Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
8. Типовые конструкции скважин в зависимости от залегания водоносного и водоупорного слоев.
Конструкции скважин в зависимости от назначения должны отвечать определенным требованиям.
Так, конструкции разведочных скважин должны обеспечивать:
высококачественное опробование всех или в зависимости от назначения некоторых из вскрытых водоносных горизонтов;
экономичность (стоимость применяемых материалов, трудовые затраты и др.);
наименьший по возможности диаметр ствола скважины ;
повторное использование фильтра и обсадных труб;
простоту ликвидации скважины и высококачественный ликвидационный тампонаж.
Конструкции эксплуатационных скважин должны обеспечивать:
высококачественное вскрытие продуктивных водоносных горизонтов с целью их эксплуатации при минимальных сопротивлениях прифильтровых зон;
длительный срок эксплуатации и минимальный темп снижения производительности;
выполнение ремонтных и восстановительных работ;
тщательную изоляцию водоносных горизонтов друг от друга, за исключением тех, которые эксплуатируются совместно;
экономичность (стоимость применяемых материалов, трудовые затраты и др.);
минимально возможный диаметр ствола скважины ;
наименьшие сопротивления при подъеме воды насосом.
Таким образом, приведенные требования к конструкциям скважин весьма специфичны и в ряде случаев находятся в сложной зависимости между собой. Поэтому выбор и обоснование той или иной конструкции скважин должны базироваться на тщательной оценке всех факторов и в первую очередь тех, которые для конкретных условий производства работ являются главными.
Построение конструкции скважины начинают с при фильтровой зоны после определения конечного диаметра скважины, типа и конструкции при фильтровой зоны. Конечный диаметр, как известно, должен обеспечивать определенную производительность и проведение необходимого комплекса гидрогеологических исследований и наблюдений. Тип и конструкция фильтра зависят от водовмещающих пород, химического состава подземных вод, возможного срока службы фильтра и др.
Для эксплуатационных скважин проводят тщательную за трубную цементацию, что исключает, с одной стороны, связь отдельных водоносных горизонтов между собой, их загрязнение и смещение, а с другой — повышает антикоррозионные свойства обсадных труб и увеличивает срок их службы.
9. Когда применяются буровые скважины.
По характеру разрушения породы, применяемые способы бурения делятся на: механические - буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая её, и немеханические - разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на неё (термическое, взрывное и др.). Механические способы бурения подразделяют на вращательные и ударные (а также вращательно-ударные и ударно-вращательные). При вращательном бурении порода разрушается за счёт вращения прижатого к забою инструмента. В зависимости от прочности породы при вращательном бурении применяют буровой породоразрушающий инструмент режущего типа (Долото буровое и Коронка буровая); алмазный буровой инструмент; дробовые коронки, разрушающие породу при помощи дроби (Дробовое бурение).
Ударные способы бурения разделяются на: ударное бурение или ударно-поворотное (бурение перфораторами, в том числе погружными, ударно-канатное, штанговое и т.п., при которых поворот инструмента производится в момент между ударами инструмента по забою); ударно-вращательное (погружными пневмо-и гидроударниками, а также бурение перфораторами с независимым вращением и т.п.),
при котором удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту; вращательно-ударное, при котором породоразрущающий буровой инструмент находится под большим осевым давлением в постоянном контакте с породой и разрушает её за счёт вращательного движения по забою и периодически наносимых по нему ударов. Разрушение пород забоя скважины производится по всей его площади (бурение сплошным забоем) или по кольцевому пространству с извлечением керна (колонковое бурение). Удаление продуктов разрушения бывает периодическое с помощью желонки и непрерывное шнеками, витыми штангами или путём подачи на забой газа, жидкости или раствора (Глинистый раствор). Иногда бурение подразделяют по типу бурового инструмента (шнековое, штанговое, алмазное, шарошечное и т.д.); по типу буровой машины (перфораторное, пневмоударное, турбинное и т.д.), по методу проведения скважин (наклонное, кустовое и т.д.). Технические средства бурения состоят в основном из буровых машин (буровых установок) и породоразрушающего инструмента. Из немеханических способов получило распространение для бурения взрывных скважин в кварцсодержащих породах термическое бурение, ведутся работы по внедрению взрывного бурения.
