ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84) часть 2 - 7. Гидрогеологические и гидравлические расчеты горизонтальных водозаборов и их обратных фильтров

Содержание материала

7. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ВОДОЗАБОРОВ И ИХ ОБРАТНЫХ ФИЛЬТРОВ

7.1. Основной задачей фильтрационных расчетов горизонтальных водозаборов является определение притока воды в них. Для береговых водозаборов встает задача о нахождении необходимого удаления их от реки, обеспечивающего отбор требуемого расхода Q, или определения необходимой для этой цели длины водозабора.

Вид расчетных формул зависит от гидрогеологических условий, в которых работает водозабор, и характера питания подземных вод. Расчет горизонтальных водозаборов производится для условий установившейся фильтрации, так как только этот случай в силу сравнительно малой мощности водоносных пород и длительной работы водозаборов представляет практический интерес.

7.2. В случае однослойного водоносного пласта, ограниченного с одной стороны прямолинейным контуром питания, например рекой (рис. 23), приток воды в водозабор рассчитывается по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (59)

Здесь Q - полный приток в горизонтальный водозабор длиной l, k - коэффициент фильтрации водоносных пород; Н1 - мощность грунтовых вод на урезе воды в реке; Но - то же, на линии водозабора; L - расстояние от реки до водозабора; Ф - фильтрационное сопротивление, обусловленное гидродинамическим несовершенством водозабора; ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)L - сопротивление, учитывающее несовершенство прямолинейного контура питания, т. е. неполную врезку реки в водоносный горизонт.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 23. Схема к расчету горизонтального водозабора в однослойном полуограниченном водоносном пласте

Фильтрационное сопротивление Ф, учитывающее несовершенство дренажа, определяется выражением

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), (60)

где d - приведенный диаметр водоприемной части горизонтального водозабора; m -расстояние от приемной части водозабора до водоупора.

Приведенный диаметр водозабора рассчитывается по формуле

d = 0,56P,

где Р - периметр смоченной части водоприемного элемента водозабора.

Сопротивление на несовершенство границы области питания зависит от степени заиленности дна водоема. В случае незаиленного дна определение ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)L производится по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)L = 0,44mp. (61)

Здесь mp - расстояние от дна реки до водоупора.

При наличии на дне реки (водоема) заиленного (слабопроницаемого) слоя мощностью mp и коэффициентом фильтрации ko используется выражение

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (62)

7.3. В водоносных пластах двухслойного строения (рис. 24) следует различать два случая: проницаемость верхнего слоя k1 больше, чем нижнего k2, т.е. k2>k1 и наоборот. В первом случае двухслойный пласт приводится к однородному с коэффициентом фильтрации k = k1 и мощностью, равной мощности верхнего слоя, увеличенной на величину k2m2/ k1. Водозабор в этом случае наиболее целесообразно располагать в пределах верхнего слоя.

Во втором случае (k2>k1) водозабор должен быть заглублен в нижний слой, так как только тогда он окажется эффективным. Пряток воды в водозабор, расположенный у контура питания в двухслойном пласте (см. рис. 24), рассчитывается по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (63)

Здесь т1 и m2 - мощности верхнего и нижнего слоев, Ф1 - фильтрационное сопротивление на несовершенство водозабора, остальные обозначения прежние.

Для рассматриваемого случая

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) (64)

Сопротивление на несовершенство контура питания ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)L при тp2 принимается в виде

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (65)

При тp < т2 для определения DL следует использовать формулу (61), а при наличии заиленного слоя на дне водоема - формулу (62).

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 24. Схема к расчету горизонтального водозабора в двухслойном полуограниченном водоносном пласте

7.4. В полосообразном однослойном водоносном пласте, ограниченном двумя прямолинейными контурами питания (рис. 25), приток воды в горизонтальный водозабор рассчитывается по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) (66)

Здесь H1, H2, L1 и L2 - приведены на рис. 25, остальные обозначения прежние.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 25. Схема к расчету горизонтального водозабора в однослойном водоносном пласте в междуречном массиве

В формуле (66) предполагается, что вдоль контуров питания водоемы прорезают водоносный горизонт на всю мощность.

Сопротивление на несовершенство границ области фильтрации учитывается введением в формулу (66) вместо действительных расстояний от границ питания L1 и L2 величин L1+ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), L2+ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), где ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) и ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) определяются по формулам (61) или (62).

