Вспомогательное оборудование в/з поверхн. Вод
47. Инфильтрационные водозаборные сооружения. Возрастающий отбор подземных вод приводит к истощению их запасов, снижению уровня безнапорных и напорных вод. Одним из путей предотвращения истощения запасов подземных вод является их искусственное пополнение, обогащение путем перевода поверхностных вод в подземные водоносные горизонты. Искусственное восполнение запасов подземных вод широко используется :- для создания сезонных запасов подземных вод; - для увеличения производительности и надежности эксплуатации действующих водозаборов подземных вод; - для защиты пресноводных горизонтов от проникновения высокоминерализованных подземных вод; - улучшения качества инфильтруемых и отбираемых подземных вод.
При этом под обогащением подземных вод понимают инженерно-технические мероприятия, обеспечивающие дополнительное их питание и формирование новых запасов за счет поверхностных и дочищенных сточных вод. В известных учебниках два метода обогащения: инфильтрационный под действием сил гравитации и напорный путем фильтрации поверхностных вод под давлением. Наиболее применим первый метод. Он наиболее эффективен для обогащения первого от поверхности водоносного горизонта при отсутствии или слабой мощности покровных отложений.
В искусственных инфильтрационных бассейнах должен поддерживаться слой воды 0,7….2,5 метров при количестве бассейнов не менее двух. При наличии слабопроницаемых покровных отложений днища 
бассейнов должны врезаться в хорошо проницаемые породы не менее чем на 0,5 метра. Песчаная и гравийная загрузка дна предусматривается при их устройстве в гравийно-галечниковых отложениях. В качестве инфильтрационных сооружений могут использоваться каналы другие водотоки, понижения рельефа с устройством перегораживающих дамб, выработанные карьеры и др. При отсутствии близко залегающего водоносного пласта или для увеличения производительности при заборе инфильтрационных вод под дном бассейна устраивают дренажные системы, образуя водозабор подруслового типа. Производительность его рассчитывают по формуле
(ф1) где l – длина дрены.
При глубоком залегании водоупора от дна водоема, когда T стремится к бесконечности эта формула(ф1) упрощается(ф2). При проектировании инфильтрационных сооружений следует предусматривать мероприятия по
(ф2)восстановлению их производительности из-за кольматации дна – съем закольматированного слоя бульдозерами или гидросмывом. В случае отсутствия мощных водоносных пластов основным источником водоснабжения могут служить инфильтрационные, а подземные водозаборы природных вод могут использоваться в качестве компенсационных. Основной водозабор работает в течение многоводного периода года, а компенсационный – только в маловодные периоды. Схема расположения основного и компенсационного водозаборов, режим их эксплуатации, степень влияния на речной сток в первую очередь определяются условиями взаимосвязи поверхностных и подземных вод, особенно при их совместном использовании. Основной водозабор оборудуется обычно на водоносный горизонт, имеющий тесную гидравлическую связь с рекой, а компенсационный устраивается на горизонтах, слабо связанных с рекой, питающей основной водозабор. Основные водозаборы устаивают в речных долинах и они, главным образом, перехватывают разгрузку в них подземных вод. Например, в районе г, Мозыря водозабор питается за счет перехватываемых вод на 76% и 24% - за счет фильтрации от реки. Исследование месторождения подземных вод г. Гродно, имеющего многослойное строение, показало, что в начальный период до года формирование запасов происходит за счет сработки упругих запасов каптируемого водоносного пласта. Затем основная роль переходит к привлекаемым ресурсам: частичной сработке емкостных запасов грунтового горизонта и перехвату разгрузки в поверхностные водотоки. Доля перехвата через 7 – 10 лет достигает 60…70%.
В период весеннего половодья происходит естественное восполнение запасов подземных вод, которое существенно влияет на динамику уровней воды в зоне питания водозабора. За счет реки в этот период формируется до 98% всех вод отбираемых водозабором. В этот период надо чистить инфильтрационные бассейны.
46.Расчёт дебита несовершенства скважин. Вывод формулы.Для определения дебита несовершенных одиночных скважин применяют обычно метод Н. Н. Веригина. Согласно этому методу, в знаменатель формул для дебита совершенных скважин вводится поправка Н. Н. Веригина ζ1 на несовершенство скважины по степени вскрытия пласта и аналогичная поправка ζ2 на несовершенство скважины по характеру вскрытия пласта, которые характеризуют собой дополнительное фильтрационное сопротивление скважины.
Тогда дебиты одиночных несовершенных скважин для напорного и безнапорного пластов
Значение поправки ζ2 вычисляется по формуле Абрамова:
, где А – параметр фильтра. hср – средняя мощность пласта в районе действия скважин, V доп ф – допустимая скорость движения воды в скважине, S – понижение уровня воды в скважине, должно быть менее допустимого.
