Гидрогеологическое обоснование и проект водозабора подземных вод трещиноватых известняков эоценового возраста

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

им. Серго Орджоникидзе

Гидрогеологический факультет

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: "Гидрогеологическое обоснование и проект водозабора подземных вод трещиноватых известняков эоценового возраста"

Выполнил: студент

Проверил: профессор

Ленченко Николай Николаевич

Содержание

Введение. 4

1. Общая часть. 5

1.1 Исходные данные задания на проектирование системы водоснабжения 5

1.2 Геолого-гидрогеологические условия района работ. Характеристика месторождения подземных вод. 6

2. Расчетно-проектная часть. 7

2.1 Определение размеров водопотребления. 7

2.2 Оценка качества воды.. 9

2.3 Мероприятия по улучшению качества воды.. 10

2.4 Анализ природных условий, их схематизация и обоснование расчетной гидрогеологической схемы.. 11

2.5 Обоснование количества и схемы расположения водозаборных скважин 12

2.6 Выбор метода расчета и расчетных формул. Обоснование вариантов для расчетов. 13

2.7 Гидродинамические расчеты по прогнозу условий работы проектируемого водозабора. 13

2.8 Выбор схемы водоснабжения объектов. 15

2.9 Гидравлический расчет водопроводной сети. 16

2.9.1 Определение максимальных размеров водопотребления. 16

2.9.2 Определение расчетных расходов на участках водопроводной сети. 17

2.9.3 Выбор диаметров труб и расчет потерь напора на участках сети. 20

2.9.4 Определение параметров отдельных элементов водопроводной сети 20

2.10 Обоснование конструкции водозаборных скважин и их оборудование 21

2.10.1 Выбор насосного оборудования. 21

2.10.2 Требования к конструкции водозаборной скважины.. 22

2.11 Организация зон санитарной охраны (ЗСО) 23

2.12 Перспективы организации искусственного пополнения запасов подземных вод (ИППВ) 25

Заключение. 26

Список литературы.. 28

Введение

Целью курсового проекта является решение одной из важнейших хозяйственных задач – обеспечение водоснабжения конкретных водопотребителей.

В нашем случае необходимо обеспечить водоснабжением поселок и предприятие, функционирующее поблизости от поселка, за счет горизонта напорных подземных вод в трещиноватых известняках эоценового возраста.

Основными поставленными задачами являются:

определение размеров потребления и его максимального значения;

оценка качества воды и, при необходимости, мероприятия по ее улучшению;

схематизация имеющихся природных условий;

обоснование конструкции, количества и схемы расположения водозаборных скважин;

выбор схемы водоснабжения объектов, гидравлический расчет водопроводной сети;

организация зон санитарной охраны;

перспективы организации искусственного пополнения запасов подземных вод.

1. Общая часть

1.1 Исходные данные задания на проектирование системы водоснабжения

Курсовой проект составлен на основе данных, приведенных в таблице 1.

Гидрогеологический разрез водозабора приведен на рисунке 1.

Таблица 1. Исходные данные

Население в поселке, тыс. жителей	18
Население, работающее на предприятии, тыс. жителей	9
Работающих на предприятии в горячих цехах, жителей	450
Работающих на предприятии в холодных цехах, жителей	8550
Технологический расход на предприятии, ,	2100
Расстояние водозабор-башня, м	1000
Расстояние башня-поселок, м	200
Расстояние поселок-предприятие, м	1400
Конфигурация поселка с соотношением сторон	прямоугольник
	1: 2
Этажность зданий	3-х этажные
Сменность работы предприятия	3-х сменная
Абсолютная отметка поверхности земли водозабора, м	300
Абсолютная отметка поверхности земли башни, м	310
Абсолютная отметка поверхности предприятия, м	307
Степень благоустройства зданий поселка – застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с централизованным горячим водоснабжением
Потенциальная возможность загрязнения подземных вод	мутность, бактериологическое загрязнение

1.2 Геолого-гидрогеологические условия района работ. Характеристика месторождения подземных вод

Перспективными для организации централизованного водоснабжения поселка и предприятия на исследуемом участке являются напорные подземные воды в горизонте трещиноватых известняков эоценового возраста. Известняки перекрыты практически непроницаемой толщей чаганских глин мощностью 50 м. Выше залегают четвертичные отложения.

