WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
Федеральное агентство по образованию Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет А. М. КУРГАНОВ, Е. Э. ВУГЛИНСКАЯ ВОДОЗАБОРЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Учебное пособие Санкт-Петербург 2009 1 УДК 628.179 Рецензенты: д-р техн. наук, профессор Н. А. Черников (Петербургский университет путей сообщения, кафедра водоснабжения, водоотведения и гидравлики);

ПРЕДИСЛОВИЕ канд. техн. наук, доцент А. П. Авсюкевич (ген. директор ЗАО «Экопром») Дисциплина «Водоснабжение. Водозаборные сооружения» в соотКурганов, А. М., Вуглинская, Е. Э.

ветствии с образовательным стандартом высшего профессионального Водозаборы подземных вод: учеб. пособие для студентов специобразования изучается студентами специальности 270112 – водоснабжеальности 270112 – водоснабжение и водоотведение всех форм обучения / ние и водоотведение – всех форм обучения.

А. М. Курганов, Е. Э. Вуглинская; СПбГАСУ. – СПб., 2009. – 80 с.

В соответствии с учебным планом и рабочими программами, действующими в СПбГАСУ, дисциплина «Водоснабжение» разделена на три ISBN 978-5-9227-0208-9 части, каждая из которых изучается в отдельном семестре.

Программа второй части дисциплины «Водоснабжение» – «Водозаборные сооружения» включает изучение источников водоснабжения, В соответствии с программой дисциплины «Водоснабжение. Водозаборные условий забора воды из поверхностных и подземных вод.

сооружения» рассмотрены вопросы оценки условий водозабора, устройство и конМатериалы этой дисциплины базируются на знаниях, полученных струирование скважины, а также вопросы расчета фильтров и подбора насосов.

при изучении геологии, механики грунтов, гидравлики, гидрологии, наПрименительно к курсовому проекту приведен пример проектирования сквасосов и насосных станций и ряда других дисциплин.

жинного водозабора.

В процессе изучения дисциплины студенты выполняют курсовой Предназначено для студентов специальности 270112 – водоснабжение и водоотведение всех форм обучения. проект по проектированию водозаборных сооружений населенного пункта.

Табл. 13. Ил. 26. Библиогр.: 12 назв.

Настоящее учебное пособие предназначено для оказания практической помощи в изучении дисциплины и правил проектирования водоРекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качестве заборных сооружений из подземных вод, в том числе при разработке куручебного пособия сового и дипломного проектирования.

Пособие разработано в соответствии со сложившейся практикой преподавания дисциплины на кафедре водоснабжения СПбГАСУ (ЛИСИ) и с учетом требований действующих нормативных документов и новых тенденций в области проектирования и строительства водозаборных сооружений.

Учебное пособие состоит из теоретической части и примера.

В теоретической части приведены теоретические основы и правила проектирования водозаборных сооружений из подземных вод.

В примере показаны порядок и основные приемы проектирования ISBN 978-5-9227-0208-9 А. М. Курганов, Е. Э. Вуглинская, водозабора подземных вод.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2 ных осадков, имеют в течение года почти постоянную температуру, заВведение щищены от попадания загрязнений с поверхности земли. Грунтовые воды достаточно широко используются для централизованного водоснабжеПодземными называют воды, находящиеся в толще земной коры ния населенных пунктов.

во всех физических состояниях. Для водоснабжения используется сво- Артезианскими называются находящиеся под напором подземные бодная вода, заполняющая поры фильтрующих грунтов и передвигаю- воды, заключенные между водонепроницаемыми пластами и заполняющаяся под действием силы тяжести. щие расположенную между ними водопроницаемую породу или циркуПо условиям залегания подземные воды могут быть разделены лирующие по трещинам. Они надежно защищены от поверхностных стона верховодку, грунтовые и артезианские (рис. 1). ков водонепроницаемыми породами. Запасы артезианской воды значительны и устойчивы, вода имеет постоянную температуру, богата минеральными примесями без каких-либо признаков загрязнения. Пресные артезианские воды наиболее предпочтительны для целей централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов.

