Поверхностные и подземные источники воды

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«Приморская Государственная Сельскохозяйственная академия» 
 

Кафедра водоснабжения и водоотведения   
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа 
 

     Выполнил:

     Еременко  А.А.

                                                                                                                                    731 группа

     Проверил:

     Богатый А.А.    
 
 
 
 

Уссурийск 2010

Содержание 

Введение 

1. Водозабор из поверхностного водоисточника.

   1.1 Выбор места забора воды из поверхностного источника.

   1.2 Граница зон санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения.

2.Поверхностный  водозабор.

   2.1 Технологическая схема поверхностного водозабора.

   2.2 Конструирование оголовка и расчет входных отверстий.

3.Расчет самотечных  линий.

   3.1 Определение размеров водовода.

   3.2 Определение потери напора в самотечных линиях при уровне низких вод УНВ.

   3.3 Определение потерь напора при аварийной работе водозабора в период отключения одной линии при уровне низких вод УНВ.

   3.4 Определение потерь напора при пропуске расчетного расхода водозабора по одной линии в паводок при уровне высоких вод УВВ.

4. Промывка самотечных труб.

   4.1 Технологическая схема промывки самотечных труб.

   4.2 Определение условий для промывки труб.

5.Береговой колодец.

   5.1 Определение размеров берегового колодца по высоте.

   5.2 Определение уровней воды в береговом колодце.

   5.3 Определение размеров берегового колодца в плане.

6. Расчет насосной станции I подъема.

7. Гидрологическая  характеристика подземного источника  водоснабжения.

8. Обоснование  типа и схемы расположения  водоприемных сооружений из подземного  источника.

9. Определяем  необходимое число скважин и максимальное понижение уровня грунтовых вод при максимальном дебите.

10.Определение  расстояния между скважинами.

11. Определение  расчетных отметок и глубины  скважины.

12. Определение  расчетных параметров и выбор  типа водоприемника.

13.Расчет и  выбор типа фильтра.

14. Расчет конструкции  ствола скважин.

15. Промывка скважины.

16. Цементирование  скважин.

17. Вскрытие водоносного  пласта .

18.Расположение  зон санитарной охраны.

19.Здание насосной  станции на скважиной .

20. Литература. 

Введение 

Сельскохозяйственное  водоснабжение и обводнение- отрасль  водного хозяйства, задачей которого является удовлетворение производственных и бытовых потребностей в воде объектов сельского хозяйства.

     Отличительная  особенность сельскохозяйственного  водоснабжения- необходимость подачи воды на большие расстояния и на обширные территории с неравномерно размещенными потребителями и неравномерным водопотреблением как в течение суток, так и в течение года.

    К  основным мероприятиям по организации  водоснабжения относятся: добывание воды, улучшение ее качества до норм, заданных потребителями. Подъем воды насосными установками и транспортирование ее от источника до места потребления, распределение воды между потребителями и создание условий для наиболее удобного и целесообразного получения ее каждым потребителем.

    Плановое  водоснабжение всех водопотребителей, находящихся на определенной  территории, представляет собой  ее обводнение, которое в большинстве  случаев решается в комплексе  с другими водохозяйственными мероприятиями. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Водозабор из поверхностного  водоисточника. 

   1.1 Выбор места забора  воды из поверхностного  источника 

При выборе места  для устройства водоприемника необходимо:

   1. Обследовать  на достаточной длине участок реки и отметить все очаги возможного ее загрязнения.

   2. Не размещать  водоприемник у устья притоков, так как возможно загрязнения  воды и закупорка водоприемника  насосами.

   3. Не располагать  водоприемники в староречье, заводях  и других подобных местах, так как качество воды в них хуже, чем в главном течении, они обычно постепенно заносятся насосами и водоприемник может остаться на сухом месте.

   4. Не устраивать  водоприемники ниже порожистых  мест, долго не замерзающих быстрин, мостов с русловыми быками, так как обычно поверхность реки вблизи таких участков долго не покрывается льдом, что приводит к образованию внутриводного льда.

   5. Водоприемники  в зависимости то качества  воды, устраивают на берегу или  в русле.

   6. При  выборе берега учитывать общий режим реки, если река не размывает берега, скорости воды в ней сравнительно невелики и насосов нет, то водоприемник можно устраивать у любого берега вогнутого, выпуклого, прямого.

