Расчетный расход для водозаборных сооружений водопровода принят равным Qв = 300 м³/сут. В качестве источника водоснабжения приняты подземные безнапорные воды. На рисунке 2 показан гидрогеологический разрез в месте залегания подземных вод.

Рисунок 2- Гидрогеологический разрез месторождения подземных вод

В качестве водозаборного устройства приняты трубчатые колодцы (скважины). Приняты одна рабочая скважина с диаметром водоприемной части 0,3 м (по возможности размещения насоса). Предусмотрена одна резервная скважина. Расстояние между скважинами принято 150 м. Расчетная производительность (дебит) одной скважины должен быть 300 м3/сут.

Определим среднесуточный приток воды Q к одной скважине.

, (9)

где Кф –коэффициент фильтрации, 25 м/сут;

Н – мощность водоносного слоя, 20 м;

S – водопонижение при откачке воды, принято S = 10 м;

R – радиус притока воды к скважине, определяемое по формуле

,

где а – коэффициент пьезопроводности:

, (10)

где hср– средняя мощность водоносного слоя в период откачки, hср= 30 м;

μ- коэффициент водоотдачи, для среднезернистого песка принят μ= 0,3;

;

t – расчетное время эксплуатации скважины, принято 9000 сут. (примерно 25 лет);

м;

м3/сут.

Как видно из расчета приток воды к скважине значительно превышает е расчетную производительность.

Определим фактическое водопонижение при расчетном дебите скважины

, (11)

где hе – высота водоносного слоя от подошвы, hе=40 м;

R₀ – гидравлическое сопротивление притоку к скважине радиусом r =0,15 м, отстоящей от реки на расстоянии Lo= 131 м.

; (12)

β = Qc/Qв – отношение расхода скважины Qc к расходу всего

водозабора Qв, (13)

β = 300/300 = 1;

ζ – дополнительное сопротивление из-за фильтрационного несовершенства скважины, принято ζ = 0,8;

м.

Величина водопонижения не превышает расчетную по формуле 9.

Принимаем фильтр на трубчатом каркасе с щелевой перфорацией с проволочной обмоткой.

Намотка проволоки диаметром 2-4 мм производится по стержням диаметром 5-10 мм с зазором 1 мм.

Скважность такого фильтра принята 50% (N=0,5).

Длина фильтра определяется по формуле

, (14)

где dф – наружный диаметр фильтровой колонны, dф = 300 мм = 0,3 м,

Vвх – допустимая скорость притока к фильтровой колонне, определяемая по формуле

; (15)

.

4.3 Проектирование водоприемной части фильтра скважины

Для свободного пропуска в скважину чистой воды без механических примесей и предохранения водоносного горизонта от обрушения к работе принимается трубчатый фильтр с водоприемной поверхностью из сетки квадратного плетения. Фильтр такой конструкции обладает хорошими гидравлическими свойствами и обеспечивает эффективную работу скважины при длительной ее эксплуатации.

Каркасом фильтра является перфорированная стальная обсадная труба. Отверстия в трубе расположены в шахматном порядке.

В качестве водоприемной поверхности используется сетка с квадратными ячейками (номер сетки соответствует размеру ячейки в свету), изготовленная из латунной проволоки. Номинальный размер стороны ячейки сетки в свету определяется в соответствии с рекомендациями.

Характеристики водоприемной поверхности фильтра даны в табл.3.

Таблица 3 – Проектирование водоприемной поверхности фильтра

Окончательно к расчету принимаем фильтр с рабочей (водоприемной) поверхностью длиной l_вф = 13,35 м и диаметром d_вф = 0,275 м

Рисунок 3 - Схема конструкции скважины

Для забора воды из скважины ниже динамического уровня воды установлен погружной насос. Расчетная производительность насоса определяется как среднечасовая при равномерной круглосуточной работе.

