ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84) - Подбор и расчет фильтров

Содержание материала

Подбор и расчет фильтров

4.8. Конструкция и размеры фильтра принимаются в зависимости от гидрогеологических условий, дебита и режима эксплуатации с учетом требований п. 4.4.

4.9. Прочностные показатели, характеризующие статическую устойчивость фильтров и определяющие предельно возможную глубину их установки, указываются в соответствующих технических условиях заводов-изготовителей.

4.10. Степень химической коррозии фильтров зависит от содержания в воде некоторых компонентов, обусловливающих растворение металлов. Такими компонентами являются CO2, О2, H2S, HC1, H2SO4. При каптаже вод питьевого качества с небольшой минерализацией возможность коррозии за счет нарушения углекислотного равновесия можно прогнозировать, используя показатель Ризнера - Ri,

Ri=2рНs-рН, (1)

где рНs - показатель водородных ионов, отвечающий равновесному содержанию в воде углекислых соединений.

При Ri<9 вода коррозионная, если 7<Ri<9, то возможно развитие процессов коррозии с малой скоростью. При Ri<7 вода склонна к выделению кольматирующих образований. Фильтры из низкоуглеродистой стали без антикоррозионных покрытий применимы при Ri = 7-8, при наличии в конструкции латунных материалов следует иметь в виду, что оптимальная область их применения находится при Ri = 6,5-8,5; нержавеющая сталь характеризуется максимальной устойчивостью и применима даже при Ri = 12-15.

При каптаже скважинами подземных вод, содержащих сероводород, скорость коррозии стальных водоподъемных и обсадных труб может достигать значительных величин-8-10 мм/год, поэтому в этих случаях обязательно применение антикоррозионных конструкций.

Электрохимическую коррозию следует предотвращать, используя ; в конструкции фильтров металлы с близкими электродными потенциалами.

Если в процессе эксплуатации скважин возможно привлечение грунтовых вод с заболоченных участков, следует учитывать наиболее вероятное уменьшение величины рН отбираемых вод и увеличение концентрации H2S, что способствует более интенсивному проявлению коррозионных свойств подземных вод.

4.11. Диаметр фильтра-каркаса устанавливается исходя из проектного дебита скважины, параметров водоподъемного оборудования и с учетом возможности устройства гравийной обсыпки. По условиям ремонта скважин минимальный диаметр каркаса фильтра следует принимать не менее 100-150 мм. Скорость движения воды в водоподъемных трубах не должна превышать 1,5-2 м/с.

4.12. Длина фильтра в однородных водоносных пластах мощностью m = 10-15 м принимается равной 0,8-0,9 от (фильтр должен устанавливаться на расстоянии не менее 0,5-1 м от кровли и подошвы пласта).

При мощности m > 10-15 м длина фильтра определяется в зависимости от производительности скважин, изменения водопроницаемости пород и гидрохимических условий.

Теоретически в однородных пластах величина гидравлических потерь в фильтре растет до определенных пределов, и при некоторых соотношениях размеров фильтра (его диаметра, длины, скважности) "гидравлические потери и приток к скважине должны оставаться постоянными.

Тем не менее в реальных условиях, учитывая неоднородность водоносного горизонта и возможность интенсивного химического зарастания фильтров, следует увеличивать длину и размеры отверстий фильтров. При этом в первую очередь фильтры должны устанавливаться в наиболее водопроницаемых зонах водоносного горизонта.

В безнапорных водоносных горизонтах длина фильтра определяется с учетом понижения динамического уровня в скважине: в этом случае мощность mПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)he-So/2, где he - первоначальная мощность безнапорного горизонта; So - проектное понижение уровня в скважине.

4.13. При выборе типа фильтра для оборудования скважины необходимо исходить из применения конструкции, коэффициент водопроницаемости которой равен или превышает коэффициент водопроницаемости водоносных пород или гравийных обсыпок, контактирующих с фильтром. Наиболее предпочтительно использование фильтров-каркасов. Сравнительные данные о проницаемости различных фильтров приведены на рис. 10. Коэффициент водопроницаемости каркасно-стержневых фильтров изменяется от 1,5 до 2,15 см/с, проволочных конструкций на трубчатом каркасе - от 0,42 до 1,8 см/с, фильтра с водоприемной поверхностью из штампованного листа- от 0,23 до 0,52 см/с, сетчатых фильтров с сеткой галунного плетения - от 0,08 до 0,37 см/с.

