2. Цель работы

Целью работы является определение необходимого количества воды и скважин для водоснабжения объекта.

3. Основные теоретические сведения

3.1. Определение необходимого количества воды для водоснабжения объекта

Суточная потребность Q_сут (м³/сутки) в воде для любого объекта ориентировочно определяется по формуле:

Q_сут = К · m · n, (1.1)

где m – количество потребителей воды на рассчитываемый объект;

n – среднесуточная норма на одного потребителя, м³/сутки;

К – коэффициент, учитывающий дополнительные расходы воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население; на перспективное развитие водопровода в течение 20…25-ти лет (К = 1.1…1.2).

Нормы расхода воды на потребителя приведены в табл. 1.2.

В нормы водопотребления, указанные в табл. 1.2. не входит расход воды на полив территории. Эти расходы воды определяются в основном за счёт поверхностных водотоков (рек, озёр и пр.). При отсутствии поверхностных водоисточников и данных о площади и вида благоустройства суммарный расход воды на полив территории может быть принят в пределах от 30 до 90 л/сутки на одного жителя.

Расход воды на противопожарные нужды зависит от числа жителей и характера застройки и может быть принят по данным, приведённым в табл. 1.3.

Продолжительность одного пожара принимается в пределах трёх часов.

Количество воды, требуемое для противопожарных целей, должно обеспечиваться неприкосновенным запасом в резервуарах. Этот запас должен восстанавливаться из водозаборных скважин в течение 24-36-и часов в зависимости от огнеопасности объекта.

Противопожарный запас воды при наличии поверхностных водоисточников может быть обеспечен за счёт этих источников.

3.2. Определение необходимого количества скважин для водоснабжения объекта

Для определения количества скважин необходимо иметь следующие исходные данные:

– число жителей (принимается по одному из вариантов по табл. 1.4);

– категория водопотребления и среднесуточная норма водопотребления (принимается из табл. 1.2);

– этажность застройки;

– тип водоносного пласта (напорный или не напорный);

– мощность водоносного пласта, м;

– коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сутки;

– величина напора, м;

– диаметр водоприёмной части скважин, м;

– время работы водоподъёмного оборудования, часов в сутки; понижение уровня при опытно-фильтрационных работах, м;

– проектный дебит скважины по водоподъёмному оборудованию, м³/ч (все эти данные принимаются из табл. 1.1).

4. Порядок выполнения работы

1. Определить суточное потребление воды населением Q_сут (м³/сутки) в зависимости от категории водопотребления с учётом расхода воды на нужды местной промышленности и на перспективное развитие населённого пункта по формуле (1.1). Если в населённом пункте существуют различные категории водопотребления, то формула (1.1) примет следующий вид:

Q_сут = К · (n₁ · m₁ + n₂ ·m₂ + ….. + n₆ · m₆), (1.2)

где n₁, n₂, … n₆ – нормы расхода воды для первой, второй и т.д. категории водопотребления;

m₁, m₂, …. m₆ – число жителей относящихся к первой, второй и т.д. категории водопотребления. Например, из общего числа жителей населённого пункта (m) 80 % относятся к первой категории водопотребления, а 20 % – к шестой. Тогда m₁ = 0,8 m, а m₆ = 0,2 m.

2. Определить суточный расход воды на полив территории Q_п.т (м³/сутки) при отсутствии поверхностных водоисточников принимается в пределах 30…90 л/сутки на одного жителя в зависимости от климатических условий.

Q_п.т. = (0,03…0,09) · m, (1.3)

3. Суммарный суточный расход ∑Q_сут (м³/сут) для населённого пункта

∑ Q_сут = Q_сут + Q_п.т.,. (1.4)

4. Часовая производительность Q_час (м³/ч) водозаборных скважин в зависимости от времени работы водоподъёмного оборудования

Q_час = ∑ Q_сут/t_{час/сут.}, (1.5)

5. Необходимое количество воды на пожаротушение (рассчитывается при отсутствии поверхностных вод)

Q_п = N_п Q₁ Т_п, м³ (1.6)

где N_п – количество одновременных пожаров (табл. 3); Q₁ – расход воды на один пожар (табл. 1.3.); Т_п – продолжительность одного пожара (принимается 3 часа).

