ВОДОЗАБОРНЫЕ СКВАЖИНЫ. Насосы для скважин. Фильтры для воды

 

Водопроводные системы и сооружения


Раздел: Инженерные сооружения


   

§ 48. ВОДОЗАБОРНЫЕ СКВАЖИНЫ

  

 

Вода из водозаборов по сборным водоводам транспортируется до резервуаров либо до магистральных водоводов или до внутриплощадочных сетей потребителя. Водоводы могут также объединяться с внутриплощадоч- ной сетью водопровода, по гидравлическому режиму могут быть напорными, самотечными и самотечно-напор- ными.

В схемах сифонного водозабора используются водоводы особого вида — сифонные сборные. Схемы сборных водоводов в плане весьма разнообразны [линейные (тупиковые), кольцевые и парные], так как зависят от размещения водозаборов, сборных резервуаров, категории надежности подачи воды и т. п. Наиболее распространены линейные схемы водоводов, которые проектируются в одну или несколько ниток ( VII 2). Возможны кольцевые ( VII.3) и парные схемы ( VII.4) расположения сборных водоводов. Выбор схемы производят на основании технико-экономического сравнения вариантов.

При большой длине сборных водоводов и большом количестве скважин иногда целесообразно подключать водоводы к нескольким сборным резервуарам (в зависимости от месторасположения потребителей воды по отношению к створу водозабора).

Схема транспортирования воды зависит от способа ее получения. Наибольшее распространение получили напорные сборные водоводы, что вызвано использованием скважинных систем, оборудованных погружными насосами. Самотечные системы сборных водоводов применяются при заборе воды из каптажей, самоизливающихся скважин, а также из скважин, оборудованных насосными установками или эрлифтами. Преимущество этих систем заключается в возможности использования безнапорных труб. При подаче воды из водосборных сооружений в самотечную сеть работа каждой насосной станции не зависит от работы других и может быть отрегулирована в зависимости от производительности скважины.

В условиях пересеченной местности, когда трассировка самотечных водоводов на всем протяжении вследствие значительных заглублений может оказаться экономически нецелесообразной, применяются самотечно-напор- ные водоводы.

Сифонные сборные водоводы обычно устанавливаются на водозаборах с уровнем подземных вод, находящихся на глубине 5—8 м от поверхности. По схеме концевого устройства сифонные сборные водоводы могут быть со свободным изливом ( VII.5, а); с изливом под уровень воды ( VII.5, б) \ с закрытым вакуум-котлом ( VII.5, в) и с вакуум-котлом, сообщающимся с атмосферой ( VII.5, г).

По схеме зарядки сифонные водоводы обычно применяются с вакуум-насосами.

Забор подземных вод с помощью буровых скважин является наиболее распространенным способом в практике водоснабжения, так как отличается универсальностью и техническим совершенством. Водозаборные скважины используются в широком диапазоне глубин залегания подземных вод — от 10 до 1000 м и более.

Водозаборная скважина в связи с требованиями бурения и геологии ( VII.6) имеет телескопическую конструкцию. Самая нижняя часть скважины служит отстойником. Над отстойником находится водоприемная часть скважины — фильтр, через который вода из водоносного пласта попадает в рабочую зону скважины. Выше водоприемной части скважины располагаются колонны эксплуатационных и обсадных труб, которые, с одной стороны, удерживают стенки скважины от обрушения, а с другой — служат для размещения в них водоподъемных труб и насоса. Над эксплуатационной колонной находится кондуктор, который задает направление проходящей через него трубе при бурении. Вокруг кондуктора устраивается цементный или глиняный замок, защищающий водоносный горизонт от загрязнений, попадающих с поверхности через затрубное пространство обсадных труб. Верхняя часть скважины называется устьем или оголовком. Оголовок в зависимости от заглубления может располагаться как в павильоне, так и в колодце, где располагается механическое и электрическое оборудование.

Устройство скважин. Устройство буровых скважин зависит от вида водоносных пород над водоносными горизонтами, глубины их залегания, вида пробуриваемых пород, их агрессивности, диаметра скважины и способа бурения. Бурение скважин на воду осуществляется преимущественно двумя способами: ударно-канатным и роторным (вращательным).

Ударно-канатный способ применяют при бурении скважин на глубину до 100—150 м в сложных гидрогеологических условиях в твердых и рыхлых породах; стенки скважин крепят трубами непрерывно по мере углубления забоя.

Вращательное бурение по характеру углубления подразделяется на бурение кольцевым и сплошным забоем. Бурение кольцевым забоем называется колонковым, а сплошным забоем — роторным. По способу подачи промывочной жидкости и направлению циркуляции ее в скважине при бурении, а также по условиям выноса из скважины размельченных пород роторное бурение делится на два вида: с прямой и обратной промывкой.

Способ промывки зависит от вида проходимых грунтов. В качестве промывных растворов в основном используются вода или глинистые растворы. Помимо указанных могут использоваться и другие способы бурения: реактивно-турбинный, комбинированный. Колонковый способ применяется в скальных породах для скважин диаметром до 200 мм. Для бурения скважин диаметром свыше 1000 мм и глубиной более 200 м рекомендуется реактивно-турбинный способ. Комбинированный способ (ударно-канатный и роторный) используется для бурения скважин глубиной свыше 150 м в сложных гидрогеологических условиях при чередовании водоносных и непроницаемых пород.