7.5. В случае двухслойного полосообразного водоносного пласта с параллельными контурами питания (рис. 26) приток воды в горизонтальный водозабор может быть рассчитан по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (67)

Обозначения соответствуют п. 7.4.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 26. Схема к расчету горизонтального водозабора в двухслойном водоносном пласте в междуречном массиве

Сопротивление, учитывающее несовершенство границ области фильтрации, можно отразить введением в формулу (67) вместо действительных расстояний от границ питания L1 и L2 величин L1+ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), L2+ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), где ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) и ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)определяются по формулам (65), (61) и (62) в зависимости от характера врезки рек в водоносный горизонт.

7.6. Приведенные расчетные формулы справедливы при условии (l/L)>3-5, в этих случаях можно пренебречь влиянием концевых участков водозабора на картину фильтрации. При значениях (l/L) <3-5 остаются в силе эти же формулы, однако в них вместо L (или L1 и L2) необходимо подставить приведенное расстояние L* (или L1* и L2*), вычисляемое по зависимости

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (68)

Методика определения ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) (или ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) и ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)) остается прежней.

7.7. При наличии естественного бытового потока грунтовых вод с единичным расходом qo (рис. 27) приток воды в горизонтальный водозабор рассчитывается по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (69)

Здесь сохранены прежние обозначения.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 27. Схема к расчету горизонтального берегового водозабора в однослойном водоносном пласте при наличии бытового потока грунтовых вод

7.8. Приток воды в подрусловой водозабор (рис. 28) находится по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (70)

Гидравлическое сопротивление R в случае совершенной в фильтрационном отношении реки (т. е. при отсутствии на дне заиленного слоя) определяется следующим образом:

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), (71)

где m1 - мощность водоносного горизонта от дна водоема до водоупора; d - приведенный диаметр водозабора; т - расстояние от низа дрены до водоупора.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 28. Схема к расчету подруслового водозабора в однослойном водоносном пласте

При значительной кольматированности и заиленности русла реки его фильтрационное несовершенство можно учесть, вводя в приведенные расчетные зависимости вместо ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)m величину ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)m +ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)L., где ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)L - дополнительное сопротивление, равное:

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (72)

7.9. При определении длины горизонтального водозабора lтр для обеспечения требуемого расхода Qтр можно использовать зависимость (при (l/L)>3ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)5)

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), (73)

где lтр - длина водозабора; обеспечивающего требуемый расход Qтр; l - длина водозабора, обеспечивающего расход Q.

7.10. При определении расстояния Lтр от реки до водозабора для обеспечения требуемого расхода Qтр можно использовать зависимость (для схем, ограниченных одним прямолинейным контуром питания)

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (74)

Здесь сохранены прежние обозначения.

Примеры расчета. Горизонтальный водозабор с приведенным диаметром d = 0,8 м, длиной l = 1200 м располагается в однослойном пласте параллельно реке на расстоянии L = 50 м от нее (см. рис. 23). Мощность водоносного горизонта he = H1 = 8 м, коэффициент фильтрации водоносных пород составляет k = 20 м/сут. Водоприемный элемент закладывается на высоте от m = 4 м от водоупора. Расстояние от дна реки до водоупора тр = 5 м. Мощность слабопроницаемого слоя (экрана) на дне реки то = 1,5 м, его коэффициент фильтрации k0 = 0,1 м/сут.

1. Найти приток воды в водозабор.

Поскольку l/L = 24>5, то расход определяется по формуле (59). Величину Н0 примем равной Н0 = m + d/2 = 4 + 0,4 = 4,4 м. Найдем фильтрационное сопротивление по формуле (60).

Ф = -ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.).

По формуле (62) определим ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.).

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) м.

По формуле (59) общий приток воды в водозабор составит

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) = 6,2 тыс. м3 /сут.

2. Определить длину водозабора lтр для обеспечения требуемого расхода Qтp = 5 тыс. м3/cyr.

Величину lтр определяем по формуле (73)

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.).

3. Определять расстояние от реки до водозабора LTP для обеспечения требуемого расхода Qтр = 5 тыс. м3/cyт.

Величину Lтр определяем по формуле (74)

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.).

7.11. Водоприемная часть труб горизонтальных водозаборов устраивается в виде специальных водоприемных отверстий - круглых или щелевых - в стенках (в случае асбоцементных, железобетонных и пластмассовых труб) или зазоров на их стыках (в случае керамических труб). В первом случае при проектировании необходимо назначить форму и размер отверстий, определить их количество и схему размещения на поверхности трубы. Во втором случае проверяется размер зазора в стыках на водопропускную способность.

