Конструкция водозаборной скважины

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................ 4

1. Общая часть ................................................................................................. 5

1.1. Краткая характеристика санитарно-технических норм расхода воды............................. 5

1.2. Требования к качеству воды................................................................................................. 6

1.3. Правила выбора места заложения скважины...................................................................... 7

1.4. Зона санитарной охраны скважины..................................................................................... 8

2. Техническая часть...................................................................................... 10

2.1. Краткая характеристика условий проведения работ на участке................................ 10

2.2. Определение величины понижения уровня воды и динамического уровня при эксплуатации 11

2.3. Выбор и обоснование типа фильтра и расчет его параметров................................... 12

2.4. Выбор и обоснование способа бурения........................................................................ 13

2.5. Определение проектной глубины скважины............................................................... 14

2.6. Выбор и обоснование водоподъемного оборудования для эксплуатации и для проведения опытных работ............................................................................................................................. 14

2.7. Выбор и расчет конструкции скважины...................................................................... 16

2.8. Выбор бурового оборудования...................................................................................... 18

2.9. Выбор и расчет режимов бурения................................................................................. 19

2.10. Обоснование компоновок бурового снаряда............................................................... 20

2.11. Технология вскрытия и освоения водоносного горизонта......................................... 21

2.12. Технология и расчет параметров цементирования скважины................................... 22

2.13. Методика и выбор технических средств для проведения опытно-исследовательских работ в скважине....................................................................................................................................... 23

3. Анализ и выбор способа ликвидации поглощений промывочных жидкостей 25

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................ 28

Приложение...................................................................................................... 29

Введение

Подземные воды играют важную роль в развитии народного хозяйства. Объёмы потребления подземных вод в России как и во всём мире постоянно возрастают.

Эксплуатация подземных вод осуществляется главным образом буровыми скважинами, как наиболее эффективными и экономичными водозаборными сооружениями, а эффективность и экономичность во многом объясняется качеством проекта, в котором должно быть предусмотрено применение наиболее совершенных технических средств и технологии бурения с учётом интересов охраны и рационального использования природных ресурсов.

Основная цель курсового проектирования заключается в том, чтобы научиться пользоваться учебной, справочной, научно-технической литературой и другими источниками информации о современном достижении науки и практики с тем, чтобы в дальнейшем на высоком инженерном уровне решать вопросы техники и технологии сооружения скважин в практической деятельности.

Задачей курсового проектирования является закрепление и углубление теоретических знаний, использование этих знаний для решения конкретных задач.

1. Общая часть.

1.1. Краткая характеристика санитарно-технических норм расхода воды.

При проектировании скважин на воду и системы водоснабжения любого объекта прежде всего должно быть определено, сколько воды и какого качества необходимо подавать данному объекту.

Вода расходуется различными потребителями для самых разнообразных целей: а) хозяйственно-питьевые нужды населения; б) производственные нужды предприятий промышленности и сельского хозяйства; в) тушение пожаров.

Для ориентировочного определения расчетного расхода воды проектируемой разведочно-добывающей скважины можно использовать данные табл. 1.

Таблица 1

Расчетные нормы расхода воды [16]

Количество воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население, и неучтенные расходы допускаются дополнительно в размере 5-10% от суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта.

Для определения общего суточного количества воды, необходимого для водоснабжения объекта, величину, полученную по нормам табл. 1, нужно умножить на коэффициент суточной неравномерности (1,1-1,3) и сложить с количеством воды, требуемым для восстановления противопожарного запаса.

Расход воды на противопожарные нужды зависит от числа жителей и характера застройки (табл. 2).

Таблица 2

Расходы воды на наружное пожаротушение

Количество воды, требуемое для противопожарных целей, должен обеспечивать неприкосновенный запас в резервуарах, который необходимо восстанавливать из скважины в течение следующего времени:

а) 24 ч - в населенных пунктах и на промышленных предприятиях с производством, отнесенным по пожарной опасности к категориям А, Б и В;

б) 36 ч - на промышленных предприятиях с производствами, отнесенными по пожарной опасности к категориям Г и Д;

в) 72 ч - в сельских населенных пунктах и на сельскохозяйственных предприятиях.

При определении часового дебита проектируемой разведочно-добывающей скважины следует считать продолжительность работы водопроводов для городов, больших поселков и крупных промышленных предприятий 20-22 ч/сут, а для средних и небольших объектов 8-12 ч/сут.

1.2. Требования к качеству воды

Качеством воды называется совокупность свойств воды, обусловленная в основном концентрацией содержащихся в ней компонентов.

В состав воды в виде различных химических соединений входят около 50 элементов, многие из которых содержатся в малых количествах, но также влияющих на ее свойства. Природные воды всегда содержат несколько компонентов. В зависимости от размера частиц, составляющих компоненты воды, различают:

1) растворенные компоненты, частицы которых находятся в состоянии молекулярной или ионной дисперсности (размер частиц менее 0,1 мкм); к ним можно отнести растворенные в воде газы (кислород, углекислый газ, сероводород, азот) а также катионы и анионы растворенных в воде солей кальция, магния, натрия, калия, хлора и др.

2) коллоидные компоненты, частицы которых находятся в состоянии высокой дисперсности (размер частиц 0,1-10 мкм). Эти компоненты могут быть органического и минерального происхождения. К органическим относятся гумминовые вещества и масла (масла попадают в воду со сточными водами), а к минеральным - кремниевая кислота (SiO₂ ), соединения металлов и др.;

3) грубодисперсные компоненты, имеющие размеры частиц больше 10 мкм. Эти компоненты могут быть:

а) всплывающие, их плотность меньше плотности воды; б) тонущие, плотность которых больше плотности воды; в) взвешенные, плотность которых близка к плотности воды.