6. Часовая производительность скважин на восстановление противопожарного запаса воды

Q_п.ч. = Q_п/t_в.п., м³/ч (1.7)

где t_в.п. – время восстановления противопожарного запаса воды в зависимости от категории надежности системы водоснабжения, час (табл. 1.4).

7. Часовую производительность скважин с учетом расхода воды на пожаротушение

Q_ч. = ∑ Q_час + Q_п.ч., м³/ч (1.8)

Примечание. Для дальнейших расчетов возможно округление в сторону увеличения.

8. Удельный дебит скважин

а) для ненапорного водоносного пласта

(1.9)

б) для напорного водоносного пласта

(1.10)

где K_ф – коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; Н – мощность ненапорного пласта, м; S – понижение уровня воды в скважине при опытной откачке, м; m – мощность напорного водоносного пласта, м; R – радиус влияния скважины, м (принимается по табл. 5 в зависимости от К_ф); r₀ – радиус водоприемной части скважины, м.

Примечание. Для практических расчетов иногда удобнее пользоваться десятичным логарифмом. Перевод натурального логарифма в десятичный осуществляется по формуле

(1.11)

где М – модуль десятичного логарифма (величина постоянная), М=0,43429 (НЕВЕРНО).

9. Максимально возможное понижение уровня воды в скважине:

а) для ненапорного водоносного пласта

м (1.12)

б) для напорного водоносного пласта

м (1.13)

где Н – мощность ненапорного водоносного пласта (от подошвы пласта до статического уровня), м; Н_н.с. – высота непониженного столба воды в скважине (от кровли пласта до статического уровня), м.

10. Водообильность скважины при максимальном понижении уровня:

а) для ненапорного водоносного пласта

(14)

б) для напорного водоносного пласта

(15)

11. Водообильность скважины при максимальном понижении (S_max) сравнивается с часовой производительностью, рассчитанной по формуле (8).

При Q_ч < Q_в (м³/ч) часовую производительность обеспечит одна скважина. При Q_ч > Q_в (м³/ч) необходимо определить количество скважин

(16)

где Q_пр – проектный дебит скважины принимается по подаче существующих водоподъемных устройств (насосов), м³/ч. Q_пр должен быть меньше Q_в.

12. По табл. 6 принять число резервных скважин (n_р) и определить общее количество скважин водозабора

(17)

13. Определить фактическое понижение уровня при эксплуатации

(18)

где q – удельный дебит, м³/ч.

Таблица 1.1

!!!!ПРИМЕЧАНИЕ - можно заставить самостоятельно различать напорные и ненапорные водоносные пласты

