地下取水工程結(jié)構(gòu)設計

地下取水工程結(jié)構(gòu)設計一、設計任務1、題目330000m/d地下取水水源設計計算2、目的培育學生運用所學的水文地質(zhì)和地下水取水工程的知識，解決實質(zhì)問題的能力，進一步提升計算、畫圖、使用規(guī)、手冊和技術(shù)資料的基本技術(shù)。3、要求1）確立取水型式與結(jié)構(gòu)、取水設施，確立井群部署的方案。2）計算書要文字精練，字體正直，計算正確，圖表清楚雅觀。4、資料1）水源地圍長×寬=1350×1600地下水流向及水位1）自北向南流動2）靜水位：10.00m含水層性質(zhì)：承壓含水層巖性：粗砂夾礫石埋深：52～73m（厚度為21m）浸透系數(shù)：K=43.5m/d影響半徑：R=260.5m水質(zhì)資料:切合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）4）勘探試驗井井距：L試=54.59m（5）抽水試驗資料

井徑：D試=300mm1#、2#孔進行了互阻抽水試驗，試驗進行了三次穩(wěn)固降深，試驗成就詳見表1。表1抽水試驗資料抽1#2#水單孔互阻單孔互阻次涌降單位水涌降單位涌降單位水涌降單位數(shù)水深涌水位水深涌水水深涌水位水深涌水量S量削量S量量S量削量S量wwwwQ(L(mQ減Q(L(mQQ(L(mQ減Q(L(mQ/S))(L/s量/S))(L/s/S))(L/s量/S))(L/s·m)t(·m)·m)t(·m)m)m).98.5955752513208261841725241735.05.85631172578895198625689555883.68.4667968889300172723681862587二、設計計算1、取水型式確實定管井對含水層的適應能力強，施工機械化程度高，用于開采深層地下水，井深一般在300m以，最深可達1000m以上。2、單井的設計計算㈠圖解法確立Q-S曲線①對1#井抽水數(shù)據(jù)做以下辦理：抽水次lgSwlgQ數(shù)10.1818441.2444520.5010591.5394630.6702461.678321#試驗井lgQ-lgSw擬合曲線圖y=0.893x+1.0841.2Qg1l0.200.8lgSw則Q-S曲線為冪函數(shù)型Qnmsw將兩邊取對數(shù)，得：lgQlgn1lgswmA和b可由最小二乘法算得，計算公式以下：N(lgsw)2(lgsw)230.7331.831mlgsw?lgQ32.1221.122N(lgsw?lgQ)6.038lgQ14.4621lgsw1.353lgnm1.1221.085N3則n101.08512.16則有Q—Sw曲線方程：Q12.161.122sw②對2#抽水數(shù)據(jù)做以下辦理：抽水次lgSwlgQ(lgSw)*(lgQ)數(shù)10.2355281.1878030.27976120.551451.4715850.81150530.6702461.5708931.0528842#試驗井lgQ-lgSw擬合曲線圖y=0.8847x+0.980Q1.21gl0.200.8lgSw為冪函數(shù)型Qnmsw將兩邊取對數(shù)，得：lgQlgn1lgswmA和b可由最小二乘法算得，計算公式以下：N(lgsw)2(lgsw)230.8082.123mlgsw?lgQ32.1451.115N(lgsw?lgQ)6.165lgQ14.231lgsw1.457lgnm1.1150.974N3則n100.9749.42則有Q—Sw曲線方程：Q9.421.115sw依據(jù)圖解法，能夠選擇一個比較安全的Q-S曲線：Q9.421.115sw㈡曲度n值法確立Q-S曲線①對1#井抽水數(shù)據(jù)進行以下辦理：lgS10.181844lgQ11.24445lgS20.501059lgQ21.539465lgS30.670246lgQ31.678327令n1lgs2lgs10.5010.1821.081lgQ2lgQ11.5391.244n2lgs3lgs10.6700.1821.124lgQ3lgQ11.6781.244n3lgs3lgs20.6700.5011.216lgQ3lgQ21.6781.539計算獲得的n值均在1~2之間，所以Q-S曲線為冪曲線。