Сосредоточенный естественный выход подземных вод (артезианских или грунтовых) на дневную поверхность называется родником или ключом. Если родники питаются за счет безнапорных вод, то поступление воды к ним является нисходящим, а если за счет напорных вод – восходящим.

Запасы подземных вод подразделяются на естественные и эксплуатационные.

Естественные запасы – это количество воды, содержащееся в водоносных пластах в естественном состоянии, не нарушенном эксплуатацией водозаборных сооружений.

Рис. 1. Схема залегания подземных вод:

Эксплуатационные запасы – это то количество подземных вод, 1 – глины; 2 – пески; 3 – трещиноватые известняки; 4 – урокоторое может быть получено из водоносного пласта рациональными вень безнапорных вод; 5 – уровень напорных вод; 6 – то же выше уровня земли; А – восходящий источник; Б – река;

в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при В – бассейн грунтовых вод; I – артезианский водоносный заданных режиме эксплуатации и качестве воды, удовлетворяющих трегоризонт, II – грунтовые воды в аллювиальных отложениях бованиям потребителей в течение всего расчетного срока водопотребления. Именно эксплуатационные запасы подземных вод учитываются Верховодкой называют временное скопление подземных вод в зоне в балансе при разработке проектов водоснабжения из подземных источаэрации, обычно в виде отдельных разобщенных линз, образующихся ников.



от просачивания талых снеговых или дождевых вод. Запасы их, как праПодземные воды добывают специальными устройствами – водозавило, незначительны, зависят от количества и времени выпадения осадборами различных типов с учетом условий залегания подземных вод, ков и легко загрязняются сточными водами с поверхности земли. Для цених форм и обеспечения потребного расхода в течение расчетного срока, трализованного водоснабжения такие воды обычно не используются.

а в ряде случаев и в перспективе.

К грунтовым относятся все неглубоко залегающие безнапорные Хозяйственно-питьевое водоснабжение имеет приоритет перед друили с местным напором подземные воды, имеющие сток. Они характегими потребителями подземных вод. Это обусловлено высоким качеством ризуются значительными запасами воды, мало зависят от поверхностпресных подземных вод и их лучшей защищенностью от загрязнения.

4 Наиболее распространенным типом водозахватных устройств являются скважины. Их применяют в самых разнообразных условиях для добычи подземных вод из водоносных пластов мощностью больше 5-6 м, залегающих на глубинах от 10 до 1000 м. 1. ВЫБОР СХЕМЫ И СИСТЕМЫ ПИТЬЕВОГО Сооружение скважины – это процесс, при котором выполняется ряд ВОДОСНАБЖЕНИЯ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ операций и работ, связанных с бурением ствола и закреплением его стенок, с помощью комплекса машин и приспособлений, называемого бу- Системы питьевого водоснабжения из подземных источников вклюровой установкой. чают в себя комплекс инженерных сооружений и их элементов, необхоСтуденты специальности 270112 – водоснабжение и водоотведение – димых для забора подземных вод из водоносных горизонтов, подъема, должны приобрести навыки применения полученных знаний по специ- подачи и распределения воды альному курсу для проектирования водозаборов подземных вод, как аль- В зависимости от конкретных условий для приема подземных вод тернативного варианта водозаборов из поверхностных источников. могут применяться шахтные колодцы, горизонтальные водосборные открытые или закрытые дрены (горизонтальные водозаборы), горизонтальные скважины-лучи (лучевые водозаборы), комбинированные водозаборы, каптажи источников (родников) и трубчатые буровые колодцы (скважины).

Шахтные колодцы используются для приема воды из относительно неглубоко залегающих (до 30 м) безнапорных или слабонапорных (реже напорных) водоносных пластов.

Шахтные колодцы представляют собой вертикальные выработки с большими размерами поперечного сечения (1–3 м) и относительно небольшой глубиной (до 30 м). Применяются эти колодцы чаще всего для забора воды из безнапорных водоносных пластов в системах водоснабжения небольшой производительности.