   7. Избегать  мест с неблагоприятными для  устройства водозабора и насосной станции геологическим строением оползни, болота.

   8. Желательно  иметь в месте водозабора минимальную  глубину воды в реке 2...3м, но  возможен забор и при меньших  глубинах.

   9. Учитывать  возможные изменения условий  движения воды в реке вследствие  устройства водоприемника.

   10. При  всех прочих одинаковых условиях  выбирать место для водозабора, ближайшее к водопотребителю. 

1.2 Граница зон санитарной  охраны поверхностного  источника водоснабжения. 

   Зоны  санитарной охраны должны предусматриваться на всех проектируемых, рекомендуемых водопроводах питьевого назначения в целях обеспечения их санитарно- эпидемической надежности.

   I- Зона санитарной охраны реки, канала устанавливается в зависимости от местной санитарной топографических и гидрологических условий, во всех случаях они должны быть:

   а) Для  водотоков (река, канал)

Вверх по течению  не менее ста метров. По прилегающему водозабору берегу не менее ста метров, от уреза воды, летней, осенней межени.

   б) Для  водоемов (водохранилища, озера)

По акватории во всех направлениях не менее ста метров. По прилегающему водозабору берегу не менее ста метров от уреза воды при нормальном подпорном уровне НПУ, в водохранилищах летней, осенней межени.

   Границей  II пояса зоны санитарной охраны реки, канала устанавливают с учетом источника загрязнений водоема, стойкими химическими веществами и должны быть вверх по течению, включая притоки исходя из скорости течения воды и времени протекания воды под границей пояса до водозабора при среднемесячном расходе воды летней, осенней межени 95% обеспеченности в зависимости от климатических районов не менее 3-5 суток.

При гористом рельефе  до вершины первого склона обращенного  к водотоку,  но не более 750 м, при  пологом склоне и 1000м при крутом склоне.

   Границей  III пояса зоны санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения, должно быть вверх и вниз по течению водотока или во всех сторонах акватория такими же как и для II-ого пояса. Боковые границы по водоразделу 3-5 км от водотока. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Поверхностный водозабор 

   2.1 Технологическая  схема поверхностного  водозабора 
 

   Технологическая  схема систем водоснабжения населенного  пункта имеет следующий состав  сооружений:

1.Водозаборное  сооружение

2. Насосная станция  первого подъема

3. Водоводы первого подъема

4. Очистная станция

5. Резервуар  чистой воды

6. Насосная стация  второго подъема

7. Водоводы второго  подъема

8. Водонапорная  башня

9. Водопроводная  сеть

Водозаборное  сооружение в створе реки располагаем  согласно СНиП 2.04.02-84

   Состав водозаборного сооружения:

1.Водоприемник

2. Самотечные (сифонные) трубопроводы

3. Береговой  колодец

4. Насосная станция  первого подъема

5. Камеры переключений  и предохранительных приборов.  

Состав оборудования:

1. Решетки, защищающие  приемные отверстия от попадания в них сора

2. Рыборазградительные  фильтры и сетки с промывными  устройствами, сетки для процеживания  воды.

3. Подъемные,  транспортные устройства для  промывки сеток и их подъема

4. Насосы или эжекторы для очистки береговых колодцев от наносов

5. Насосы основного  оборудования

6. Насосы вспомогательного  оборудования (дренажные- для откачки  фильтрата, вакуумные- для пуска  насосов, вентиляторы- для создания  искусственной вентиляции воздуха)

7. Подъемные  и транспортные приспособления  и устройства для монтажа и демонтажа оборудования и коммуникаций

8. Электрооборудование,  работающие от вводов электроэнергии

9. Телемеханические  устройства и приспособления  для полного и частичного автоматического  управления работой водозабора

10. Обратные клапаны  для поддержания напора в водоводах при внезапной остановке насосов

11. Предохранительные  клапаны для защиты водоводов  и комуникаций от гидравлических  ударов

12. Водомеры (счетчики  воды)

2.2 Конструирование  оголовка и расчет  входных отверстий 

   Проектируем водозабор руслового типа с незащищенным оголовком, так как река не судоходна, берега пологие, глубины небольшие.

   Для обеспечения  надежности работы водозабора  самотечные водоводы к береговому  приемному колодцу прокладываем  в две линии. Очистные сооружения, резервуары чистой воды, насосные станции I и II подъемов, водозаборное сооружения находятся в одной зоне санитарной охраны.

