地下水取水工程課程設計---30000m3d地下水水源設計計算書

1、<p>　　《取水工程》課程設計</p><p>　　——30000m3/d地下水水源設計計算書 </p><p><b>　　姓 名</b></p><p><b>　　專業(yè)班級</b></p><p><b>　　組 別</b></p>

2、<p><b>　　指導教師</b></p><p><b>　　日 期</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一 設計任務1</b></p><p><b>　　二 設計計算2&

3、lt;/b></p><p>　　1 .取水型式的確定2</p><p>　　2 .單井的設計計算2</p><p>　　3 .井群的計算9</p><p>　　4 .抽水設備的選擇13</p><p><b>　　三 課設總結14</b></p><p>

4、<b>　　四 參考資料14</b></p><p><b>　　一 設計任務</b></p><p><b>　　1、題目</b></p><p>　　30000m3/d地下取水水源設計計算</p><p><b>　　2、目的</b></p&g

5、t;<p>　　培養(yǎng)學生運用所學的水文地質和地下水取水工程的知識，解決實際問題的能力，進一步提高計算、繪圖、使用規(guī)范、手冊和技術資料的基本技能。</p><p><b>　　3、要求</b></p><p>　　⑴ 確定取水型式與構造、取水設備，確定井群布置的方案。</p><p>　?、?計算書要文字簡練，字體端正，計算正確，圖

6、表清晰美觀。</p><p><b>　　4、資料</b></p><p><b>　　水源地開采范圍</b></p><p>　　長×寬=1350×600</p><p><b>　　地下水流向及水位</b></p><p>　　1

7、.自北向南流動 2.靜水位：10.00m</p><p><b>　　含水層</b></p><p>　　性質：承壓含水層 巖性：粗砂夾礫石</p><p>　　埋深：52~73m（厚度為21m） 滲透系數(shù)：K=55.50m/d 影響半徑：R=180.5m</p><p>　　水質資料:符合《生活飲用水衛(wèi)生標

8、準》（GB5749-2006）</p><p><b>　　⑷勘探試驗井</b></p><p>　　井距：L試=54.59m 井徑：D試=300mm</p><p><b>　?、沙樗囼炠Y料</b></p><p><b>　　二 設計計算</b></p>

9、<p><b>　　1、取水型式的確定</b></p><p>　　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以內，最深可達1000m以上。</p><p><b>　　2、單井的設計計算</b></p><p>　　2.1圖解法確定Q-S曲線</p>&

10、lt;p>　　2.1.1 對1#井抽水數(shù)據(jù)，首先作出Q=f(S)的圖形（圖2-1）。因Q-S不是直線，必須進一步判別。將試驗數(shù)據(jù)進行如下處理，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（見圖2-2）。其余均為非直線（圖形省略），故試驗數(shù)據(jù)符合lgQ=f(lgS)的關系，為冪函數(shù)型。</p><p><b>　　圖2-1

11、</b></p><p><b>　　表2-1</b></p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　為冪函數(shù)型 將兩邊取對數(shù)，得：</p><p>　　A和b可由最小二乘法算得，計算公式如下：</p><p>　　則 則有Q—sw

12、曲線方程：</p><p>　　2.1.2 對2#抽水數(shù)據(jù)：首先作出Q=f(S)的圖形（圖2-3）。因Q-S不是直線，必須進一步判別。將試驗數(shù)據(jù)進行如下處理，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（見圖2-4）。其余均為非直線（圖形省略），故試驗數(shù)據(jù)符合lgQ=f(lgS)的關系，為冪函數(shù)型。</p><p&g

13、t;<b>　　圖2-3</b></p><p><b>　　表2-2</b></p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　為冪函數(shù)型 將兩邊取對數(shù)，得：</p><p>　　A和b可由最小二乘法算得，計算公式如下：</p><p&

14、gt;<b>　　則</b></p><p>　　則有Q—sw曲線方程：</p><p>　　根據(jù)圖解法，可以選擇一個比較安全的Q-S曲線，</p><p>　　2.2 曲度n值法確定Q-S曲線</p><p>　　2.2.1 對1#井抽水數(shù)據(jù)進行如下處理：見表2-3</p><p><b&