54. Области питания, транзита и разгрузки подземных вод.Любой водоносный пласт имеет области питания, разгрузки и транзитную часть. Областью питания пластов чаще всего служат места их контакта с поверхностными источниками или выхода на поверхность, через которые в пласт поступают осадки путем их инфильтрации в грунт. Область разгрузки составляют реки, озера, моря и выходы подземных вод на поверхность в виде ключей. Транзитной частью пласта являются его участки, в пределах которых подземный поток проходит транзитом без изменения расхода воды.
50. Гидравлический расчет решеток и сеток водозаборов поверхностных вод.
Потери напора в решётках определяются:
м, где γ – коэффициент гидравлического сопротивления оборудованного решёткой водозаборного окна.
, с2/м, где ω – площадь окна,
μ – коэффициент расхода оборудованного решёткой отверстия.
где ε0 – коэффициент сжатия потока между стержнями решетки, равный 0,8 для круглой или закругленной формы, а и с – приведенные выше(вопрос 59) параметры решеток, α – коэффициент неравномерности распределения скоростей потоки в отверстии, принимаю равным 1,1, ΣζМ – сумма коэффициентов всех местных сопротивлений водозаборного отверстия, включал и коэффициент сопротивления решетки.
, где k – коэффициент, учитывающий профиль сечения стержней решетки. k = 1,79 для круглых стержней;
k = 2,42 для прямоугольных пластин;
k = 1,83 для прямоугольных пластин с закругленными кромками;
α - угол наклона решетки к горизонту.
Сетка аналогично, но коэффициент сопротивления сетки.
l – гидравлический радиус, l = A/2πN;
V – скорость движения воды через сетку; k – коэффициент загрязнения сетки,
k = 1,25;
ν - коэффициент кинематической вязкости воды; при температуре 100С он равен 1,31х10-6 м2/с
А – коэффициент живого сечения сетки, ≈ 0,50…0,65;
N – число проволок сетки на 10 см.
52. Основные элементы в/з скважин.Конструкция водозаборной скважины определяется глубиной залегания водоносных пластов, характером проходимых горных пород, требуемым дебитом. При ее устройстве первую колону обсадных труб опускают на глубину 10…12 метров. Она должна обеспечивать вертикальность скважины. Затем опускают трубы меньшего диаметра (приблизительно на 50 мм) и доводят до нижней границы водоносного слоя и несколько заглубляют в водоупор. После чего устанавливают фильтр.
При большой глубине залегания водоносных пластов. Когда из-за большого сопротивления трения обсадной трубы о грунт не удается достичь необходимых глубин, переходят на трубы меньшего диаметра и таким образом конструкция скважины приобретает телескопический вид.
Таким образом в конструкции скважины можно выделить основные части:
- водоприемная (фильтр);
- крепление стенок (обсадные трубы);
- устье (оголовок) – выходная часть скважины.
Устье скважины располагают в наземном павильоне, высотой более 2,4 метра или в подземной камере. Диаметр эксплуатационной колоны труб принимают в зависимости от типа применяемых погружных насосов – не меньше номинального диаметра насоса.
Верхняя часть колоны обсадных труб должна выступать над полом павильона или подземной камеры не менее чем на 0,5 метра. Оголовок должен быть герметичным, исключающим проникновение в затрубное и межтрубное пространство загрязнений и поверхностных вод.
53. Естественное и искусственное восполнение запасов подземных вод. Искусственное восполнение запасов подземных вод широко используется: - для создания сезонных запасов подземных вод; - для увеличения производительности и надежности эксплуатации действующих водозаборов подземных вод; - для защиты пресноводных горизонтов от проникновения высокоминерализованных подземных вод; - улучшения качества инфильтруемых и отбираемых подземных вод. При этом под обогащением подземных вод понимают инженерно-технические мероприятия, обеспечивающие дополнительное их питание и формирование новых запасов за счет поверхностных и дочищенных сточных вод. В известных учебниках два метода обогащения: инфильтрационный под действием сил гравитации и напорный путем фильтрации поверхностных вод под давлением. Наиболее применим первый метод. Он наиболее эффективен для обогащения первого от поверхности водоносного горизонта при отсутствии или слабой мощности покровных отложений. В искусственных инфильтрационных бассейнах должен поддерживаться слой воды 0,7….2,5 метров при количестве бассейнов не менее двух. При наличии слабопроницаемых покровных отложений днища бассейнов должны врезаться в хорошо проницаемые породы не менее чем на 0,5 метра. Песчаная и гравийная загрузка дна предусматривается при их устройстве в гравийно-галечниковых отложениях. В качестве инфильтрационных сооружений могут использоваться каналы другие водотоки, понижения рельефа с устройством перегораживающих дамб, выработанные карьеры и др. При отсутствии близко залегающего водоносного пласта или для увеличения производительности при заборе инфильтрационных вод под дном бассейна устраивают дренажные системы, образуя водозабор подруслового типа.