   Водонапорную  башню располагаем как можно  ближе к потребителю и в  наиболее высоком месте.

   Расчетный  расход водозабора определяем по выражению: 

где: - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды вопровода, принимаем =1,09:1,1

-максимальный суточный расход  /сут

Т1-время работы насосной станции I подъема, Т1=24 

Водоприемник  принимаем в виде не защищенного  типа. Входные отверстия располагаем  по течению реки и перекрываем  сороудерживающими решетками.

   Площадь  входных отверстий водоприемника определяем исходя из скорости входа воды

где: 1,25 -коэффициент  учитывающий возможность засорения  отверстий

        - расчетный расход одной секции одного трубопровода  

n- число секций трубопровода n=2

- скорость входа воды в  водоприемное отверстие, принимаем  =(0,3:0,1)

К- коэффициент  учитывающий стеснение отверстий  стержнями решетки 

где:a- расстояние между стержнями в свету

       с- толщина стержней (м или см) 

а=50:100 мм

с=6:10 мм 
 

=1,25*   

Определяем диаметр  входной трубы

Принимаем решетку стандартную, с просветом окна 800*1000мм и =0,8 .

   Проверим  решетку на случай отключения  при аварии одной линии самотечных  труб, приняв расход по одной  линии равным 0,7 расчетного расхода  водозабора.

0,7*gрасч.водоз=0,7*0,04=0,028

Тогда скорость входа будет равна:

3.Расчет  самотечных линий 

   3.1 Определение размеров водовода

   Исходя  из надежности работы водозабора  принимаем водовод из двух самотечных линий, проложенных с обратным уклоном из стальных труб. Стальные трубы хорошо сопротивляются ударам плавающих предметов и не разрушаются при образовании под ними местных временных промоин.

   Чтобы  определить диаметр водовода  и потери напора в нем, задаемся расчетной скоростью Vрасч=0,7  . Тогда площадь поперечного сечения самотечных труб, должна быть определена по выражению:

откуда диаметр  самотечных труб (м)

   Принимаем стандартный диаметр округляя полученный по расчету в меньшую сторону,

175мм=0,175м и  проверяем скорость в трубе

3.2 Определение потерь  напора в  самотечных  линиях при уровне  низких вод УНВ. 

   Потери  напора в самотечных линиях при УНВ. Потери напора определяют как сумму потерь на местные сопротивления , поскольку при малой длине трубопровода (самотечных труб) они составляют значительную величину и потерь напора по длине hдл. 

Местные потери напора

где:h1-потери  напора в решетке (на входе), принимают h1=0,1м

       h2-потери на вход

где: Е- коэффициент  гидравлического сопротивления  при входе в раструб Е=0,1

        h3-потери напора в фасонных частях (тройнике) и арматуре (задвижке) на самотечных линиях

h4-потери напора на выходе (на вход в колодец)

hдл- потери напора по длине, определяют при работе двух линий самотечных труб

где: А- удельное сопротивление

       К- поправочный коэффициент на  неквадратичность зависимости потерь  напора от средней скорости  движения воды

       l-длина трубопровода

       g- расход

3.3 Определение потерь напора при аварийной работе водозабора в период отключения одной линии при уровне низких вод УНВ 

   Согласно  СНиП 2.04.02-84 при аварийной работе  допускается снижение водоотпора  на 30%.

Тогда скорость при аварии при  ,будет равна:

а потери напора:

где: h1- 0,1

3.4 Определение потерь  напора при   пропуске расчетного  расхода водозабора  по одной линии  в паводок при  уровне высоких вод УВВ. 

   Скорость  в самотечной линии должна  быть больше, чем скорость в  реке при УВВ, поэтому весь  расход идет по одной линии  (одна отключается) 

Сравниваем hУНВ=0,677м<hав=2,2м<hУВВ=2,3м следовательно расчет выполнен правильно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Промывка самотечных  труб  

   4.1 Технологическая  схема промывки  самотечных труб. 

   Возможны  три способа промывки самотечной  линии:

1)Обратным током  напорной воды, подводимой к   самотечной линии особой трубой  от нагнетательного трубопровода.