1#試驗井Q-S擬合曲線圖0.893y=12.151x6050)40S/L30(/Q201000123456S/(m)②對2#井抽水數(shù)據(jù)進行以下辦理lgS10.235528lgQ11.187803lgS20.55145lgQ21.471585lgS30.670246lgQ31.570893令n1lgs2lgs1lgQ2lgQ11.4721.1091.188n2lgs3lgs10.6700.236lgQ3lgQ11.5711.1331.188n3lgs3lgs20.6700.551lgQ3lgQ21.5711.2021.472計算獲得的n值均在1~2之間，所以Q-S曲線為冪曲線。2#試驗井Q-S擬合曲線圖0.8847y=9.5574x5040)S30/L(/20Q1000123456S/(m)為了安全穩(wěn)固供水，取斜率較小的作為Q-S曲線，lgQ=0.8847lgSw+0.9803對上式進行化簡，最后可表示Q9.421.115sw綜上所述，Q-S曲線為Q9.421.115sw。㈢設計降深確實定考慮供水安全和含水層埋藏條件，取S設=1.75Smax㈣單井出水量的推求依據(jù)S設和Q-S曲線確立設計降深下的單井出水量，但要特別注意，設計井的井徑與試驗井的井徑不一樣時，要進行出水量的校訂。ⅰ.設計降深及單井流量確實定S設=1.75Smax=1.75×4.68=8.19m單井出水量Q9.421.115sw62.107L/s5366.03m3/d選用井徑為300mm，則不需要校訂。㈤井結(jié)構(gòu)設計①井徑：300mm②孔口徑：500mm③井管資料：井壁管應擁有足夠的強度，使其能夠經(jīng)受地層和人工填補物的側(cè)壓力，而且應盡可能不曲折，壁光滑、圓整以利于安裝抽水設施和井的沖洗、維修。一般狀況下，鋼管合用圍較廣，井深不受限制，但成本較高，易受腐化。而鑄鐵管成本較低，不易受腐化，但井深不易超出150m。所以，采用鑄鐵管作為井壁管資料。④過濾器過濾器用以積水和保持填礫與含水層的穩(wěn)固,應有足夠的強度和抗蝕性，擁有優(yōu)秀的透水性且能保持人工填礫和含水層的浸透穩(wěn)固性。在均質(zhì)含水層中設計過濾器時，其長度應切合以下規(guī)定：含水層厚度小于30m時，宜取含水層厚度或設計動水位以下含水層厚度。因為含水層巖性為粗砂夾礫石，水質(zhì)切合《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006）。因纏絲過濾器、填礫過濾器擁有較好的滲水能力，故合適在這里使用。故此設計使用不銹鋼纏絲過濾器、填礫過濾器。填礫粒徑和含水層粒徑之比為：D50=7d50式中D50——填礫中粒徑小于D50值的砂、礫石占總重量的50%d50——含水層中粒徑小于d50的占重量的50%同意流速vf=653K=228.60m/dQ理5366.03162.755m/dπDl3.140.521因為Q理≤vf所以切合要求。πDl填礫層厚度為100mm。過濾器纏絲間距小于礫石粒徑。填礫層高度超出過濾器頂6m。填礫層上方用速凝水泥關(guān)閉，關(guān)閉高度為44m?？偺畹[層高度為37m。過濾器長度為21m。⑤積淀管含水層埋深為52~73m（厚度為21m），且含水層巖性為粗砂夾礫石，故泥沙相對較少，所以積淀管長度取6m。⑥井深依據(jù)積淀管和含水層埋深，可得井深為79m。井群的計算（1）開采井數(shù)的部署依據(jù)單井出水量，并考慮井群間互阻影響和備用井數(shù)確立為知足330000m/d水量而部署的開采井數(shù)。Q30000n7.458則應部署的井數(shù)0.75Q單井備用井數(shù)為22）開采井的部署開采井的影響半徑RS?R?lgR0RlgrS00r0式中R、R0——設計井影響半徑、試驗所得影響半徑；、S0——設計、試驗時降深；、r0——開采井、試驗井半徑；解得R=427.5m部署開采井的出水量減少系數(shù)''2Kmt互阻時1#井出水量Q1rt'2Q1'lnRKmr出水量減少系數(shù)111.1151t1'S1211.1151t2'S2則可求得t'(已知K=43.5m/d，m=21m，R=260.5m，r=300mm)t'tsst，t'ts2s1t11?12222?1s1s2t1t2s1s2t1t2因為試驗井與