7.12. Диаметр круглых отверстий принимают равным 1-1,5см, ширину щели - 0,5-1 см. В асбоцементных и пластмассовых трубах отверстия просверливают или пропиливают, в бетонных и железобетонных трубах они выполняются одновременно с изготовлением труб. Для этого в местах размещения отверстий закладывают промасленные деревянные пробки, которые удаляют после схватывания бетона, в этом случае диаметр отверстий принимается равным 2-2,5 см.

Отверстия располагаются в шахматном порядке по верхней и боковой частям труб.

7.13. Количество водоприемных отверстий определяется гидравлическим расчетом, основанным на том, что при истечении жидкости из фильтрующей обсыпки через отверстие во внутреннюю полость трубы происходят некоторые потери напора hо (рис. 29). Величина ho, исходя из обеспечения максимальной эффективности водоприемной поверхности, принимается 0,5-1 см. Тогда количество отверстий на единицу длины трубы, например на 1 м, можно найти по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.).

Здесь q - приток воды на единицу длины водозабора, м2/c; m - коэффициент расхода отверстия; Fo - площадь одного отверстия (или одной щели), м2; ho - входные потери напора, м; g - ускорение силы тяжести, м/с2.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 29. Схема истечения воды из фильтрующей обсыпки во внутреннюю полость водоприемной трубы

1 - депрессионная поверхность грунтовых вод: 2 - уровень воды в водоприемной трубе; 3 - фильтрующая обсыпка

Коэффициент расхода ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) зависит от числа Re и отношения d17/to, где tо - диаметр отверстия или ширина щели; d17 - диаметр частиц прилегающего слоя обсыпки, соответствующий 17 % содержанию их на интегральной кривой расчетного гранулометрического состава. В расчетный состав обсыпки включаются фракции обсыпки крупнее 0,4 tо в случае круглых отверстий и 0,6 tо в случае щелей или зазоров. Число Рейнольдса вычисляется по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.),

где v - кинематический коэффициент вязкости фильтрующейся воды, м2/с. При температуре грунтовых вод 10 °С можно принять v = 1,31.10-6. м2

Значения коэффициента расхода ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) приведены в табл. 30.

Таблица 30

Re

Коэффициент расхода отверстия ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) при d17/t0

 

0,4

0,65

1

1,5

2

3

4

6

105

0,33

0,27

0,21

0,33

0,4

0,48

0,51

0,55

104

0,31

0,25

0,2

0,33

0,4

0,48

0,51

0,55

5.103

0,28

0,24

0,19

0,32

0,4

0,48

0,5

0,55

2.103

0,22

0,2

0,17

0,29

0,36

0,45

0,48

0,53

7.14. При использовании в качестве водоприемных отверстий зазоров в стыках труб исходят из того, что при движении воды в обсыпке вдоль трубы от середины звена к зазорам (рис. 30) происходят потери напора hф, которые не должны превышать допустимых (hф)доп, принимаемых равными 3-5 см. Определение потерь напора hф производится по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.),

где L - длина трубы; kф - коэффициент фильтрации обсыпки; Fф - площадь фильтрационного потока в обсыпке, величину которой можно оценить по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.);

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.),

где Rф - расстояние от водоприемной трубы до границы контакта фильтра с грунтом; rдр - радиус водоприемной трубы; hв - глубина воды в дрене. Если водоприемная труба полностью занята водой, то F = ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). Вычисленную по этой формуле величину hф сравнивают с (hф)доп. Если hф < (hф)доп, то зазоры можно использовать для приема воды, в противном случае следует предусматривать устройство водоприемных отверстий.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 30. Схема к расчету потерь напора при движении воды в обсыпке вдоль трубы от середины звена к зазорам

1 - уровень воды в трубе; 2 - поверхность воды в фильтрующей обсыпке; 3 - контур фильтрующей обсыпки; 4 - зазор на стыке труб; hф - потери напора при движении воды в обсыпке к зазору; h0 - потери напора при истечении воды через зазор

В случае hф <( hф)доп необходимый размер зазора вычисляют исходя из формулы

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.),

где - площадь зазора ниже уровня воды в трубе, остальные обозначения прежние.

7.15. С целью предотвращения выноса частиц из грунта водоносного горизонта вокруг водоприемной поверхности труб или галереи устраивается фильтрующая обсыпка, играющая роль обратного фильтра. Фильтрующая обсыпка может состоять из одного или двух-трех слоев.

Состав обсыпки подбирается исходя из гранулометрического состава водоносного горизонта. Обводненные грунты могут быть суффозионными или несуффозионными. В первом случае более мелкие частицы грунта током воды выносятся между более крупными, что приводит к развитию механической суффозии. Материал обсыпки должен быть несуффозионным.

