地下水取水工程課程設(shè)計(jì)30000m3d地下水水源設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、取水工程課程設(shè)計(jì)30000m3/d地下水水源設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 姓 名專業(yè)班級(jí)組 別指導(dǎo)教師日 期目 錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)1二 設(shè)計(jì)計(jì)算21 .取水型式的確定22 .單井的設(shè)計(jì)計(jì)算23 .井群的計(jì)算94 .抽水設(shè)備的選擇13三 課設(shè)總結(jié)14四 參考資料14一 設(shè)計(jì)任務(wù)1、題目30000m3/d地下取水水源設(shè)計(jì)計(jì)算2、目的培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的水文地質(zhì)和地下水取水工程的知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)一步提高計(jì)算、繪圖、使用規(guī)范、手冊(cè)和技術(shù)資料的基本技能。3、要求 確定取水型式與構(gòu)造、取水設(shè)備，確定井群布置的方案。 計(jì)算書(shū)要文字簡(jiǎn)練，字體端正，計(jì)算正確，圖表清晰美觀。4、資料1 水源地開(kāi)采范圍長(zhǎng)×寬=135

2、0×6002 地下水流向及水位1.自北向南流動(dòng) 2.靜水位：10.00m3 含水層性質(zhì)：承壓含水層 巖性：粗砂夾礫石埋深：5273m（厚度為21m） 滲透系數(shù)：k=55.50m/d 影響半徑：r=180.5m水質(zhì)資料:符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（gb5749-2006）勘探試驗(yàn)井井距：l試=54.59m 井徑：d試=300mm抽水試驗(yàn)資料抽水次數(shù) 1#2#單 孔互 阻單 孔互 阻涌水量q(l/s)降深sw(m)單位涌水量q(l/s·m)水位削減量t(m)涌水量q(l/s)降深sw(m)單位涌水量q(l/s·m)涌水量q(l/s)降深sw(m)單位涌水量q(l/s

3、83;m)水位削減量t(m)涌水量q(l/s)降深sw(m)單位涌水量q(l/s·m)117.5571.5211.5510.3216.0821.619.98815.411.728.970.5211.411.736.595234.6313.1710.9250.7828.8953.199.05829.623.568.320.8924.553.586.858347.6794.6810.1880.9341.0014.728.68737.234.687.961.1829.624.586.467二 設(shè)計(jì)計(jì)算1、取水型式的確定 管井對(duì)含水層的適應(yīng)能力強(qiáng)，施工機(jī)械化程度高，用于開(kāi)采深層地下水，井深一

4、般在300m以內(nèi)，最深可達(dá)1000m以上。2、單井的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1圖解法確定q-s曲線2.1.1 對(duì)1#井抽水?dāng)?shù)據(jù)，首先作出q=f(s)的圖形（圖2-1）。因q-s不是直線，必須進(jìn)一步判別。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理，如表2-1所示，據(jù)表中數(shù)據(jù)可作s=f(q),lgq=f(lgs),q=f(lgs)的圖形。其中l(wèi)gq=f(lgs)為直線（見(jiàn)圖2-2）。其余均為非直線（圖形省略），故試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合lgq=f(lgs)的關(guān)系，為冪函數(shù)型。圖2-1 抽水次數(shù)sqs=lgslgq第一次1.5217.55700865750.1818441.244450第二次3.1734.6310.0915360.501059

5、1.539465第三次4.6847.6790.0981560.6702461.678327表2-1 圖2-2為冪函數(shù)型 將兩邊取對(duì)數(shù)，得： a和b可由最小二乘法算得，計(jì)算公式如下： 則 則有qsw曲線方程：2.1.2 對(duì)2#抽水?dāng)?shù)據(jù)：首先作出q=f(s)的圖形（圖2-3）。因q-s不是直線，必須進(jìn)一步判別。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理，如表2-2所示，據(jù)表中數(shù)據(jù)可作s=f(q),lgq=f(lgs),q=f(lgs)的圖形。其中l(wèi)gq=f(lgs)為直線（見(jiàn)圖2-4）。其余均為非直線（圖形省略），故試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合lgq=f(lgs)的關(guān)系，為冪函數(shù)型。圖2-3抽水次數(shù)sqs=lgslgq第一次1.72