При определении качества воды различают следующие свойства.

Физические: температура, запах, вкус и привкус, прозрачность, муть и осадок, взвешенные вещества, электропроводность.

Химические: активная реакция, щелочность, жесткость, сухой остаток, железо, сульфаты и хлориды, азотсодержащие вещества, окисляемость, сероводород, растворенный кислород, мышьяк, фтор, медь, цинк, марганец, свободная углекислота, кремниевая кислота.

Бактериологические: общее число бактерий, коли-титр, коли-индекс.

Качество питьевой воды, подаваемой централизованной хозяйственно-питьевой системой водоснабжения, регламентируется ГОСТом.

Состав и свойства воды при любом типе водоисточника, способе обработки воды и конструктивных особенностях водопроводной сети должны обеспечивать безопасность ее в эпидемиологическом отношении, безвредность химического состава и благоприятные органолептические свойства.

Вода, подаваемая потребителям, должна быть защищена от случайного или систематического загрязнения путем устройства зон санитарной охраны и герметичности водопроводных систем.

1.3. Правила выбора места заложения скважины.

При размещении водозаборных сооружений подземных вод следует отдавать предпочтение участкам:

а) расположенным вблизи места потребления воды; б) обладающим наибольшей водообильностью и допускающим забор потребного количества и надлежащего качества воды; в) обеспечивающим наиболее высокое положение динамического уровня в процессе эксплуатации; г) обеспечивающим возможность расширения водозабора на перспективу.

Водозаборы следует располагать на устойчивых (не оползневых) и незатопляемых участках, а при отсутствии таких - предусматривать мероприятия по защите водозаборов (обвалование, подсыпку и др.). Участки для расположения водозаборов должны быть выбраны таким образом, чтобы исключалась возможность загрязнения эксплуатируемых водоносных горизонтов бытовыми и промышленными сточными водами, газонасыщенными водами и водами с повышенной минерализацией, содержащими железо и марганец, из других водоносных горизонтов. Скважина должна быть защищена от попадания воды, служащей для охлаждения подшипников, компрессоров и сальников.

С целью защиты используемых подземных вод от загрязнения сточными водами животноводческих ферм и других объектов должна быть организована санитарная зона участков расположения водозаборов. Зона санитарной охраны для подземных источников состоит из двух поясов, в каждом поясе должен быть установлен особый режим.

Первый пояс - зона строгого режима - должен включать: а) источник в месте забора воды; б) водопроводные сооружения: насосные станции, запасные и напорные резервуары и т.д.

Границы первого пояса зоны санитарной охраны должны устанавливаться в зависимости от степени защищенности горизонтов с поверхности от загрязнения и гидрогеологических условий на определенном расстоянии (в м) от водозабора:

Для одиночных подземных водозаборов, расположенных на территории объекта, исключающего возможность загрязнения почвы, расстояние от них до ограждения допускается уменьшать соответственно до 15 и 25 м.

Второй пояс зоны санитарной охраны - зона ограничения - должен включать:

а) источник, питающий данный водопровод;

б) бассейн питания водоисточника и его притока с границами по водоразделам, другие источники и грунтовые воды, которые могут оказать неблагоприятное влияние на качественный или количественный состав воды в водоисточнике;

в) окружающую территорию с населенными пунктами, фермами, зданиями, сооружениями и устройствами, оказывающими на источник определенное влияние.

На территории второго пояса запрещается:

располагать животноводческие фермы ближе чем на 300 м от границ первого пояса;

располагать стойбища и выпас скота ближе чем на 100 м от границы первого пояса.

Границы второго пояса определяют расчетом.

При выборе участков размещения и проектирования водозаборов подземных вод наряду с расчетами производительности водозаборов важнейшей задачей является оценка качества подземных вод и составление прогноза возможных изменений состава и свойств воды на весь период водопотребления.

1.4. Зона санитарной охраны скважины.

Особую опасность представляют загрязненные сточные воды в районах промышленных предприятий и на сельскохозяйственных территориях. Поэтому при прогнозах качества воды для проектируемого водозабора необходимо предусматривать в проекте мероприятия по их санитарной охране и предотвращению загрязнения подземных вод в районе размещения водозабора.

При проектировании, строительстве и эксплуатации скважин, добывающих грунтовые и артезианские воды, в соответствии со СНиП II.31-74 вокруг них необходимо проектировать зону санитарной охраны из двух поясов: I пояс - зона строгого режима; II пояс - зона ограничений.

В I пояс санитарной охраны включают участок проектируемой разведочно-добывающей скважины. Этот пояс представляет собой площадку радиусом 50 м, на которой производится планировка территории с отводом поверхностных вод за пределы пояса. Территорию I пояса зоны санитарной охраны ограждают забором.

II пояс зоны санитарной охраны, его размеры и конфигурацию в плане устанавливают в зависимости от глубины залегания водоносного грунта, степени его защищенности от проникновения бактериального загрязнения с поверхности земли, по данным гидрогеологических расчетов и согласно СНиП II.31-74. II пояс зоны санитарной охраны рассчитывают с использованием метода Е.Л. Минкина и данных санитарно-гидрогеологического обследования района.

Все расчеты по определению зоны санитарной охраны II пояса приведены в табл. 3.

Таблица 3