Шахтный колодец (рис. 2) состоит из водоприемной части, ствола и наземной части (оголовка). Часто для создания запаса воды и ее отстаивания внизу шахтного колодца устраивают отстойную часть (зумпф), глубина которой может достигать 10 м. Оголовок должен возвышаться над поверхностью земли не меньше чем на 0,8 м и закрываться крышкой. Такой колодец оборудуют вентиляционной трубой, которую выводят выше поверхности земли не меньше чем на 2 м.

Для предохранения воды от загрязнений вокруг колодца устраивают глиняный замок глубиной 1,5–2 м, шириной 0,5 м, закрытый сверху отмосткой.

Выполняют шахтные колодцы из кирпича, дерева, бетона и железобетона. Наибольшее распространение получили колодцы, выполняемые из сборных железобетонных колец диаметром 1 м при помощи агрегатов КШК.

6 В зависимости от гидрогеологических условий и глубины шахтного проводящей) части, смотровых и вентиляционных колодцев и сборных колодца забор воды устраивают только в его стенах, только в дне или резервуаров.

в стенах и дне. Применяются они для забора воды при малой глубине водоносного пласта (до 5–8 м) и малой его мощности. Горизонтальные водосборы наиболее эффективны при необходимости перехвата широкого потока подземных вод в речных долинах.

Рис. 3. Траншейные водосборы:

а – каменно-щебеночный; б – трубчатый; 1 – обратная засыпка траншеи местным грунтом; 2 – глиняный замок; 3 – крупнозернистый песок; 4 – гравий;

Рис. 2. Шахтный колодец:

5 – камень; 6 – дренажная пористая труба 1 – отмостка; 2 – вентиляционная труба; 3 – глиняный замок; 4 – железобетонные кольца (в зоне приГоризонтальный трубчатый водозабор целесообразно сооружать ема воды с вставками из пористого бетона); 5 – отстойник-накопитель (зумпф); 6 – водоносный грунт; в открытом котловане при добыче подземных вод из пологих водонос7 – водоупорный грунт ных горизонтов малой мощности (до 5 м), подошва которых располагается на уровне не ниже 10 м от уровня поверхности земли.

Горизонтальные водозаборы (горизонтальные водосборы) бываПроектирование водозаборов подрусловых вод должно проводитьют траншейными (рис. 3): каменно-щебеночными и трубчатыми, а такся по данным предварительных качественных и количественных исслеже в виде галерей или штолен, водоприемная часть которых расположедований подземных вод в сочетании с опытной откачкой воды.

на горизонтально. Каменно-щебеночные водозаборы применяют при захЛучевые водозаборы (рис. 5) являются разновидностью горизонвате подземных вод на глубине 2–3 м от поверхности земли, тальных водосборов и состоят из системы горизонтальных скважин-лупреимущественно для временного водоснабжения; трубчатые – при глучей, радиально присоединенных к сборному шахтному колодцу. Их прибине залегания подземных вод до 4–5 м, водосборные галереи – на глуменяют для добычи воды из водоносных пластов мощностью 3–20 м, бине более 6–8 м.





залегающих как вблизи поверхности земли или под дном водотока (воГоризонтальные водосборы трубчатого типа (рис. 4) состоят доема), так и на глубине до 15–20 м от дневной поверхности. Лучевые из водоприемной части (горизонтальной дрены), водоотводящей (водоводозаборы устраивают в песчано-галечных отложениях с содержанием 8 валунов меньше 10 %, но 60 % фракций в грунте должно быть меньше 70 мм.

Гидрохимическая среда должна исключать возможность кольматации пород водоносного пласта в прифильтровой зоне и самих фильтров солями различного состава.

Рис. 4. Горизонтальный водозабор трубчатого типа:

1 – сборный колодец; 2 – смотровой колодец; 3 – одерновка;

4 – дренажная обсыпка (галька); 6 – переливная труба; 7 – дренажная водосборная труба; 10 – железобетонные кольца;

13 – вентиляционная труба; 16 – водоупорный пласт Фильтровые лучи имеют обычно диаметр 80–250 мм и длину 5–80 м.

Их конструкция зависит от характера водоносных пород и способа производства работ. Лучи прокладывают из шахтного колодца методами прокола или горизонтального бурения.