6、15.410.1116160.2355281.187803第二次3.5629.620.1201890.551451.471585第三次4.6837.230.1257050.6702461.570893表2-2圖2-4為冪函數(shù)型 將兩邊取對(duì)數(shù)，得： a和b可由最小二乘法算得，計(jì)算公式如下： 則則有qsw曲線方程：根據(jù)圖解法，可以選擇一個(gè)比較安全的q-s曲線，2.2 曲度n值法確定q-s曲線2.2.1 對(duì)1#井抽水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行如下處理：見(jiàn)表2-3 表2-3 0.1818441.244450.5010591.5384650.6702461.678327令計(jì)算得到的n值均在12之間，所以q-s曲線為冪曲線

7、。如圖2-5圖2-52.2.2 對(duì)2#井抽水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行如下處理：見(jiàn)表2-4 表2-4 0.2355281.1878030.5514501.4715850.6702461.570893令計(jì)算得到的n值均在12之間，所以q-s曲線為冪曲線。如圖2-6圖2-6為了安全穩(wěn)定供水，取斜率較小的作為q-s曲線，對(duì)上式進(jìn)行化簡(jiǎn)，最后可表示綜上所述，q-s曲線為。2.3 設(shè)計(jì)降深的確定考慮供水安全和含水層埋藏條件，取s設(shè)=1.6smax2.4 單井出水量的推求根據(jù)s設(shè)和q-s曲線確定設(shè)計(jì)降深下的單井出水量，但要特別注意，設(shè)計(jì)井的井徑與試驗(yàn)井的井徑不同時(shí)，要進(jìn)行出水量的校正。2.4.1單井流量的確定 2.4.2

8、單井流量校正選取井徑為400mm，需要校正流量。 2.5 井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5.1 井徑：400mm孔口徑：600mm2.5.2井管材料：由于設(shè)置井壁管的目的在意加固井壁、隔離水質(zhì)不良或水頭較低的含水層。井壁管應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，使其能夠經(jīng)受地層和人工填充物的側(cè)壓力，并且應(yīng)盡可能不彎曲，內(nèi)壁平滑、圓整以利于安裝抽水設(shè)備和井的清洗、維修。一般情況下，鋼管適用范圍較廣，井深不受限制，但成本較高，易受腐蝕。而鑄鐵管成本較低，不易受腐蝕，但井深不易超過(guò)150m。因此，選用鑄鐵管作為井壁管材料。2.5.3過(guò)濾器過(guò)濾器的作用是用以積水和保持填礫與含水層的穩(wěn)定。對(duì)于過(guò)濾器的基本要求是：應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗蝕性，具有

9、良好的透水性且能保持人工填礫和含水層的滲透穩(wěn)定性。在均質(zhì)含水層中設(shè)計(jì)過(guò)濾器時(shí)，其長(zhǎng)度應(yīng)符合下列規(guī)定：含水層厚度小于30m時(shí)，宜取含水層厚度或設(shè)計(jì)動(dòng)水位以下含水層厚度。由于含水層巖性為粗砂夾礫石，水質(zhì)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（gb5749-2006）。因此適用纏絲過(guò)濾器、包絲過(guò)濾器或填礫過(guò)濾器。纏絲過(guò)濾器、填礫過(guò)濾器具有較好的滲水能力，因而適合在這里使用。但包絲過(guò)濾器由于阻力過(guò)大，易被細(xì)砂堵塞，易腐蝕，因而不適合在這里使用。故此設(shè)計(jì)使用不銹鋼纏絲過(guò)濾器、填礫過(guò)濾器。2.5.3.1填礫粒徑和含水層粒徑之比為：=7式中 填礫中粒徑小于值的砂、礫石占總重量的50%含水層中粒徑小于的占重量的50%=247

10、.9387m/d ，所以符合要求。2.5.3.2 填礫層厚度為100mm。過(guò)濾器纏絲間距小于礫石粒徑。填礫層高度超過(guò)過(guò)濾器頂7m。填礫層上方用速凝水泥封閉，封閉高度為45m。總填礫層高度為34m。過(guò)濾器長(zhǎng)度為21m。2.5.4沉淀管含水層埋深為5273m（厚度為21m），且含水層巖性為粗砂夾礫石，故泥沙相對(duì)較少，因此沉淀管長(zhǎng)度取6m。2.5.5井深根據(jù)沉淀管和含水層埋深，可得井深為79m。管井剖面見(jiàn)2-7 圖2-73 井群的計(jì)算3.1 開(kāi)采井?dāng)?shù)的布置 根據(jù)單井出水量，并考慮井群間互阻影響和備用井?dāng)?shù)確定為滿足30000m3/d水量而布置的開(kāi)采井?dāng)?shù)。則應(yīng)布置的井?dāng)?shù)備用井?dāng)?shù)為3.2開(kāi)采井的布置3.2