Варианты задания

Исходные данные		Варианты
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	20	21	22	23	24
1. Характеристика объекта: численность населения и процентное количество по категориям водопотребления, %		15 тыс. ч., Vl-100%	12 тыс. ч., V-30% , Vl-70%	20 тыс. ч., V-70%, Vl-30 %	30 тыс. ч., lll-50 %, Vl-50%	40 тыс. ч.,ll-20, Vl-80	80 тыс. ч.,l-80%, Vl-20%	60 тыс. ч., l-100 %	5 тыс. ч., lll-20%, Vl-80 %	18 тыс. ч., V-40% Vl-60%	15 тыс. ч., lV-30%, Vl-70%	20 тыс. ч., lll-60%, Vl-40 %	16 тыс. ч., ll-80%, Vl-20%	40 тыс. ч., l-40%, Vl-60%	70 тыс. ч., l-80, Vl-20%	40 тыс. ч., lll-20%, V-30%, Vl-50%	8 тыс. ч., Vl-20%	18 тыс. ч., lV-60%, Vl-40%	15 тыс. ч., lV-20%, Vl-80%	18 тыс. ч., V-40%, Vl-60%
2. Породы водоносного горизонта		мелкозернистые пески	Слабозакарстованные известняки	среднезернистые пески	гравий с песком	трещиноватые скальные породы	галечник с гравием	трещиноватые скальные породы	крупнозернистые песок	закарстованные известняки	крупнозернистый песок с гравием	гравий с песком	галечник с гравием	закарстованные известняки	галечник и гравий
3. Коэффициент фильтрации, Кф, м/сут		1.0	2.0	4.0	6.0	8.0	10.0	12.0	16.0	18.0	20.0	24.0	26.0	30.0	36.0	16	6	5	12	8
4. Характерис-тика пласта (напорный / не напорный)		не напорный	напорный	не напорный	напорный	напорный	напорный	напорный	не напорный	напорный	не напорный	напорный	напорный	напорный	не напорный	напорный	не напорный	Напорный	напорный	напорный
Продолжение табл. 1.1
1	2		3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
5. Мощность пласта, м	10		20	30	10	20	30	10	20	30	10	20	30	10	20	14	30	18	40	20
6. Величина напора, Нн.с., м	20.0		12.0	12.0	30.0	40.0	25.0	50.0	30.0	14.0	30.0	18.0	16.0	14.0	25	40	30	20	80	16
7. Диаметр скважины в водоприёмной части, мм	146		168	174	188	196	245	200	196	188	174	168	146	174	245	196	146	174	188	146
8. Проектный дебит по водо-подъёмному оборудованию, м3/ч	20.0		16.0	12.0	15.0	20.0	25.0	20.0	25.0	16.0	30.0	24.0	20.0	18.0	25.0	60	40	40	25	25
9. Время работы водоподъёмного оборудования, часов в сутки	6		10	16	25	40	63	40	25	16	10	10	6	16	40	22	16	16	16	16
10. Этажность домов	не>2-х этажей		не > 2-х	не>2-х	>2-х	>2-х	>2-х	>2-х	не > 2-х	не > 2-х	не > 2-х	>2-х	>2-х	>2-х	>2-х	>2-x	3-х<	3-х<	3-х<	3-х<
11. Понижение уровня, S, м (при опытных откачках для расчёта удельного дебита) *не нужен	5		8	3	7	10	4	8	10	4	5	6	7	8	4	15	8	7	10	6

Таблица 1.2

Категория водопотребления и среднесуточная норма расхода воды

на одного жителя, л/сутки

Категория водопотреб-ления	Потребитель воды	Единица измерения	Среднесуточная норма расхода воды, л/сутки
l	Жилые дома квартирного типа с водопроводом, канализацией, газом и централизованным водоснабжением	Один житель	275…400
ll	Жилые дома квартирного типа с водопроводом, канализацией и ваннами, газовыми водонагревателями	Один житель	180…230
lll	То же с водонагревателями на твёрдом топливе	Один житель	150…180
lV	Жилые дома квартирного типа с водопроводом, канализацией без ванн с газопроводом	Один житель	130…160
V	То же без газопровода	Один житель	120…150
Vl	Жилые дома без внутреннего водопровода (водозабор из водозаборных колонок)	Один житель	30…60

Таблица 1.3

Расход воды на пожаротушение

Число жителей, тыс. чел.	Расчётное количество одновременных пожаров	Расход воды на один пожар, л/с
		Застройка одноэтажными и двухэтажными домами	Застройка трёхэтажными и выше домами
до 5 000	1	10	10
до 10 000	1	15	15
до 25 000	2	20	20
до 50 000	2	30	25

Таблица 1.4

Категория надёжности системы водоснабжения и время восстановления противопожарного запаса воды, час

Категория надёжности системы водоснабжения	Численность населения, чел	Время восстановления противопожарного запаса воды, час
1	> 50 000	24…36
2	500…50000	36…48
3	До 500	48…72