56. Мероприятия по обеспечению надежной работыводозаборов подземных вод. Усиленный отбор подземных вод приводит к формированию обширных воронок депрессии в основных и смежных водоносных пластах, к изменению их естественных потоков, преобразованию области разгрузки в область питания водозабора. Изменяются условия их взаимосвязи с поверхностными водотоками. Изменяются и другие элементы окружающей среды, что приводит к изменению поверхностного стока, осушению озер, болот, родников, проседанию поверхности земли, изменению биологического разнообразия растений на поверхности вследствие изменения влажности в зоне аэрации, изменяется и животный мир.Характер и интенсивность влияния водозаборов подземных вод на окружающую среду определяется, в первую очередь, гидрогеологическими условиями в зоне действия водозабора и его производительностью.Устойчивый режим эксплуатации водозабора обеспечивается в том случае, когда соблюдается баланс водоотбора и притока в зону влияния естественных привлекаемых ресурсов, количественное определение которых позволяет составить оптимальные графики эксплуатации с учетом влияния на водный обмен с прилегающими территориями.Так, водозаборы в долинах рек имеют ограниченные воронки депрессии, которы приводят частичному поглощению поверхностного стока, осушению ранее переувлажненных земель и периодическому осушению шахтных колодцев в меженный период в зоне влияния.Водозаборы в ограниченных по площади геологических структурах приводят к экологическим последствиям только в водосборе местной гидрографической сети. При этом прогнозируется значительное понижение уровней воды по всему водосбору. В маловодные годы влияние водозабора будет значительным. Произойдет осушение колодцев сокращение или поглощение поверхностного стока, осушение болот и родников, переосушение области аэрации, изменение растительности и агротехнических свойств почвы.Водозаборы в артезианских бассейнах вызывают менее значительные социально-экологические последствия. Это объясняется тем, что существенные понижения напоров в водоносных горизонтах компенсируются в процессе эксплуатации запасами воды в вышерасположенных водоносных горизонтах.Для обеспечения надежной работы водозаборов подземных вод, поставки воды надлежащего качества следует, главным образом, обезопасить зоны санитарной охраны подземных источников питьевой воды.
59.Конструкции решеток и сеток.Решетки предназначены для отделения из забираемой воды плавающего сора: водной растительности, листьев, тины и крупной рыбы. Они состоят из рамы и приваренных к ней стержней круглого или прямоугольного сечения. Круглые диаметром 10 - 15 мм, прямоугольные – сечением 10х(35…70) мм. Расстояние между стержнями (шаг или прозор решетки) в зависимости от условий принимают 50…100мм. При небольшой производительности он может быть уменьшен до 30мм. Решетки окрашивают гидрофобными красками. Размер решеток стандартизирован . У решеток имеется грузоподъемная петля, а над пазами, в которых они устанавливаются, сооружаю подъемный механизм.
Для осуществления ремонта перед решетками устраивают пазы для шандор или ремонтных щитов для перекрытия потока воды. В небльших сооружениях они устанавливаются вместо решеток.
Окна между водоприемным и всасывающим отделениями перекрывают сетками плоскими или вращающимися. Плоские устанавливают при производительности менее 1 м3/с. При значительном загрязнении могут устанавливаться вращающиеся сетки и при производительности менее 1 м3/с. Основная их задача – очистка воды от взвесей, прошедших через решетку, и мелкой рыбы. Размеры ячеек сеток подбирают в зависимости от качества воды и требований первого очистного сооружения. Для очистки воды перед отстойниками используют сетки сечением 2х2 …5х5мм. Перед контактными осветлителями 0,25х0,25 …2х2мм.Диаметр проволоки – 0,10…1,5мм. Номинальный размер ячейки в свету определяет ее номер.
Сетка состоит из рамы, натянутой на нее подложки (опорной сетки) и фильтровальной сетки. Подложку выполняют из проволоки диаметром 2…3 мми ячейками 20х20 или 25х25мм в свету. Для улучшения маневрирования сетками перед ними устраивают еще две пары пазов. В надсеточном помещении располагают устройства для подъема и промывки плоских сеток.
Вращающиеся сетки укрепляют на плоских, подвижно соединенных звеньях шириной 250…600мм и длиной 1500 – 2000 – 3000мм. Вращаются они с помощю лент, на которых закрепляют звенья. Ленты перемещает верхний барабан, нижний – ведомый. Промывка осуществляется непрерывно или периодически с помощью ножевого спрыска. Автоматизация по перепаду напора. Сетки используют и для извлечения шуги и внутриводного льда.