ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84) часть 4 - Водозаборы в удалении от поверхностных водотоков и водоемов (водораздельные водозаборы)

Водозаборы в удалении от поверхностных водотоков и водоемов (водораздельные водозаборы)

17.14. При проектировании водозаборов в неограниченных пластах наиболее эффективными являются схемы в виде группы кольцевых или линейных рядов скважин.

При условии S_oconst формула для расчета оптимального варианта водозаборов имеет вид

. (206)

Здесь R₀ и l₀ - оптимальные радиус кольцевого и расстояние между скважинами линейного водозабора; П_S - определяется по соотношению (188), а П_в - по формуле (192) для линейного и по соотношению (194) для кольцевого водозабора. Величины А и К^B определяются в данном случае в соответствии с диаметром водовода.

17.15. Последовательность расчетов по выбору оптимального варианта по соотношению (206) следующая:

шаг 1 - задавшись первоначально произвольным значением п, вычислить дебит одной скважины Q₀ = Q/n;

шаг 2 - по величине Qo найти диаметр водоводов D, а затем величины К^B и А;

шаг 3 - по формуле (206) найти оптимальные значения R₀или l₀;

шаг 4 - найти понижение уровня воды в скважинах водозабора по формуле

S_о = (Q/4km)^.ln(2,25аt/r). (207)

Величина r_пр находится по соотношениям:

кольцевой водозабор

;

линейный водозабор

;

шаг 5 - для данного варианта рассчитать приведенные затраты П_i;

шаг 6 - выполнить тот же расчет с иным значением п и выявить таким образом вариант с наименьшим значением приведенных расходов П_i.

Пример расчета. Рассмотрим пример расчета кольцевой батареи скважин при действии их в неограниченном напорном водоносном горизонте. Водоносный пласт характеризуется следующими показателями: km = 600 м²/сут, а = 10⁵ м²/сут. Площадь, отведенная под водозабор, составляет 760^.1000 м².

Требуется запроектировать водозабор производительностью Q = 40000 м³/сут, выбрав необходимое число скважин п, при котором расчетное понижение уровня воды при сроке эксплуатации сооружений Т = 25 лет не превысит допустимого значения S_доп = 90 м.

Предположим, что все скважины равнодебитные, т. е. Q₀ = Q/n. В этом случае, как отмечалось выше, их целесообразнее размещать по периметру круга (кольцевая батарея скважин) на одинаковых расстояниях друг от друга.

Результаты расчета величин Q, D, А и К^B приведены в табл. 45, а вычисленные значения R_о, S_о(r_о, Т) и П/365Q - на графиках рис. 98.

Таблица 45

Рис. 98. Графики для выбора оптимальных параметров водозабора, представленного кольцевой батареей скважин

При проведении расчетов использованы два значения D, соответствующих нижней D_н и верхней D_в границам предельных расходов.

Анализ полученных результатов приводит к выводу о том, что при любом заданном числе скважин принятие значения D_н по нижней границе предельных расходов приводит к увеличению расстояния между скважинами (растет величина R_o), уменьшению понижения динамического уровня S_o(r_о, Т) и снижению приведенных затрат П.

Принимая во внимание ограничение, накладываемое на понижение уровня воды в скважинах, из расчетов следует исключить те варианты, где это условие не выполняется. Тогда из серии расчетов с D_в выпадают варианты с числом скважин п = 5, 8, 9, 10.

Помимо этого, учитывая ограничение на величину R₀, из серии расчетов при D_в следует исключить варианты с п = 2 и 3, а при D_н - варианты с числом скважин 2-7.

Оставшиеся после учета ограничений варианты сведены в табл. 46. Из них выбирается один оптимальный вариант 5.

Таблица 46

17.16. При фиксированном понижении уровня подземных вод в эксплуатационных скважинах водораздельного водозабора соответствующие зависимости для расчета оптимального варианта принимают вид:

кольцевой водозабор

, (208)

где _с = П_с/П_в R_omin; = Э_о/П_вR_отiп;

; R_omin = 1,5 ;

; (209)

линейный водозабор

; (210)

; ; ;

. (211)

17.17. В представленных соотношениях = Q/2nkmS_o; So - понижение уровня воды в водозаборных скважинах на конец расчетного периода продолжительностью Т.

Параметры n, R_о и t_о находятся по формулам (208)-(210) подбором. Сначала задается произвольное число n и определяются соответствующие ему величины R_o или. Затем указанные параметры подставляются в соотношение (208) или (210). Если при этом уравнения (208) и (210) оказываются выполненными, то найденные значения параметров водозабора являются оптимальными. В противном случае расчет повторяется при новом значении n. Эти операции полезно произвести при нескольких значениях среднего диаметра водовода.

Пример расчета. Линейным водозабором производительностью 35 тыс. м³/сут проектируется эксплуатировать водоносный пласт с водопроводимостью km = 1000 м²/сут при понижении на конец расчетного срока Т = 25 лет (10⁴ сут), равном 19 м; коэффициент пьезо-проводности а = 10⁴ м²/сут, r_о = 0,2 м. Примерные стоимостные показатели выражаются величинами П_с = 1250 руб., П_в = 23,9 руб., Э_о0. Требуется найти оптимальные протяженность водозабора и количество водозаборных скважин.

Параметр в данном случае равен: _o = 35000/(2^.1000^.19) = 0,3. Задаемся сначала п25. По формуле (211) найдем:

= 116 м;

;

П_с = 1250/(23,9^.116) = 0,45; r_о = 0,2/116 = 1,7^.10^-3.

Полученные величины подставляем в соотношение (210)

0,45-1,2^.ln (1,2/2^. 1,7^.10^-3) = 0,220.

Выполним те же вычисления при n = 20:

t_оmin = = 140 м;

П_с = 1250/(23,9^.190) = 0,32; r₀ = 0,2/190 = 1,1^.10^-3;

Таким образом, оптимальное количество скважин водозабора равно 20, дебит каждой скважины при этом составит Q_o = 35000/20 = 1760 м³/cyт, расстояния между скважинами будут равны: l_о = l₀l_0min = 1,28^.140 = 180 м, общая длина водозабора составит 2l = 19^.180 = 3400 м.