4.3. Компрессорные установки
Компрессорные установки в основном применяются на железнодорожных станциях для снабжения водой отдельных потребителей. На рис. 26 показана схема устройства компрессорной установки [ 2 ].
Рис. 26. Схема устройства компрессорной установки
Принцип работы компрессорной установки заключается в следующем. В часы суток, когда нет забора воды потребителями, насос качает воду в бак, сжимая, находящийся в нем воздух до давления Рmaх. При достижении давления Рmaх насос автоматически отключается и вода из бака подается потребителю, при этом давление в баке падает до величины Рmin. При достижении давления в баке Рmin насос автоматически включается в работу для подачи воды в бак.
Таким образом, цикл работы компрессорной установки повторяется. Компрессорные установки бывают двух видов: переменного давления и постоянного давления.
5. Водозаборные сооружения
Водозаборные сооружения предназначены для забора воды из источников водоснабжения. Бывают двух видов:
водозаборные сооружения поверхностных источников;
водозаборные сооружения подземных источников.
5.1. Водозаборные сооружения поверхностных источников
Водозаборные сооружения поверхностных источников классифицируются [ 1 ]:
1. В зависимости от места расположения:
русловые, размещаемые в русле реки;
береговые, размещаемые непосредственно на берегу реки.
2. В зависимости от вида источника водоснабжения:
речные;
озерные;
морские.
3. По конструктивным признакам:
совмещенные с насосной станцией первого подъема;
раздельные с насосной станцией первого подъема.
4. По материалу изготовления колодца:
кирпичные;
бетонные;
железобетонные.
5. По производительности:
малые производительностью Q < 1 м3/с;
средние производительностью Q до 6 м3/с;
большие производительностью Q > 6 м3/с.
Русловой водоприемник
На рис. 27 представлена схема устройства руслового водоприемника. Русловые водоприемники применяют при сравнительно пологом строении берега реки и недостаточной ее глубине в прибрежной части.
Рис. 27. Схема устройства руслового водоприемника:
1 – оголовок с решетками; 2 – самотечные линии; 3 – колодец; 4 – насосная станция I-го подъема.
Оголовок является ответственной частью водозаборного сооружения и служит для приема воды из источника водоснабжения. Для уменьшения количества вовлекаемых в оголовок крупных наносов, молоди рыбы на них устраивают решетки.
Самотечные линии служат для подачи воды от оголовка до колодца, находятся под водой и недоступны для осмотра. Их устраивают в две нитки для обеспечения надежной эксплуатации водозабора.
Колодец руслового водоприемника состоит из двух камер. В приемную камеру поступает вода из источника водоснабжения по самотечным линиям. В насосной камере размещены всасывающие линии насосов I-го подъема.
5.2. Водозаборные сооружения подземных источников
Для забора подземных вод устраивают лучевые водозаборы, шахтные колодцы, артезианские скважины и др. [ 2 ].
Лучевой водозабор. Применяют для забора грунтовых вод, залегающих на глубине до 10 м. На рис. 28 представлена схема устройства лучевого водозабора.
Представляет собой колодец, от которого в водоносный пласт во все стороны в виде лучей отходят дренажные трубы (горизонтальные скважины). Вода в скважины поступает через отверстия, устроенные в стенках труб, а затем направляется в колодец, в котором установлен насос.
Рис. 28. Схема устройства лучевого водозабора:
1 – колодец (водоприемная камера); 2 – насос; 3 – дренажные трубы (горизонтальные скважины).
В качестве горизонтальных скважин используют стальные фильтровые трубы диаметром 150…200 мм с щелевой перфорацией. Оптимальное число дренажных труб принимается от 2 до 6 во избежание их взаимного влияния. Длина дренажных труб не должна превышать 80 м. При большей длине труб возрастают гидравлические потери и снижается их пропускная способность
Шахтный колодец. Предназначен для забора воды из водоносных пластов, залегающих на глубине до 10 м. Шахтный колодец состоит из ствола, выполненного из кирпича, бетона или железобетонных колец, в большинстве случаев имеет круглую в плане форму. Для защиты колодца от попадания поверхностных вод и загрязнения вокруг него делают каменную или асфальтовую отмостку. Кроме того, вокруг колодца устраивается глиняный замок, также защищающий колодец от просачивания загрязненных поверхностных вод.
Вода в шахтный колодец поступает через его дно и стенки. Для приема воды через стенки колодца служат специальные отверстия в стенках, заполненные гравийным фильтром. При поступлении воды через дно колодца в нем устраивают обратный фильтр, выполненный из крупного песка, гравия и щебня различных фракций.
Отбор воды из шахтного колодца производится насосом или при помощи сифона.
Схема устройства шахтного колодца представлена на рис. 29.
Рис. 29. Схема устройства шахтного колодца:
1 – ствол шахты; 2 – глиняный замок; 3 - отмостка; 4 – обратный фильтр.
Артезианская скважина. Предназначена для забора подземных вод с глубины более 10 м. Скважина состоит из устья, ствола, водоприемной части (фильтра) и отстойника.
Устье скважины располагается в здании насосной станции.
Ствол скважины представляет собой колонну из обсадных труб. Обсадные трубы в основном применяют стальные, реже пластмассовые.
Водоприемная часть скважины (фильтр) располагается в водоносном слое. Вода в скважину поступает через фильтр, откуда с помощью погружного насоса подается на поверхность земли.
Отстойник служит для сбора проникшего в скважину песка, который в процессе ее эксплуатации периодически удаляется.
На рис. 30 показана схема устройства артезианской скважины.
Рис. 30. Схема устройства артезианской скважины:
1 – устье; 2 – ствол; 3 – водоприемная часть (фильтр); 4 – отстойник.
Водоприемная часть (фильтр) является наиболее ответственным элементом артезианской скважины. Фильтр должен предохранять водоносный слой от обрушения, обеспечивать свободный доступ чистой воды в скважину, быть устойчивым против коррозии.
Типы и конструкции применяемых фильтров в основном зависят от гранулометрического состава водоносных пород. В практике применяются фильтры: трубчатые, проволочные, сетчатые, каркасно-стержневые, гравийные.
Наиболее важным показателем артезианской скважины является ее дебит.
Дебит – количество воды, забираемой из скважины в единицу времени. На рис. 31 представлена схема определения дебита артезианской скважины.
Рис. 31. Схема определения дебита артезианской скважины
В скважине до откачки устанавливается уровень воды, называемый статическим (СУВ). В период откачки уровень в скважине понижается на величину s и устанавливается на определенной отметке, соответствующей количеству забираемой воды. Этот уровень называется динамическим горизонтом воды (ДУВ). В пределах водоносного пласта уровень подземных вод будет снижаться по мере приближения к скважине, образуя депрессионную воронку. Расстояние R от скважины до пониженного уровня воды называется радиусом влияния скважины.