Месторождение подземных вод в трещиноватых известняках разведано в долине реки. Глубина до кровли водоносного горизонта здесь составляет . Мощность обводненной толщи известняков . Статический уровень в долине реки устанавливается выше поверхности земли . Фильтрационные свойства известняков существенно изменяются по площади. Величина коэффициента фильтрации () в пределах речной долины достигает , на водоразделах уменьшается до . Ширина речной долины в среднем . Пьезопроводность горизонта . В естественных условиях поток подземных вод направлен вдоль долины, уклон .

2. Расчетно-проектная часть

2.1 Определение размеров водопотребления

Основным документом, определяющим нормы расходования воды при проектировании систем хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения, является СНиП П-31-82 "Водоснабжение, наружные сети и сооружения".

При водоснабжении поселка и промышленного предприятия учитывается водопотребление для хозяйственно-питьевых целей в поселке и на предприятии, на производственные нужды предприятия, на поливку территорий и пожаротушение.

Расход воды для хозяйственно-питьевых нужд в поселке определяется исходя из численности его жителей по формуле:

, где

- коэффициент перевода в ;

- коэффициент, учитывающий расходы воды на местные нужды и неучтенные расходы, равный 1.1;

- среднесуточная норма потребления на 1 жителя, . Определяется по табл.3 п.3.2 СНиП П-31-74 в зависимости от степени благоустройства и природно-климатических условий района проектируемого водоснабжения. .

Расход воды на поливы территории поселка и предприятия определяется исходя из общей численности населения и нормы расхода на поливы , исчисляемой на одного жителя (примечание № 1 табл.6 СНиПа)

определяется по табл.6 п 3.4 СНиП II-31-74.

Расход для хозяйственно-питьевых нужд на предприятии определяется исходя из численности работающих в холодных и горячих цехах и соответствующих им норм расхода воды на 1 работника за смену и по формуле:

, где

и -соответственно количество душевых сеток и норма расхода воды на 1 душевую сетку (определяется по СНиПу в зависимости от характера производственного процесса);

- количество смен.

, где n – количество человек на душевую сетку, определяемое по табл.8 СНиПа и равняется 5:

;

- количество смен;

и определяются по табл.7 п.3.7 СНиПа

,

Расход воды на производственные нужды

Расход воды для целей пожаротушения определяется исходя из расчетного количества одновременных пожаров , их расчетной продолжительности , нормы расхода воды на пожаротушение и времени восстановления пожарного запаса по формуле:

, где

,,, определяются по табл.10, п.3. 19 и 3.26 СНиП и равняются:

,,

,

Общие размеры водопотребления определяются как сумма расходов воды по всем видам водопотребления:

2.2 Оценка качества воды

Водоснабжение поселка будет организовано за счет использования подземных вод напорного горизонта трещиноватых известняков эоценового возраста. Данные о химическом составе подземных вод, а также предельно-допустимые концентрации (ПДК) компонентов в соответствие с требованиями ГОСТ-2874-92 "Вода питьевая" и СанПиН 2.1.4 559-96 "Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения" приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики качества воды

Показатели химического состава	Содержание в воде	ПДК
Сухой остаток, мг/л	500	1000
Водородный показатель рН	7,2	6-9
Общая жесткость	8,0	7,0
Хлориды , мг/л	50	350
Сульфаты , мг/л	100	500
Железо Fe, мг/л	0,2	0,3
Фтор F, мг/л	0,7	0,7-1,5
Мышьяк As, мг/л	0,01	0,05
Свинец Pb, мг/л	0,03	0,03
Нитраты , мг/л	7,0	45
Цинк , мг/л	2,5	7
Стронций Sr, мг/л	2,0	5
Число микроорганизмов в 1воды	80	100
Коли-индекс	2	3

Анализ данных показывает, что показатели качества подземной воды отвечают требованиям ГОСТа. Наблюдается лишь небольшое несоответствие величины общей жесткости воды нормативным показателям. В процессе эксплуатации водозабора существует возможность помутнения подземной воды и бактериальное загрязнение. Из этого следует, что необходимо принять дополнительные меры по улучшению качества воды.