Бурение развивалось и специализировалось применительно к трём основным областям техники: наиболее глубокие скважины (несколько км) бурятся на нефть и газ, менее глубокие (сотни м) для поисков и разведки твёрдых полезных ископаемых, скважины и шпуры глубиной от нескольких м до десятков м бурят для размещения зарядов взрывчатых веществ (главным образом в горном деле и строительстве).
10. Когда применяются шахтные колодцы.
Шахтные колодцы чаще всего применяют для приема относительно неглубоко залегающих вод (обычно на глубине не более 20 м) из безнапорных водоносных пластов. В редких случаях эти колодцы используют для приема слабонапорных вод (при незначительном заглублении и незначительной мощности напорных водоносных пластов).
Обычно прием воды в шахтные колодцы осуществляется через их дно и частично стенки.
Шахтные колодцы применяют для приема небольших количеств воды при индивидуальном пользовании, а также в водоснабжении сельских местностей, во временных водопроводах и т. п.
В крупных централизованных системах водоснабжения шахтные колодцы применяют относительно редко, так как здесь более экономичным является применение трубчатых колодцев с использованием хотя и более глубоких, но зато более мощных водоносных пластов.Шахтные колодцы бывают бетонными, железобетонными, каменными (из кирпича или бутового камня) и деревянными (срубовыми). При небольшом диаметре колодцев их можно делать сборными из железобетонных колец.Шахтные колодцы обычно строят опускным способом. В последнее время начали применять механизированный способ рытья шахтных колодцев при помощи установленного на автомашине механизма, представляющего собой устройство для бурения и опускания железобетонных колец, образующих шахту колодца.В стенках колодца в пределах водоносного пласта для увеличения притока воды в колодец могут устраиваться отверстия. В колодцах из бутового камня или кирпича роль таких отверстий выполняют щели в кладке; в бетонных колодцах устраивают специальные отверстия в их стенках.Диаметр шахтного колодца обычно не превышает 3—4 м. При больших расчетных диаметрах целесообразнее увеличивать число колодцев. При устройстве нескольких колодцев их располагают в одну линию и соединяют между собой сифонными (иногда самотечными) трубами. Отбор воды осуществляется насосами из сборного колодца, который часто используется одновременно и для приема воды из грунта.
Благодаря значительным размерам сборных шахтных колодцев иногда оказывается возможным разместить в них насосное оборудование, т. е. осуществить совмещенный с насосной станцией тип водоприемника.
Любой шахтный колодец должен быть выведен не менее чем на 0,7 м выше поверхности земли. Вокруг колодца у поверхности земли устраивают глиняный замок на глубину 1,5—2 м и в радиусе около 2 м — отсыпку с мощением или асфальтировкой для предотвращения попадания в колодец загрязненных поверхностных вод.
Расчет шахтных колодцев заключается в определении их диаметра и числа по заданному расходу и в проверке дебита колодца при намеченном диаметре и допустимой (или желательной) глубине понижения уровня воды.
В сельских местностях широкое применение нашли деревянные срубовые колодцы для индивидуального или группового пользования. Эти колодцы имеют квадратную форму в плане, размеры в пределах от 1X1 до 1,4X1,4 м и устраиваются из бревен 14—18 см, стесанных с внутренней стороны, или пластин из бревен 20—22 см. После окончания работ по установке сруба на дне колодца укладывают «донный» (обратный) фильтр в виде слоев песка и гравия, крупность которых возрастает снизу вверх.
11. Как подбирается оборудование для подъема воды из скважины.