При выборе способа бурения учитываются не только технологичность метода и скорость проходки, но и обеспечение условий, гарантирующих минимальную деформацию пород в призабойной зоне.

 Скважина должна быть такой, чтобы обеспечивалась долговечность и защищенность эксплуатационного водоносного горизонта от проникания загрязнений с поверхности земли и притока воды из вышележащих водоносных горизонтов. Простейшая схема конструкции буровой приведена на  VII.7. Скважина крепится обсадными трубами 1. Она опускается до верхней границы залегания водоносных пород 6. В обсадную трубу опускается труба меньшего диаметра 2, которая заглубляется в подстилающий водонепроницаемый слой. Затем в трубу 2 при помощи штанги со специальным замком 4 опускается фильтр 3, после чего труба 2 удаляется, а зазор 5 между стенками фильтровой и обсадной трубы герметизируется. При большой глубине скважин (в зависимости от способа бурения) достичь требуемой отметки обсадной трубой одного диаметра не удается. В этом случае в обсадную трубу диаметром dx ( VII.8, а), достигшую глубины h\t опускается другая труба меньшего диаметра d2, которая заглубляется на глубину Л2. Заглубление трубы определяется, исходя из сопротивления пород ее продвижению и технологических соображений. Путь, пройденный колонной обсадных труб одного диаметра, называется выходом колонны. Дальнейшее углубление скважины достигается с помощью обсадных труб меньшего диаметра d% и т. д. Разница между диаметрами предыдущей и последующей колонн обсадных труб должна быть не менее 50 мм. Выход колонны зависит от гранулометрического состава породы и способа бурения. При ударно-канатном способе он составляет 30—50 м и лишь для устойчивых пород может достичь 70—100 м. При роторном бурении выход увеличивается до 300—500 м, что значительно упрощает конструкцию скважины, сокращает расход труб и ускоряет процесс бурения.

При телескопическом устройстве скважины с целью экономии обсадных труб производится обрезка внутренних колонн труб ( VII.8, б). Верхний обрез обсадной трубы, остающейся в скважине, должен находиться выше башмака предыдущей колонны не менее чем на 3 м. Кольцевой зазор между оставшейся частью колонны вырезанных труб и предыдущей колонной обсадных труб цементируют либо заделывают устраивая сальник.

При прохождении скважиной двух водоносных горизонтов верхний, который не эксплуатируется, необходимо перекрыть глухой колонной; при этом она должна быть заглублена в водоупор.

Конструкции скважин отличаются большим разнообразием. Для крепления скважин применяют обсадные стальные муфтовые и электросварные трубы, для скважин глубиной до 250 — иногда асбестоцементные трубы высокой марки.

Для подъема воды из скважин используют различные типы водоподъемного оборудования. Схемы оборудования скважин насосными установками с погружными двигателями, трансмиссионным валом и горизонтальными центробежными насосами приведены на  VII.10. Насосные установки типа ЭЦВ используют для оборудования скважин глубиной от 10 до 700 и более метров. Они

могут работать в искривленных скважинах при разнообразных гидрогеологических условиях. Насосные установки с трансмиссионным валом применяют для скважин глубиной до 120 м; они могут работать только в вертикальных скважинах.

Воду при расчетном динамическом уровне не более 5—б м от поверхности земли можно забирать горизонтальными насосами. Для подъема воды из скважин используют эрлифты, позволяющие поднимать воду из искривленных скважин, а также воду, содержащую механические примеси в количествах, превышающих пределы, установленные для других типов насосов.

Над устьем водозаборных скважин строят павильоны для размещения оголовка скважины; электродвигателя; горизонтального центробежного насоса; приборов пусковой, контрольно-измерительной аппаратуры и приборов автоматики. Кроме того, в них располагаются части напорного трубопровода, оборудованного задвижками, обратным клапаном, вантузом, пробоотборным краном. Каждая скважина оборудуется расходомером.

Павильоны над скважинами могут быть подземного и Наземного типа. Подземные павильоны строят обычно в сухих грунтах. Для сокращения строительных объемов они выполняются двухкамерными в виде водопроводных колодцев.

Если водозаборные скважины располагаются на затапливаемых паводковыми водами пойменных реках, павильоны строят на подсыпке или под защитой дамб обвалования высотой, превышающей максимальный паводковый горизонт.

Типы и конструкции скважин. Фильтры во многом определяют надежность работы водозаборного сооружения, так как должны обеспечивать свободный доступ воды в скважину, устойчивую работу скважин в течение длительного времени, защищать ее от пескования при минимальных гидравлических потерях, а в случае коль- матажа его поверхности допускать возможность проведения восстановительных мероприятий. Кроме того, они должны обладать устойчивостью против химической, электрохимической коррозии.