Ориентировочно считают, что при kM < 0,02 (k – коэффициент фильРис. 5. Схема лучевого водозабора:

трации, м/с, М – мощность водоносного пласта, м) целесообразно при1 – шахтный колодец; 2 – лучи (фильтровые менять лучевой водозабор, при kM > 0,02 – скважину или шахтный колопористые трубы); 3 – задвижка дец. Эта оценка в какой-то степени справедлива для сравнения горизонтальных и вертикальных водозаборных сооружений вообще.

10 а Комбинированные водозаборы – это горизонтальные галереи с рядом вертикальных скважин или шахтные колодцы с трубчатыми горизонтальными водосборами. Применяют их при необходимости забора воды из неглубоко расположенных маломощных пластов или подрусловых вод с одновременным использованием глубоко расположенных водоносных горизонтов, если эти пласты в отдельности не обеспечивают расчетной производительности водозабора, либо по технико-экономическим показателям.

Каптажи представляют собой сооружения по сбору подземных вод для использования естественных их выходов на дневную поверхность из различных пород.

Родники, или ключи, представляют собой естественный выход подб земных вод на поверхность. Высокие санитарные качества воды, а также относительно простые способы получения родниковой воды привели к широкому использованию ее для целей питьевого водоснабжения. Наряду с громадным количеством мелких населенных пунктов, использующих родниковую воду, даже ряд крупных городов имеет системы водоснабжения, основанные на питании их водой родников. Для крупных водопроводов обычно используется одновременно несколько групп мощных родников.

Родники бывают двух типов: восходящие и нисходящие. Первые образуются при проникании в поверхностные слои грунта напорных вод в результате нарушения целостности перекрывающих их водонепроницаемых пород. Вторые образуются в результате выклинивания на поверхность земли безнапорных водоносных пластов, покоящихся на водонепроницаемых породах.

При строительстве сооружений для приема родниковой воды необходимо обеспечить возможно более полный захват родника, расчистить места выхода воды и создать приемный резервуар, из которого вода может подаваться потребителю. Сооружения для приема родниковых вод получили название каптажных сооружений, а процесс сбора родниковой Рис. 6. Каптаж родников:

воды называют каптажем родников.

а – восходящих, б – нисходящих;

Для каптажа восходящих родников (рис. 6, а) водоприемные соору1 – расходная труба; 2 – переливная труба; 3 – железобетонный колодец; 4 – вентиляционная труба; 5 – одерновка; 6 – глинощебеночная отмостка; 7 – нагорная канажения выполняются в виде резервуара или шахты, сооружаемых над ва; 8 – плотно утрамбованный глинистый грунт; 9 – скальный грунт; 10 – слой граместом наиболее интенсивного выхода родниковой воды. Собранная вода вия; 11 – гравийная дренажная обсыпка; 12 – фильтр из гальки и гравия; 13 – водоотводится к потребителю самотеком или к насосной станции по трубе 2.

приемные отверстия; 14 – засыпка из песка; 15 – железобетонная плита днища;

Во всех видах сооружений для сбора родниковой воды должна быть ис16 – водоупорный пласт; 17 – водоносный слой ключена возможность образования подпора поступающей из грунта воды.

12 Создание искусственного подпора вызовет снижение дебита род- могут быть доведены до подстилающего водоупорного пласта – «соверника и может привести к тому, что родник вообще найдет себе другой шенные колодцы» (см. рис. 7, а и в) или заканчиваться в толще водоносвыход на поверхность, обойдя каптажное сооружение. Для предотвра- ного пласта – «несовершенные колодцы» (см. рис. 7, б и г).

щения подпора в сооружении устраивается переливная труба 1. Конструкция трубчатого колодца зависит от глубины залегания подЕсли коренные породы, через которые поступает родниковая вода, земных вод, характера проходимых горных пород и способа бурения.

перекрыты относительно тонким слоем наносного грунта (около 2 м), его удаляют. Когда коренные породы представляют собой плотные трещиноватые образования, их поверхность должна быть расчищена и, если наблюдается вынос частиц песка, засыпана слоем гравия. При выходе воды из песчано-гравелистых пород обязательно устройство для каптажного сооружения обратного гравийного фильтра.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.