2.3 Мероприятия по улучшению качества воды

Для уменьшения количества бактерий, содержащихся в подземных водах, и уменьшения коли-индекса проводится обеззараживание воды. Наиболее распространенный метод обеззараживания – хлорирование, которое и необходимо запроектировать. Введение хлорсодержащих реагентов будет осуществляться перед подачей воды в бак водонапорной башни, в соответствие со СНиП (стр.51). Необходимая доза для обеззараживания воды принимается в концентрации 0,7 мг/л газообразного хлора, который подается в водопроводную сеть непосредственно через эжектор, создающий разрежение в хлораторе. После введения хлора в обрабатываемую воду необходимо обеспечить не менее 30-минутный их контакт. Это будет достигаться в резервуаре станции обработки воды перед водонапорной башней. На выходе из контактного резервуара содержание остаточного хлора не должно превышать 0,3-0,5 мг/л. Для поддержания содержания остаточного хлора в пределах заданной величины следует в процессе эксплуатации корректировать концентрацию дозы хлора, подаваемой для обеззараживания.

Также необходимо произвести умягчение воды. Для этого необходим метод реагентной декарбонатизации воды. При этом остаточная жесткость умягченной воды может быть получена на 0,4-0,8 мг-экв/л больше некарбонатной жесткости. В качестве реагентов используют известь в виде известкового молока. В качестве коагулянтов применяют или в количестве 25-35 мг/л.

2.4 Анализ природных условий, их схематизация и обоснование расчетной гидрогеологической схемы

Гидрогеологические условия разведанного месторождения могут быть оценены как не очень сложные и поддаются схематизации, могут быть представлены в виде типовой расчетной гидрогеологической схемы.

Разведанный горизонт представлен напорными подземными водами, заключенными в трещиноватых известняках мощностью 50 м. Сверху они перекрыты практически непроницаемыми чаганскими глинами мощностью 50 м., а снизу подстилаются водоупорными породами (не указанными в исходных данных). Горизонт имеет избыточный напор - 85 м. В пределах речной долины известняки обладают коэффициентом фильтрации , а на водоразделах .

Из-за того, что:

пласт считаем неоднородным и принимаем границы раздела, находящиеся на водоразделах, условно закрытыми, на которых соблюдается ГУ II рода.

Таким образом, имеем следующую расчетную схему: плоско-параллельная фильтрация в напорном пласте-полосе с однородными непроницаемыми границами и постоянной мощностью. Водообмен в пласте горизонтальный.

В качестве расчетных значений гидрогеологических параметров принимаются параметры, полученные в результате разведочных работ:

;

;

.

2.5 Обоснование количества и схемы расположения водозаборных скважин

Имея пласт-полосу с непроницаемыми границами, наиболее целесообразно запроектировать водозабор, состоящий из линейного ряда скважин, расположенного вдоль пласта-полосы по ее центру. Учитывая характер водовмещающих пород, представленных трещиноватыми известняками, используем трубчатый фильтр. Длина фильтра , радиус фильтра принимаем равным 0,2 м, коэффициент запаса – 0,75.

Проектная производительность водозаборных скважин принимается на основе определения расчетной водозахватной способности водозаборных скважин .

определяется исходя из допустимой входной скорости воды в фильтр и площади рабочей части фильтра по формуле:

С учетом возможных процессов кальматации фильтров скважин проектный дебит определяют с учетом коэффициента запаса:

Рассчитываем количество скважин, удовлетворяющих рассчитанную потребность в воде, по формуле:

Принимаем количество скважин n=2. Уточненный дебит одной скважины будет равен . Помимо эксплуатируемых скважин необходимо запроектировать одну резервную скважину, на случай выхода из строя одной из скважины линейного ряда.