15、gt;　　表2-3</b></p><p><b>　　令</b></p><p>　　計算得到的n值均在1~2之間，所以Q-S曲線為冪曲線。如圖2-5</p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　2.2.2 對2#井抽水數(shù)據(jù)進行如下處理：見表2-4</p&g

16、t;<p><b>　　表2-4</b></p><p><b>　　令</b></p><p>　　計算得到的n值均在1~2之間，所以Q-S曲線為冪曲線。如圖2-6</p><p><b>　　圖2-6</b></p><p>　　為了安全穩(wěn)定供水，取斜率較小的

17、作為Q-S曲線，</p><p>　　對上式進行化簡，最后可表示</p><p>　　綜上所述，Q-S曲線為。</p><p>　　2.3 設計降深的確定</p><p>　　考慮供水安全和含水層埋藏條件，取S設=1.6Smax</p><p>　　2.4 單井出水量的推求</p><p>　　

18、根據(jù)S設和Q-S曲線確定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同時，要進行出水量的校正。</p><p>　　2.4.1單井流量的確定</p><p>　　2.4.2 單井流量校正</p><p>　　選取井徑為400mm，需要校正流量。</p><p><b>　　2.5 井結構設計</b>

19、</p><p>　　2.5.1 井徑：400mm</p><p><b>　　孔口徑：600mm</b></p><p>　　2.5.2井管材料：</p><p>　　由于設置井壁管的目的在意加固井壁、隔離水質不良或水頭較低的含水層。井壁管應具有足夠的強度，使其能夠經(jīng)受地層和人工填充物的側壓力，并且應盡可能不彎曲，內壁

20、平滑、圓整以利于安裝抽水設備和井的清洗、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150m。</p><p>　　因此，選用鑄鐵管作為井壁管材料。</p><p><b>　　2.5.3過濾器</b></p><p>　　過濾器的作用是用以積水和保持填礫與含水層的穩(wěn)定。對

21、于過濾器的基本要求是：應有足夠的強度和抗蝕性，具有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。在均質含水層中設計過濾器時，其長度應符合下列規(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。</p><p>　　由于含水層巖性為粗砂夾礫石，水質符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）。因此適用纏絲過濾器、包絲過濾器或填礫過濾器。纏絲過濾器、填礫過濾器具有較好的滲水能力，因而適

22、合在這里使用。但包絲過濾器由于阻力過大，易被細砂堵塞，易腐蝕，因而不適合在這里使用。</p><p>　　故此設計使用不銹鋼纏絲過濾器、填礫過濾器。</p><p>　　2.5.3.1填礫粒徑和含水層粒徑之比為：=7</p><p>　　式中 ——填礫中粒徑小于值的砂、礫石占總重量的50%</p><p>　　——含水層中粒徑小于的占重量

23、的50%</p><p>　　=247.9387m/d</p><p><b>　　，所以符合要求。</b></p><p>　　2.5.3.2 填礫層厚度為100mm。</p><p>　　過濾器纏絲間距小于礫石粒徑。</p><p>　　填礫層高度超過過濾器頂7m。</p>&l

24、t;p>　　填礫層上方用速凝水泥封閉，封閉高度為45m。</p><p>　　總填礫層高度為34m。</p><p>　　過濾器長度為21m。</p><p><b>　　2.5.4沉淀管</b></p><p>　　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，因此沉淀管長度

25、取6m。</p><p><b>　　2.5.5井深</b></p><p>　　根據(jù)沉淀管和含水層埋深，可得井深為79m。</p><p><b>　　管井剖面見2-7</b></p><p><b>　　圖2-7</b></p><p><b&

26、gt;　　3 井群的計算</b></p><p>　　3.1 開采井數(shù)的布置</p><p>　　根據(jù)單井出水量，并考慮井群間互阻影響和備用井數(shù)確定為滿足30000m3/d水量而布置的開采井數(shù)。</p><p><b>　　則應布置的井數(shù)</b></p><p><b>　　備用井數(shù)為</b&

