі і мають відносно постійну температуру. Просочуючись крізь водонепроникні шари, атмосферна вода звільняється від зважених частинок і мікроорганізмів, збагачується мінеральними солями, мікроелементами та вуглекислотою і в результаті цього отримує високі споживчі якості. Водопостачання з використанням підземних вод має суттєві переваги перед споживанням їх із поверхневих джерел. В сільському господарстві до 90 % використаної води отримують із підземних джерел.

2.6.1. Елементи систем водопостачання 2.6.1.1 Водозабірні вузли

Водозабірні вузли – це гідротехнічні споруди призначені для забирання води з джерела водопостачання. Конструкція водозабірних вузлів залежить від типу джерела води.

Міжпластові підземні води забираються за допомогою свердловин, а ґрунтові - за допомогою шахтних колодязів.

При виборі місця розташування водозабору слід врахувати, що водозабір повинен розташовуватись, по можливості, як найближче до споживачів води з врахуванням природних, економічних, гідрогеологічних, санітарних і інших умов і вимог.

Основним джерелом води в сільськогосподарському водопостачанні є підземні води.

43

Водозабірні свердловини – це вертикальна циліндрична гірнича виробка в земній корі відносно малого діаметру і великої глибини. Призначені водозабірні свердловини для забирання міжпластових (напірних і безнапірних) вод, тобто вод, які залягають на значній глибині (більш 10 м) з товщиною водоносного пласта більше 5…6 м. Глибина свердловин сягає 50…500 м, діаметр 75…500 мм. Основною технічною характеристикою свердловини є її дебіт, тобто витрата води, яку забезпечує свердловина. Улаштовуються свердловини методом буріння, яке полягає в руйнуванні гірських порід в забої, видаленні зруйнованої породи (шламу) із ствола та закріплені стінок свердловин.

Буріння свердловин здійснюється двома способами - обертовим (роторним) та ударним і здійснюється воно за допомогою спеціальних бурових агрегатів або установок. Установка для буріння неглибоких (глибиною до 20…30 м) свердловин ручним способом показана на рисунку 2.9. Такі свердловини застосовуються переважно для забирання ґрунтових вод.

а - буровий пристрій; б - підйомний пристрій; 1 - поворотний хомут; 2 - вертлюг; 3 - бурильна колона; 4 - обсадна труба;

5 - породоруйнуючий інструмент; 6 - канат; 7-тринога; 8 - блок; 9 - лебідка; 10 - балансир (важіль)

Рис. 2.9. Бурова установка для улаштування неглибоких свердловин

44

Для буріння глибоких свердловин застосовуються ударноканатне та обертове (роторне) буріння.

Ударно-канатне буріння ведеться долотами і желонками при періодичному опусканні їх на дроті в свердловину. Порода руйнується ударами долота по забою, а продукти руйнування видаляються з свердловини желонкою. Установка для ударнодротного буріння показана на рисунку 2.10.

1 - буровий снаряд (з долотом); 2 - желонка; 3-канат; 4-канат желонки; 5 – щогла; 6 – ролик (блок); 7 - відтяжний ролик;

8 - направляючий ролик; 9 - відтяжна рама ударного механізму; 10 - інструментальний барабан (лебідка); 11 - шатун; 12 - жероночний барабан

Рис. 2.10. Схема установки ударно-дротного буріння

Желонка уявляє собою циліндричний наскрізний стакан, в нижній частині якого улаштовані стальний ріжучий башмак і клапан (рис. 2.11. а, б).

При опусканні желонки клапан відкривається в середину, а при підніманні її, після набирання продуктів руйнування забою, клапан опускається і лягає на упор влаштований в башмаку. Таким чином, бурова маса (шлам) закривається в стакані, піднімається на поверхню і висипається із желонки поблизу свердловини.

45

При обертовому (роторному) бурінні порода в забої руй-

нується породоруйнуючим інструментом, який робить обертаючись навколо вісі за допомогою бурильних труб.

а, б – желонки, відповідно, з двостворчатим та одностворчатим клапанами: 1-клапан; 2-башмак; 3-корпус; 4-вилка; 5-шийка; 6-різьбовий конус;

в, г, д, є - долота для ударного буріння, відповідно, плоске, двотаврове, округлююче, хрестове: 1 - лезо; 2-лопать; 3-шийка; 4-різьбовий конус; ж, з-долота для роторного буріння, відповідно, двохлопатеве і трьохшарошечне: 1-шарошка

Рис. 2.11. Бурові інструменти

Порода руйнується по усьому перерізу забою. Продукти руйнування безперервно видаляються із свердловини шляхом промивки забою промивною рідиною (глиняним розчином, водою) або продувки повітрям.

1 – бурове долото; 2 – обважнена бурильна труба; 3 – перехідник; 4 – бурильна труба (штанга); 5 – ведуча бурильна труба; 6 – лебідка; 7 – вертлюг-сальник;

8 – підйомний пристрій; 9 – шланг; 10 – буровий насос для подачі промив очної рідини; 11 – ротор; 12 – жолоб; 13 – відстійник.

Рис. 2.12. Схема роторного буріння

46

На рисунку 2.12 показана принципіальна схема роторного буріння, на рисунку 2.13 показана установка роторного буріння.