Исходными данными, определяющими тип оборудования, являются фактические значения статического и динамического уровней, удельный дебит и общий дебит скважины. Кроме того, на выбор типа водоподъемного оборудования влияют диаметр эксплуатационной колонны скважины, необходимый напор над устьем скважины, наличие электроэнергии и т.п.
Наиболее распространенные подъемные установки – погружные электронасосы, а в отдельных случаях эрлифты. На малодебитных скважинах, в основном при отсутствии электроэнергии, используют штанговые поршневые насосы.
Экономичны и удобны в эксплуатации погружные электронасосы, КПД которых составляет около 70 %. Широкий диапазон их напоров и дебитов позволяет подобрать необходимую марку для любых гидрогеологических условий. Подача погружного насоса не должна превышать определенный откачкой эксплуатационный дебит скважины.
Применение эрлифтных установок экономически оправдано при эксплуатации водозабора из нескольких скважин, расположенных в непосредственной близости друг от друга.
12. Опишите пояса зоны санитарной охраны водозаборов из подземных водоисточников.
Зоны санитарной охраны должны быть на действующих, проектируемых и реконструируемых водопроводах хозяйственно-питьевого назначения в целях обеспечения их санитарно-эпидемиологической надежности.
Зона источника водоснабжения в месте расположения водозаборных сооружений должна состоять из трех поясов: первого — строгого режима, второго и третьего — режимов ограничения хозяйственной деятельности.
Зона водопроводных сооружений должна состоять из границ первого пояса и санитарно-защитной полосы вокруг него.
Зона санитарной охраны должна включать водозаборные сооружения, водохранилища, водоподводящие каналы, а также полосу прокладки водоводов.
Проект зон санитарной охраны водопровода согласовывается с исполкомом местного Совета народных депутатов, с органами санитарно-эпидемиологической службы, а также с другими заинтересованными министерствами и ведомствами и утверждается в установленном порядке. Контроль за содержанием зон санитарной охраны должен осуществляться органами Государственного санитарного надзора.
13. Условия выбора участка для размещения водозаборных сооружений из подземных водоисточников.
Тип и схемы размещения сооружений для забора подземных вод зависит от глубины залегания и мощности водоносного горизонта. Выбор их производится по геологическим и гидрогеологическим изысканиям и другим природным особенностям района.
Водозаборные сооружения для приема подземных вод подразделяются на водозаборные скважины, шахтные колодцы, горизонтальные и лучевые водозаборы.
Водозаборные скважины используются для приема безнапорных и напорных подземных вод с глубин более 10 м. Устраиваются они путем бурения колодцев, стенки которых крепятся обсадными трубами. В нижней части скважины в пределах водоносного пласта устанавливается фильтр, который может быть дырчатым, щелевым, сетчатым, проволочным, гравийным, каркасностержневым, блочным. Тип фильтра выбирается в зависимости от глубины скважины и характера водоносных пород. Учитывается также качество забираемой воды, условия и режим эксплуатации скважины.
Шахтные колодцы применяются для забора подземных вод, залегающих на глубине до 30 м.
Сооружаются колодцы из бетона, железобетона, кирпича, гранитных камней или дерева. Шахтные колодцы дороже водозаборных скважин и при их эксплуатации труднее поддерживать надлежащее санитарное состояние.
Горизонтальные водозаборы применяются для приема грунтовых вод, залегающих на глубине до 8 м и при малой мощности водоносного горизонта. Чаще всего их размещают вблизи открытых водоемов. Водозаборы выполняют из бетонных, железобетонных, асбестоцементных или керамических труб с круглыми или щелевыми отверстиями. В состав сооружения горизонтального водозабора входят: водоприемная часть, водоводы, смотровые колодцы и сборная камера. Для предотвращения выноса частиц грунта водосборные трубы обсыпают гравием (дренажная обсыпка). Горизонтальные водозаборы работают эффективно при наличии широкого потока подземных вод.