27、gt;</p><p><b>　　3.2開采井的布置</b></p><p>　　3.2.1 開采井的影響半徑</p><p>　　式中 ——設計井影響半徑、試驗所得影響半徑；</p><p>　　——設計、試驗時降深；</p><p>　　——開采井、試驗井半徑。</p>&

28、lt;p>　　代入公式得 R=282.4m。</p><p>　　3.2.2 開采井布置 如圖3-1.</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.3 互阻參數(shù)確定</p><p>　　3.3.1出水量減少系數(shù) ；</p><p>　　互阻水位降深削減

29、量 (已知K=55.5m/d，m=21m，R=180.5m，r=300mm)</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　3.3.2 由于試驗井與設計井的降深和井距不同，t’要進行降深校正：</p><p>　　方法是利用曲線求設計

30、降深下的t’)</p><p>　　3.3.2.1 對t2’的校正，數(shù)據(jù)見表3-3，曲線見圖</p><p><b>　　表3-3</b></p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　S2 =7.488m，t2’=2.0673m。</p><p>　　3

31、.3.2.2 對α的校正。</p><p>　　校正后的還要進行井距校正：</p><p>　　3.4 計算井群總的出水量和水量減少系數(shù)，計算結果見表3-4</p><p><b>　　表3-4</b></p><p>　　在互阻情況下的總出水量為：∑Q’=269.538+362.660=327.056L/s</p

32、><p>　　不發(fā)生互阻時，總出水量為: ∑Q=576.415=382.075L/s</p><p>　　由于互阻影響，井群出水量共減少：</p><p>　　總水量減少系數(shù)為14.4%＜25%。設計符合要求。</p><p><b>　　4 抽水設備的選擇</b></p><p>　　選取受干擾

33、最嚴重的井來進行泵的選擇，先以3#井來選擇。</p><p>　　由于開采的是承壓層，故選取深井泵。</p><p>　　4.1 泵流量的計算</p><p>　　4.2 泵揚程的計算（現(xiàn)取10m的壓力水頭）</p><p>　　4.2.1 3#井實際水位降深值</p><p>　　代入數(shù)據(jù)可得 <

34、;/p><p>　　4.2.2 水躍值的計算</p><p>　　4.2.3 隔水頂板埋深 52m</p><p>　　4.2.4 泵揚程 H=6.23+0.34+52+10=68.57m</p><p>　　根據(jù)《給排水設計手冊 第11冊》查找深井泵型號為200LC3-69，高效段范圍見表4-1</p><p&g

35、t;　　表4-1 </p><p>　　同理計算出互阻影響最小的1#的所需泵的流量為 </p><p><b>　　此泵仍滿足需求。</b></p><p><b>　　三 課設總結</b></p><p>　　1．本設計未考慮每個井在泵的壓水管時由于井距離水廠的距離不同，沿

36、程損失和局部損失也不用，此時會對單井出水量的干擾，所以在今后的設計中，應給出相關資料進行水量平衡校核。</p><p>　　2．實際在鉆井之后填充填礫后，在其自重作用下會下沉，故填礫的高度會小于設計值，本設計中由于未對填礫進行自沉的計算校核，導致填礫超出含水層厚度值偏大，在實際工程中由于填礫比較貴，會提高工程造價，不太合理。</p><p>　　3．在地下水取水設計過程中要考慮對周邊環(huán)境的

37、影響，不能對給定的井群范圍以外的地方產生地下水位的影響，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當與試驗井接近，否則實驗參考數(shù)據(jù)將失去意義。</p><p>　　4．計算時注意進行前后校核，一步套一步，只要有一個校核不滿足要求，就需要重新對設計降深進行修改。</p><p>　　5. 課設任務書的設計內容與實際情況結合不夠緊密，只是單純的做管井，由于時間的原因也沒有設計

38、一級泵房，沒有考慮地理環(huán)境，含水層周邊河流補給情況，地質，人口方面對管井的影響的因素。</p><p>　　6.熟悉規(guī)范，以免對備用泵的系數(shù)等類似選擇錯誤，失去實際意義。</p><p><b>　　四 參考資料</b></p><p>　　1.李廣賀主編.水資源利用與保護（第二版），中國建筑工業(yè)出版社</p><p>