11、.1 開(kāi)采井的影響半徑 式中 設(shè)計(jì)井影響半徑、試驗(yàn)所得影響半徑；設(shè)計(jì)、試驗(yàn)時(shí)降深； 開(kāi)采井、試驗(yàn)井半徑。 代入公式得 r=282.4m。3.2.2 開(kāi)采井布置 如圖3-1.圖3-13.3 互阻參數(shù)確定3.3.1出水量減少系數(shù) ；互阻水位降深削減量 (已知k=55.5m/d，m=21m，r=180.5m，r=300mm)， 表3-11.521.720.320.523.173.560.780.894.684.680.931.180.2380.4380.4120.2320.6230.7150.1780.1820.7320.9950.1420.193 3.3.2 由于試驗(yàn)井與設(shè)計(jì)井的降深和井距不同，t

12、要進(jìn)行降深校正：方法是利用曲線求設(shè)計(jì)降深下的t)3.3.2.1 對(duì)t2的校正，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-3，曲線見(jiàn)圖 0.4381.720.7153.560.9954.68 表3-3 圖3-2s2 =7.488m，t2=2.0673m。3.3.2.2 對(duì)的校正。校正后的還要進(jìn)行井距校正：3.4 計(jì)算井群總的出水量和水量減少系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3-4 表3-4井號(hào)間距（m）左側(cè)影響右側(cè)影響1q=(1)ql/s1314.0800.0900.0900.91069.5382157.040.0900.0900.1800.82062.6603 00.0900.0900.1800.82062.6604157.040.090

13、0.0900.1800.82062.6605314.080.09000.0900.91069.538在互阻情況下的總出水量為：q=269.538+362.660=327.056l/s不發(fā)生互阻時(shí)，總出水量為: q=576.415=382.075l/s由于互阻影響，井群出水量共減少： 總水量減少系數(shù)為14.4%25%。設(shè)計(jì)符合要求。4 抽水設(shè)備的選擇選取受干擾最嚴(yán)重的井來(lái)進(jìn)行泵的選擇，先以3#井來(lái)選擇。由于開(kāi)采的是承壓層，故選取深井泵。4.1 泵流量的計(jì)算 4.2 泵揚(yáng)程的計(jì)算（現(xiàn)取10m的壓力水頭）4.2.1 3#井實(shí)際水位降深值 代入數(shù)據(jù)可得 4.2.2 水躍值的計(jì)算 4.2.3 隔水頂板埋

14、深 52m4.2.4 泵揚(yáng)程 h=6.23+0.34+52+10=68.57m根據(jù)給排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 第11冊(cè)查找深井泵型號(hào)為200lc3-69，高效段范圍見(jiàn)表4-1 表4-1 流量 19080.43006936060.6同理計(jì)算出互阻影響最小的1#的所需泵的流量為 此泵仍滿足需求。三 課設(shè)總結(jié)1本設(shè)計(jì)未考慮每個(gè)井在泵的壓水管時(shí)由于井距離水廠的距離不同，沿程損失和局部損失也不用，此時(shí)會(huì)對(duì)單井出水量的干擾，所以在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)給出相關(guān)資料進(jìn)行水量平衡校核。2實(shí)際在鉆井之后填充填礫后，在其自重作用下會(huì)下沉，故填礫的高度會(huì)小于設(shè)計(jì)值，本設(shè)計(jì)中由于未對(duì)填礫進(jìn)行自沉的計(jì)算校核，導(dǎo)致填礫超出含水層厚度值偏大，在實(shí)際工程中由于填礫比較貴，會(huì)提高工程造價(jià)，不太合理。3在地下水取水設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮對(duì)周邊環(huán)境的影響，不能對(duì)給定的井群范圍以外的地方產(chǎn)生地下水位的影響，井群本身布置也不宜太緊湊，盡量減少互阻，單井的降深及直徑均應(yīng)當(dāng)與試驗(yàn)井接近，否則實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)將失去意義。4計(jì)算時(shí)注意進(jìn)行前后校核，一步套一步，只要有一個(gè)校核不滿足要求，就需要重新對(duì)設(shè)計(jì)降深進(jìn)行修改。5. 課設(shè)任務(wù)書(shū)的設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)際情況結(jié)合不夠緊密，只是單純的做管井，由