2.6 Выбор метода расчета и расчетных формул. Обоснование вариантов для расчетов

Прогноз работы водозабора из подземных вод будем осуществлять методом обобщенных систем скважин. Исходя из того, что линейный ряд скважин с радиусом расположен в центре пласта-полосы и имеет длину , а расстояние между скважинами , имеем формулу для определения понижения в скважинах:

,

где, L - ширина полосы, м.;

t – время эксплуатации водозабора равное лет;

- показатель несовершенства скважины;

2.7 Гидродинамические расчеты по прогнозу условий работы проектируемого водозабора

Производя гидродинамические расчеты, необходимо учитывать величину допустимого понижения в скважине, которое равно избыточному напору:

Показатель несовершенства скважины по степени вскрытия пласта определяется в зависимости от соотношений и .

; по графику дополнительного сопротивления (рис.23, [3]) определяем м

Примем расстояние между скважинами , ширина пласта-полосы , тогда:

Расчет баланса составляющих эксплуатационных запасов подземных вод

Формирование эксплуатационного расхода происходит в условиях сработки упругих запасов пласта. Поэтому достаточно рассчитать объем воды, который будет обеспечиваться в течении всего времени эксплуатации водозабора.

Объема воды заключенный в напорном горизонте трещиноватых известняков равен:

.

Упругая водоотдача пласта равна:

Ширина пласта полосы равняется 8000 м, а длина 200000 м, отсюда площадь пласта-полосы:

Расход воды на время будет равен:

Строим годограф эксплуатационный запасов ПВ.

2.8 Выбор схемы водоснабжения объектов

Проектируемая схема водоснабжения предназначена для поселка с числом жителей N=18 тыс. жителей и по этому признаку относится ко II категории надежности подачи воды (СНиП, п.1.3, табл.1). В системах этой категории допускается снижение подачи воды не более 30% в течение времени до 5 часов. Для обеспечения этих требований необходимо запроектировать кольцевой тип водопроводной сети. Надежность водоподачи в пределах поселка обеспечивается: двумя параллельными трубопроводами от водонапорной башни до поселка и кольцевым расположением магистральных водопроводов внутри поселка. Конфигурация этого водопровода повторяет контуры жилого массива, имеющего вид прямоугольника с соотношением сторон 1: 2 (согласно технического задания на проектирование) Размеры водопровода внутри поселка определяются исходя из оценки площади, которую он должен охватывать. Эта площадь определяется исходя их численности населения в поселке N, нормы жилого массивы на 1 жителя и этажности зданий в поселке по формуле:

Обозначив через a короткую сторону прямоугольника площадью F можем, записать соотношение , откуда получим:

Длинная сторона прямоугольника равна 2a=560 м. Расстояния между водозабором, башней, поселком и промышленным предприятием определены техническим заданием на проектирование.

Учитывая, что проектируется улучшение качества подземной воды перед подачей ее потребителям, необходимо в схеме водопровода предусмотреть сооружения по обработке воды. Эти сооружения расположим непосредственно перед водонапорной башней. После обработки воды для подачи ее в бак водонапорной башни, проектируем насосную станцию II подъема. Ее производительность равна средне-суточной потребности в воде, величина напора должна обеспечивать подъем воды в бак башни и его наполнение.

Разбиваем водопроводную сеть на участки, характеризующиеся одинаковыми режимами работы. Такими участками будут: водозабор-башня, башня-поселок, поселок-предприятие. Учитывая изменчивость расхода воды, проходящего по водоводам внутри поселка, выделим здесь дополнительные участки. Границы выделенных участков сети показаны на рисунке 3 цифровыми обозначениями типа 1-2, 2-3 и т.д.

2.9 Гидравлический расчет водопроводной сети

2.9.1 Определение максимальных размеров водопотребления

Максимальные размеры водопотребления определяются по всем основным категориям водопотребления с учетом коэффициентов суточной и часовой неравномерности водопотребления.

Максимальный расход воды для различных


29-04-2015, 00:36