設計井的降深和井距不一樣，t’要進行降深校訂(方法是利用t’—S曲線求設計降深下的t’)對t2’的校訂t2’及S對應數(shù)據(jù)以下表：S-t2'擬合曲線圖y=0.0336x2-0.0269x+0.38481.41.2)1m(0.8/'0.62t0.40.200246S/(m)則S設=8.19m時，得t2’=2.418m對α的校訂11.1151t2'1.11512.418試10.269S設8.19校訂后的α還要進行井距校訂：lgRlg427.5試?x10.269186.250.108設1lgRlg427.25r試54.59lgRlg427.5設2試?20.269372.50.018xlg427.5lgRr試54.59計算井群總的出水量和水量減少系數(shù)以下表：由上表井群在互阻狀況下的總出水量為：Q’=4×（55.399+54.282）=438.724L/s不發(fā)生互阻時，總出水量為:Q=62.107×8=496.856L/s因為互阻影響，井群出水量共減少：QQ'496.856438.724100%11.7%Q100%496.856總水量減少系數(shù)為11.7%＜25%設計切合要求。抽水設施的選擇依據(jù)計算所得擾亂出水量和設計井結(jié)構(gòu)及設計降深，并考慮管路水頭損失和服務水頭，確立合理的抽水設施。Q’max=55.399×3.6m3/h=199.44m3/h3所選300RJC220-13.5-7型水泵，出水量為220m/h,總揚程為94.5m，切合設計要求。三、井群水位降深的校核3在互阻影響下，各井以所選水泵額定流量220m/h抽水時，水源地中水位降深最大井的降深為：S1QlgRQlgRQlgRQ4lgRQlgR32.73Km3r01r132r23r3-45r352.73121（5280lg427.55280lg427.55280lg427.55280lg427.55280lg427.5)43.50.25186.25372.5186.25372.5=8.62m水躍值SQS0.252804.680.83mKF21所以降深最大的井降深為SmaxS3S8.62該降深值小于含水層厚度21m，因此知足要求。四、總結(jié)與建議總結(jié)：比較本次課程設計任務書所給的水文地質(zhì)資料，聯(lián)合課本中的地下水取水修建物的各樣種類及合用條件，最后選用管井形式。經(jīng)驗公式是成立在水文地質(zhì)詳盡勘探和現(xiàn)場抽水試驗資料的基礎上，找出切合井的出水量Q和水位下降值S之間的關(guān)系方程式。所以要對設計的參照數(shù)據(jù)資料進行統(tǒng)計剖析，選擇與實質(zhì)過程盡量靠近且相對穩(wěn)固的資料。最后，對照1#和2#井的資料、計算，確立一個比較安全的Q-S曲線。管井深度應依據(jù)需水量，擬開采含水層的深度、厚度、富水性及其出水能力同時聯(lián)合鄰近其余同類條件的水井資料等綜合要素考慮。在地下水取水設計過程中要考慮對周邊環(huán)境的影響，不可以對給定的井群圍之外的地方產(chǎn)生地下水位的影響，井群自己部署也不宜太緊湊，盡量減少互阻，單井的降深及直徑均應當與試驗井靠近，不然實驗參照數(shù)據(jù)將失掉意義。一定指出，引用試驗井資料進行設計井互阻影響計算的基本條件是：設計井和試驗井建于同一含水層，且設計井和試驗井的形式、結(jié)構(gòu)尺寸應基真同樣。不然，應付公式中的t’要進行降深校訂。在給定水源地圍部署開采井和備用井時，應本著技術(shù)經(jīng)濟的原則。在保證達到設計要求的前提下，花銷盡量達到最小。計算時注意多次校核，切合設計規(guī)。如，為保持過濾器四周含水層的浸透穩(wěn)定性，過濾器表面進水速度一定小于或等于同意流速；在互阻影響下，井群總水量減少系數(shù)應小于25%；井群水位降深應小于含水層厚度。建議：做完課設后，發(fā)現(xiàn)課設任務書的設計容與實質(zhì)狀況聯(lián)合不夠密切，不過純真的做管井，而沒有考慮地理環(huán)境，地形，地質(zhì)，人口方面對管井的影響的要素。應當指出，在設計計算書中各樣理論公式或經(jīng)驗法，不過供給設計計算方法的依照，在設計中還需要聯(lián)合技術(shù)經(jīng)濟條件，頻頻調(diào)整各樣設計參數(shù)，如水