Q_н = Q_с/24 = 300/24 = 12,5 м³/ч. (16)

Напор насоса рассчитывается из соображения подачи воды от динамического уровня до верха первого из очистных сооружений. Расчетный напор равен

Н_н = Z_земли - Z_дин + H_св + h_w,

где Z_земли – отметка земли в месте расположения скважины, принята по генплану Z_земли=69,000;

Z_дин – отметка динамического уровня, Z_дин=36,000;

H_св – свободный напор на выходе воды из скважины, принят равным H_св=14 м;

h_w – потери напора в водоподъемной трубе, приняты h_w = 5 м.

Н_н = 69,000 -36,000 + 14 + 5 =52 м.

По расчетным параметрам принимаем насос марки ЭЦВ 12-160-65

Водоподъемная напорная труба имеет диаметр 150 мм.

На рисунке 4 показана конструкция фильтра

Рисунок 4 - Схема конструкции фильтра

4.4 Конструирование скважины и павильона над скважиной

Для обслуживания скважины и размещения электрического хозяйства и систем автоматического управления над скважиной устроен наземный павильон с размера в плане 3 х 6 м и высотой помещения 2,5 м.

Для подъёма воды из скважины к работе принимается погружной насос ЭЦВ12-160-65 с электродвигателем ПЭДВ 45-270, имеющий следующие характеристики:

-напор при требуемой подаче Нн=29м;

-наружный диаметр dн=281 мм;

-внутренний диаметр обсадной колонны dон.min301 мм;

-водоподъёмный трубопровод – труба 1686;

-длина агрегата lан=2000 мм;

-длина насоса lн=950 мм;

-глубина погружения насоса под динамический уровень (подпор) hн=1м;

-мощность N=45 кВт,

-масса агрегата 400 кг.

Для обеспечения нормального гидравлического режима забора воды расстояние от нижней кромки насосного агрегата до фильтрующей поверхности или верхнего обреза фильтровой колонны принимается равным hн =1 м.

4.5 Зоны санитарной охраны

Место расположения скважин определено на удаленной от источников загрязнения местности.

Границы первого пояса санитарной охраны созданы с целью устранения случайного или умышленного загрязнения источника воды или нарушения нормальной работы скважин и обеспечения хорошего качества воды, подаваемой потребителю. Граница первого пояса устанавливается на расстоянии не менее 30 м от крайних скважин. Территория первого пояса зоны санитарной охраны ограждается забором, защищена полосой зеленых насаждений и находится под вооруженной охраной. Планировка ее произведена так, что поверхностный сток отводится за пределы этой территории в водоотводные канавы.

Здания, относящиеся к водопроводным сооружениям, которые расположены на территории первого пояса зоны, присоединены к канализации. Территория зоны имеет электрическое освещение. Около зданий спланированы площадки шириной шесть метров для подъезда машин в случае пожара.

Граница второго пояса зоны санитарной охраны определяется гидродинамическими расчетами, по которым микробные загрязнения, поступавшие в водоносный пласт за пределами зоны, водозабора не достигнут.

5 Расчет водонапорной башни

Башня расположена в начале сети в ее самой высокой точке (точка 2). Высота водонапорной башни определяется по результатам гидравлического расчета на час максимального водопотребления. Высота водонапорной башни должна быть достаточной, чтобы при минимальном уровне воды в баке обеспечивать во всех узлах сети, получающих воду из башни, требуемый свободный напор , м, назначаемый в зависимости от этажности застройки:

, (17)

где – этажность застройки.

Для двухэтажной застройки

Высота башни определяется по диктующей точке – узлу, в котором происходит слияние потоков, т. е. пьезометрический напор минимален, либо точке с максимальной отметкой земли. В проекте принята диктующая точка с отметкой земли 70,000 м.

Отметка дна бака, м, определяется по формуле

, (18)

где – отметка земли в диктующей точке, 70,000 м;

Высота ствола башни, м, определяется по формуле

, (19)

где – отметка земли в точке размещения водонапорной башни.

Объем бака м3, определяется как сумма регулирующего объема , и пожарного запаса , обеспечивающего десятиминутную продолжительность тушения одного наружного пожара, по п.3.2 объем бака составляет = 17,8 м3.