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

Рис. 10. Изменение проницаемости различных фильтров от скважности

1 - каркасно-стержневого; 2 - проволочного на трубчатом каркасе; 3 - с мостообразными отверстиями; 4 - с водоприемной поверхностью из штампованного листа; 5 - с сеткой галунного плетения

Фильтрационные характеристики существенно ухудшаются в блочных конструкциях и при усложнении водоприемной поверхности. Величина коэффициента водопроницаемости новых модификаций рекомендованных фильтров устанавливается индикаторным методом.

4.14. Размер проходных отверстий фильтра назначают с учетом гранулометрического состава пород, слагающих водоносный горн-зонт, и соответствующего размера частиц гравийной обсыпки. Для подбора размера отверстий фильтров рекомендуются следующие эмпирические соотношения (табл. 20).

Таблица 20

Фильтр

Рекомендуемые размеры отверстий фильтров

 

в однородных породах Kн ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) 2

в неоднородных породах Кн>2

С круглой перфорацией

2,5-3d50

3-4 d50

Сетчатый

1,5-2d50

2-2,5d50

С щелевой перфорацией

1,25-1d50

1,5-2 d50

Проволочный

1,25d50

1,5 d50

Примечания: 1. ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.), d50, d60, d10-размеры частиц, меньше которых в водоносном пласте содержится соответственно 10, 50 и 60 % (определяется по графику гранулометрического состава). 2. Меньшие значения численных коэффициентов при d50 относятся . к мелкозернистым породам, большие - к крупнозернистым.

4.15. Размеры проходных отверстий фильтров при устройстве гравийной обсыпки должны приниматься равными среднему диаметру частиц слоя обсыпки d50, примыкающего к стенкам фильтра.

Основным требованием к подбору гравийных обсыпок является обеспечение суффозионной устойчивости пород в прискважинной зоне при сохранении относительно небольших контактных потерь напора.

При подборе гравийного фильтра в относительно однородных грунтах (Кн<5) должно выдерживаться соотношение

ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.)8-12, (2)

где d50 и D50 - средний диаметр частиц соответственно водоносных пород и материала обсыпки.

Для подбора размера частиц обсыпки в существенно суффозионных породах, при значительной их неоднородности (Kн<5) можно пользоваться диаграммой рис. 11. Расчетную величину среднего диаметра обсыпки получают умножением на 5 найденной по графику величины характерного диаметра (на пересечении с кривой зернового состава).

Например, точке А на рис. 11 на пересечении кривой гранулометрического состава водоносных пород с кривой характерного диаметра (пунктирная линия) соответствует расчетный диаметр 2,6 мм. Следовательно, d50 гравия обсыпки будет 2,6x5 = 13 мм.

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

Рис. 11. График для определения состава гравийной обсыпки

1 - кривые зернового состава песков; 2 - кривая характерного диаметра

Подбор механического состава материала при устройстве двух и трехслойных гравийных обсыпок фильтров надлежит производить по соотношению ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) = 4-6, где DПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) и DПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.) - средние диаметры частиц материала соседних слоев обсыпки.

4.16. Материал обсыпки должен быть однородным. Во всех случаях количество частиц максимального и минимального диаметра а составе обсыпки не должно превышать 10 %.

Оптимальная толщина обсыпки должна составлять 150-200 мм. Минимальную ее величину следует выбирать в зависимости от размера зерен гравия и песка (табл. 20а).

Таблица 20а

Размер зерен обсыпки, мм

До 4

4-12

12-35

Толщина слоя обсыпки, мм

60

70

80

В скважинах с многослойной обсыпкой толщина слоя из мелкого гравия (песка) не должна приниматься меньше толщины опорного слоя гравия. Применение для гравийных фильтров гравия неоднородного состава нецелесообразно из-за существенного расслоения его в процессе засыпки.

Примечание. Материал, используемый для гравийных фильтров, должен быть незагрязненным, не содержать глинистых, пылеватых частиц и быть надежным в санитарном отношении.

  Продолжение документа: ПОСОБИЕ по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84) часть 2