Фильтр состоит из рабочей (водоприемной) части, надфильтровых труб и отстойника. Длина надфильтро- вых труб зависит от конструкции скважины. Если фильтр располагается на колонне, то надфильтровые трубы являются ее продолжением. Если фильтр имеет меньший диаметр, то надфильтровые трубы входят внутрь эксплуатационной колонны не менее чем на 3 м при глубине скважины до 50 м и не менее чем на 5 м при большей глубине. В зазор, образовавшийся между ними, устанавливается сальник из резины, пеньки, цемента и др. При определенных условиях роль сальника выполняет слой гравия, засыпаемого между эксплуатационной колонной и фильтром. Высота отстойников в фильтрах, как правило, принимается равной 0,5—2 м.

Основными элементами фильтра являются опорный каркас и водоприемная поверхность. Каркас обеспечивает необходимую механическую прочность и служит поддерживающей конструкцией для фильтрующей поверхности. СНиП 2.04.02—84 рекомендует следующие типы каркасов: стержневые, трубчатые с круглой и щелевой перфорацией, штампованные из стального листа. В качестве фильтрующей поверхности применяют проволочную обмотку, штампованный лйст, штампованный лист с однослойной или двухслойной песчано-гравийной обсыпкой, сетки квадратного и галунного плетения. При заборе небольших количеств воды могут применяться фильтры из пористого бетона (так называемые блочные).

Фильтры, рассчитанные на длительный срок эксплуатации, должны иметь фильтрующую поверхность, не подверженную коррозионному разрушению.

Для антикоррозионной защиты в отечественной и зарубежной практике применяют следующие синтетические покрытия: полиэтиленовые, наносимые напылением; эмалевые; этинолевые; резиновые, полиамидные и другие более стойкие по сравнению с металлическими покрытиями, наносимыми гальваническим способом.

Для обеспечения длительной и устойчивой эксплуатации скважины применение сеток и проволочных обмоток из нелегированной стали нецелесообразно. Наиболее эффективным типом фильтров с этой точки зрения являются фильтры с песчано-гравийной обсыпкой. Помимо нанесения защитных покрытий можно использовать фильтры из нержавеющей стали, пластмассы и других стойких и обладающих достаточной прочностью материалов. Если водоносный пласт состоит из устойчивых скальных или полускальных пород, то скважины устраивают зачастую без фильтров.

Диаметр фильтра определяется исходя из дебита скважины, параметров водоподъемного оборудования и скорости движения воды в водоподъемных трубах, которая принимается не более 1,5—2,0 м/с. Минимальный диаметр фильтра принимают равным 100—150 мм с учетом возможности проведения ремонта.

Фильтр устанавливается на расстоянии не менее 0,5— 1 м от кровли и подошвы пласта.

При наличии нескольких водоносных горизонтов фильтры устанавливают в каждом горизонте и соединяют их трубами, перекрывающими раздельные водоупо- ры или слабопроницаемые грунты.

Скважность трубчатых фильтров (отношение суммарной площади всех щелей к поверхности всего фильтра) с круглой или щелевой перфорацией 20—25 % для фильтров с проволочной обмоткой или из шпамтованного листа не должна превышать 30—60 %.

Расчет водозаборных скважин. Водозаборные скважины используют для забора как напорных ( VII.12, так и безнапорных подземных вод. Различают два типа скважин: совершенные и несовершенные. Под совершенной понимается такая скважина, которая вскрывает водоносный горизонт до подстилающего водоупорного пласта. Если скважина заканчивается в толще водоносного пласта, то она называется несовершенной. Различают два вида несовершенства: по степени вскрытия горизонта, которая зависит от соотношения длины фильтра и мощности пласта, и по характеру вскрытия, который зависит от устанавливаемых в пласте конструкций фильтров.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Для студентов строительных вузов

 






Смотрите также:

 

Водозаборные скважины трубчатые колодцы...

Водозаборные скважины (трубчатые колодцы) более гигиеничны и надежны в санитарном отношении.
Если вода для питья непригодна, применяют различные фильтры
Теперь надо вытащить штангу и навернуть на скважину ручной насос.

 

...Погружной насос. Погружные электронасосы для воды...

Для забора воды из артезианских скважин в Советском Союзе применяют погружные насосы восьми типов: ЭЦВ, АПТ, АП, АПВ, АПВМ, АЭНП, ЭНП, ГНОМ.
Котельные Фильтры для очистки воды.

 

...установки ЛИУ для понижения уровня подземных вод....

Водопонижающую скважину оборудуют фильтром и скважинным насосом ( 9.23).
Вода из горных пород проникает через фильтр в скважину, а оттуда — в подземную горную выработку ( 9.24).

 

...водозаборный колодец шахту, откуда вода насосами...

Лучевые водозабора (разновидность горизонтальных водозаборов) имеют радиально расположенные водоприемные лучи-фильтры (горизонтальные скважины), подающие воду в центральный водозаборный колодец (шахту), откуда вода насосами...

 

насос для скважины. НАСОСЫ ДЛЯ ПОДЪЕМА...

Насосы для буровых скважин или артезианские насосы представляют собой i многоступенчатые вертикальные насосы небольшого диаметра ( 4.4).
Основное назначение артезианского насоса — подавать воду .из буровых скважин.