1 – буровий агрегат; 2 – глиномішалка; 3 – причіп для бурових труб; 4 – компресор

Рис. 2.13. Установка роторного буріння

Свердловини можуть бути досконалими, якщо вони повністю прорізують водоносний пласт, досягаючи нижнього водотривкого пласта, та недосконалими, які прорізають водоносний пласт частково, не досягаючи нижнього водовідриву. Свердловина складається із ствола, тобто основної частини за допомогою якої досягається водоносний шар, водоприймальної частини, через яку вода надходить в свердловину і гирла – місце перетину свердловини з поверхнею землі (рис. 2.14).

Навколо свердловини обов’язково слід улаштовувати зону санітарної охорони розміром 30…50 м.

Для запобігання обвалювання стінок свердловини її ствол закріплюється обсадними трубами одного або декількох діаметрів, які розташовуються телескопічно - від більшого діаметра зверху до меншого внизу. В якості обсадних труб застосовуються стальні безшовні, водогазопровідні, азбестоцементні, поліе-

47

тиленові і пластмасові труби. В межах водоносного пласта в свердловині встановлюється фільтр. Фільтр - це частина свердловини, через яку вода з водоносного пласта надходить у свердловину. Фільтри застосовуються з метою запобігання надходженню (попаданню) часток породи водоносного шару в середину свердловини. Встановлюється фільтр в свердловині нижче колони обсадних труб (рис. 2.14). Основною характеристикою фільтра є його пропускна здатність, тобто здатність забезпечувати пропуск певної витрати при надходженні води в свердловину. Залежить вона від щілинності фільтра.

1 - гирло; 2 - стінка; 3 - затрубний простір; 4 - колона обсадних труб; 5- ствол; 6 - замок фільтра; 7 - сальник (ущільнення); 8 - надфільтрова труба;

9 - водоприймальна частина фільтра; 10 - відстійник; 11 - забій; 12 - водоносний пласт

Рис. 2.14. Схема водозабірної свердловини

Фільтр складається з робочої частини, відстійника і надфільтрової труби (рис. 2.14) Робоча частина призначена для приймання води з водоносного пласта, відстійник – для відкладення (збирання) в ньому часток піску, які проникають через фільтр в свердловину і надфільтрова труба призначена для з’єднання фільтра з колоною обсадних труб з сальниковим ущільненням. Робоча частина фільтра це, переважно, стальна труба з висвердленими по всій її поверхні круглими отворами (перфорована), з привареними підкладочними (опорними) повздовжніми стерж-

48

нями, обмотана нержавіючим дротом або дротяною в’язаною чи штампованою сіткою (рис. 2.15). Умовний діаметр фільтрів

125…250 мм, щілинність – 15…46%

1 - трубчатий каркас з круглими отворами; 2 - підкладочні (опорні) стержні; 3 - дротяна обмотка з нержавіючої сталі; 4 - штампована листова сітка

з нержавіючої сталі; 5 - підкладна синтетична сітка ; 6 - сітка (плетена) з нержавіючого чи латунного дроту.

Рис. 2.15. Фільтри водозабірних свердловин

Вода із свердловини піднімається за допомогою занурювальних насосів типу ЕВВ - електрифікований відцентровий водопідйомний. Насос робить в зануреному у воду стані, і мінімальний (динамічний) рівень води над ним має бути не менш одного метра (рис. 2.16).

1 - насос; 2 - електродвигун

Рис. 2.16. Загальний вигляд установки занурювального насосу

Вода із свердловини занурювальним насосом подається водопідйомним трубопроводом, який іноді називають водопідйомною трубою. Він улаштовується із стальних труб з муфтовим різьбовим з’єднуванням.

49

Водопідйомний трубопровід підвішується на опорній плиті, а до його нижньої частини на різьбі підвішується занурювальний насос. Діаметр трубопроводу регламентується (обмежується) діаметром вихідного патрубка занурювального насоса і становить для насосів ЕВВ 6 і ЕВВ 8 – 80 мм, для насосів ЕВВ 10 і ЕВВ 12…90 мм, для насосів більшого діаметра не більш як 100 мм. Слід пам’ятати, що штучно (без обґрунтування) збільшений діаметр водопідйомного трубопроводу може викликати згорання електродвигуна електронасоса.

Піднята по водопідйомному трубопроводу вода подається в водопровідну мережу та в напірно-регулюючі споруди (башти). Схема компоновки водозбірного вузла показана на рисунку 2.17.

1 - нижній водотрив; 2 - відстійник; 3 - водоносний пласт; 4 - фільтр; 5 - верхній водотрив; 6 - ущільнення (замок); 7 - обсадна труба; 8 - електродвигун;

9 - водоприймальна сітка; 10 - насос; 11 - водопідйомний трубопровід; 12 - опірна плита; 13 - засувка; 14 - манометр; 15 - шафа управління; 16 - надбудівля (будівля насосної станції); 17 - трансформатор; 18 - лінія електропередач; 19 - водонапірна башта; 20 - транспортуючий водопровід.

Рис. 2.17. Схема компоновки водозабірного вузла

50