7.16. Оценка суффозионности (или несуффозионности) грунта производится по максимальному диаметру фильтрационного хода в грунте dПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) и минимальному диаметру частиц грунта dmin. Определение dПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) производится по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.);

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.);

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.),

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) при ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.);

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) при ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.).

Здесь п - пористость грунта; ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) - коэффициент разнозернистости; d60 и d10 - диаметры частиц, меньше которых в грунте содержится 60 и 10 % соответственно.

Если 0,77dПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) >dmin, то грунт считается суффозионным, в противном случае его относят к несуффозионному. Возможен и другой способ оценки суффозионности грунта: он считается практически несуффозионным, если

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.);

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.),

где все обозначения прежние.

7.17. Определение первого слоя обсыпки (примыкающего к грунту) в случае несуффозионного грунта производится следующим образом.

По заданному гранулометрическому составу грунта и известному процентному содержанию сводообразующих частиц Р определяется диаметр сводообразующих частиц dcr. Значение Р находится по вспомогательному графику Р = ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) (рис. 31) при известном коэффициенте разнозернистости грунта ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). Далее по формуле

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

находится D17 материала обсыпки.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 31. График ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) для определения расчетных размеров сводообразующих частиц грунта dсг

1 - область выбора расчетных значений dсг для фильтров из щебеночного материала; 2 - область выбора расчетных значений dсг для фильтров из песчано-гравийно-галечникового грунта

Здесь ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)ф, nф - коэффициент разнозернистости и пористость первого слоя фильтра; B = 3ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)8 - коэффициент, учитывающий размер пор в зависимости от раскладки частиц грунта. Затем с использованием графика гранулометрического состава несуффозионных грунтов в относительных координатах (рис. 32) определяется окончательно состав первого слоя обсыпки.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 32. Гранулометрическнй состав несуффозионных грунтов в относительных координатах

При выборе обсыпки значение ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)ф рекомендуется принимать в пределах 10-20, а пористость фильтра nф находится по графику, приведенному на рис. 33.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 33. График nф = f(ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)ф) допустимой пористости грунтов, укладываемых в обратные фильтры

1 - область щебеночных грунтов; 2 - область песчано-гравийно-галечниковых грунтов

7.18. Аналогично первому слою подбирается состав второго и последующего слоев, причем толщина каждого слоя должна быть больше ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), но не менее 150 мм.

Между средним размером частиц D50 слоя обсыпки, примыкающего к водоприемной поверхности, и размером водоприемных отверстий принимаются следующие соотношения (табл. 31).

Таблица 31

форма водоприемного отверстия

Размер водоприемного отверстия при коэффициенте разнозернистости nф

 

менее 2

более 2

Круглая

(2,5-3) D50

(3-4) D50

Щелевидная

(1,25-1,5) D50

(1,5-2) D50

7.19. Определение крупности первого слоя обсыпки в случае суффозионного грунта производится в следующей последовательности. Вычисляется диаметр фракций dci грунта, которые могут быть вынесены потоком; для этого используется формула

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.),

где ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)н - коэффициент надежности (ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)н = 1,1ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)1,25); Imax - максимальный градиент напора на границе грунта с фильтром (определяется гидрогеологическими расчетами); nг, kг - пористость и коэффициент критической скорости

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.),

где gг - объемная масса скелета грунта; ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)в - плотность воды, f* - приведенный коэффициент трения; ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) - угол между направлением скорости фильтрации и силы тяжести. Значения f* в зависимости от аргументов ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)и nг приведены на рис. 34.

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Рис. 34. График ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)

Если полученное значение dci<d(3 - 5 %), то расчетное значение сводообразующих частиц dcr определяется с использованием рис. 31 (при В = 3) и кривой гранулометрического состава грунта. Если dci> d(3-5 %),, то

d = Bd(3-5%); В = Bсг ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)5.

В дальнейшем расчет выполняется так же, как и для несуффозионного грунта.

Чтобы выносимые фильтрационным потоком мелкие частицы грунта dci; не кольматировали первый слой фильтровой обсыпки, должно выполняться условие

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.); ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.). (75)

Значения а приведены в табл. 32.

Если условие (75) не выполняется, следует изменить диаметр сводообразующих частиц, приняв d = 0,61dcia*. По этому условию находится новое значение D17, и строится кривая гранулометрического состава первого слоя фильтра, который будет удовлетворять условию некольматируемости.

Таблица 32

Кольматирующие частицы, мм

0,01-0,05

0,05-0,25

0,25-0,5

а*

4

3

2,5