2)Обратным током,  то есть из берегового колодца  в реку за счет разности  уровней воды в колодце и  в реке. Колодец наполняется водой  по трубе из нагнетательного  трубопровода. После подъема уровня  воды в колодце на определенную  отметку быстро открывают клапан на промываемой самотечной линии и вода устремляется по ней с большой скоростью из колодца в реку.

3)Прямым током  воды из реки в колодец, но  с повышенной скоростью. В этом  случае воду из колодца выкачивают  насосами, затем быстро открывают клапан на самотечной линии, и вода из реки с большой скоростью устремляется по самотечной линии в береговой колодец.

   При промывке  самотечной линии обратным током  скорость движения воды в промываемой  трубе должна быть примерно в 2....3 раза больше скорости, принятой по расчету.

Следовательно, если из берегового колодца воду забирает только один насос, то промывка самотечных труб подачей воды только от этого  насоса невозможна, так как скорость движения воды при промывке будет  недостаточна. В этом случае необходимо иметь запасной резервуар, из которого вода под необходимым напором и в количестве, равном двойной производительности насоса, поступает в промываемую линию самотечных труб.

   При наличии  двух насосов и двух линий  самотечных труб можно, забирая воду из колодца двумя насосами, подавать ее по напорному трубопроводу в одну линию самотечных труб. Тогда последняя промывается с двойной скоростью обратным током. По второй линии самотечных труб во время промывки первой вода движется прямым током также с двойной скоростью. 

   4.2 Определение условий  для промывки труб 

   В процессе  эксплуатации не исключено засорение  входных решеток и труб. Для  удаления сора и наносов их  промывают обратным током воды. Воду на промывку подают по  нагнетательной линии от насосной станции.

   Скорость  промывной воды:

где: А- коэффициент  согласно СНиП А=7,5:10, принимаем А=8:Д- диаметр самотечной линии, м: d- диаметр промывных частиц,мм

                                      d=0,09:0,12 мм

м/с

Расход промывной  воды:

gпром=Vпром*Fсам=2,9*0,785*0,175^2=0,07

5. Береговой колодец

    5.1 Определение размеров берегового колодца по высоте. 

   Между  приемным и всасывающим отделениями  устанавливают плоскую, съемную сетку, размеры которой определяют по скорости Vс прохода воды через ячейки в свету (принимают не более 0,4 м/с при отсутствии внешних рыборазградителей):

Зная расход, скорость и определив коэффициент, учитывающий стеснение входа стержнями решеток

где: а- расстояние между проволоками сетки, принимаем 5 мм: а=2:5мм

        с- диаметр проволоки: с=1:1,5 мм, примем с=1,5 мм

 вычислим:

Принимаем стандартную  сетку размером 930х930 мм и F=0,86 , тогда скорость входа

м/с

Проверим скорость прохождения воды при отключении одной линии самотечных труб:

м/с

Следовательно, сетка выбрана правильно. 

5.2 Определение уровней  воды в береговом  колодце.

В межень при  уровне низких вод УНВ при работе двух линий:

В межень при  аварийной работе одной линии:

В паводок при  работе одной линии:

   Отметки  уровней воды в отделении всасывающих  линий принимают ниже, чем в  приемном, на 0,1м:

Отметка пола берегового колодца

   Отметка  выхода самотечных труб в приемное  отделение берегового колодца должна быть ниже наизнизшего уровня воды в нем не менее чем на 0,3м

   Глубина  прокладки самотечных линий в  пределах берега должна быть  ниже глубины промерзания, которая  принята 10 см.

   Нижнее основание будет ниже на высоту сетки Pc=0,93 м на отметке

Отметка дна  колодца на 0,5м ниже:

где: 0,5- высота порога между приемным и всасывающим  отделением, который    устраивают дл предотвращения попадания песка и ила во всасывающее отделение колодца,м.

   Для удаления  песка и ила из первого отделения  береговой колодец периодически промывают при помощи энжекторной установки, работающей от напорной линии насосной станции первого подъема.  

5.3 Определение размеров берегового колодца в плане 

   Размеры  колодца в плане находят из  условия размещения оборудования  в приемных и всасывающих секциях  (отделениях). Находим диаметры всасывающих  труб и связанного с ними  оборудования.

   Диаметр  всасывающей линии определим по расчетному расходу одной секции и скорости во всасывающей трубе VВС:

Принимаем VВС=2м/с, VВС=1,2:2 м/с, тогда

Полученный диаметр  совпадает с ближайшим стандартным =125мм=0,125м