Лучевые водозаборы применяются для приема воды из водоносных горизонтов небольшой мощности (до 10 м), расположенных на глубине до 50 м, а также при возникновении необходимости в использовании инфильтрационных вод (из рек и искусственных бассейнов). Эти водозаборы являются разновидностью шахтных колодцев и состоят из камеры, системы горизонтальных скважин, отходящих от камеры в радиальных направлениях (в виде лучей), и наземного павильона.
При наличии нескольких водоносных горизонтов применяются многоярусные лучевые водозаборы.
Недостатком лучевых водозаборов являются трудоемкость бурения горизонтальных скважин и необходимость сооружения для надежного снабжения потребителей водой минимум двух шахт.
14. Условия применения береговых водозаборов из поверхностных водоисточников.
Береговые водозаборные сооружения применяют при наличии у берега глубин, обеспечивающих нормальные условия забора воды, или при наличии возможности их увеличения с помощью руслорегулирующих сооружений. Эти сооружения располагают на берегу поверхностного источника, в водоприемном ковше или в самотечном канале. Водозабор представляет собой комплекс сооружений по приему воды непосредственно у берега. Он состоит из водоприемника, совмещенного с сеточным зданием, и насосной станции I подъема. Прием воды и ее предварительная очистка осуществляются в береговом водоприемнике, расположенном на берегу или несколько выдвинутом в русло. Водоприемные отверстия располагаются в передней стенке водоприемника в один или несколько ярусов по вертикали. Это позволяет забирать воду из различных слоев потока, обеспечивая прием воды лучшего качества. Водоприемные отверстия перекрываются съемными сороудерживающими решетками, устанавливаемыми в пазах с наружной стороны водоприемника.
Поскольку водоприемные отверстия всегда доступны для осмотра и очисткидо береговые водоприемники обеспечивают высокую надежность подачи воды. В средних природных условиях они относятся к I категории водозаборных сооружений. С целью обеспечения бесперебойной работы сооружения, а также возможности проведения его осмотра, очистки и ремонта без прекращения подачи воды водоприемник делят на секции.
Рис. Схемы водозаборных сооружений берегового типа
1 — водоприемные отверстия; 2 — береговой колодец; 3 — служебный павильон; 4 — всасывающий трубопровод; 5 — галерея; 6 — насос; 7 — павильон насосной станции; 5 — разделительная стенка; 9 — сетка
15. Условия применения русловых водозаборов из поверхностных водоисточников.
Водозаборы руслового типа применяют при пологих береге и дне реки, когда требуемые для забора воды глубины находятся на большом расстоянии от берега. Схема компоновки насосной станции с водоприемным сооружением может быть раздельной или совмещенной. Степень совмещения водоприемника и насосной станции зависит от тех же причин, что и для береговых водозаборов.
Русловые водозаборные сооружения имеют один или несколько водоприемников расположенных в водоисточнике на некотором расстоянии от берега. Водоприемники соединяются с береговым сеточным колодцем 7, оборудованным сетками для процеживания воды, самотечными линиями 2, сифонным трубопроводом 4 или всасывающими водоводами. Из берегового колодца вода насосами, расположенными в насосной станции 5, по напорным водоводам 6 подается к месту дальнейшего ее потребления.
Водозаборные сооружения оборудуются камерой переключения и напорными трубопроводами 8 для возможности подачи воды для промывки водоприемников и самотечных линий обратным током воды. На водозаборах I и II категорий могут предусматриваться системы подачи горячей воды, воздуха, хлора или медного купороса для предотвращения закупорки решеток водоприемника шугой и обрастания креплений берегов откоса 3. В водозаборных сооружениях III категории береговой водоприемный колодец может отсутствовать. В этом случае всасывающие трубопроводы насосов напрямую соединяют с водоприемниками. Строительство и эксплуатация русловых водозаборных сооружений сложнее, чем береговых, а надежность в работе меньше, так как водоприемник и расположенные в нем решетки труднодоступны для осмотра и очистки. Самотечные или сифонные линии могут в процессе эксплуатации заиливаться, забиваться шугой и засоряться. Сооружения этого типа используют при подаче малых и средних расходов.