Расчет водопонижения уровня грунтовых вод

Задана глубина залегания грунтовых вод от поверхности земли (h_гр=0,7) выше отметки низа котлована (h_в=2,5 м), мощность водоносного слоя H=7м и коэффициент фильтрации K_ф=30 м/сут. Для защиты котлована от грунтовых вод применяем искусственное глубинное понижение, осуществляемое лёгкими иглофильтровыми установками ЛИУ-6.

Определяем требуемый уровень понижения грунтовых вод из условия:

(4.35)

где h=h_в-h_гр=2,5-0,7=1,8 м - расстояние от уровня грунтовых вод до низа котлована;

l - высота капиллярного поднятия вод, м, определяемая по формуле:

l=1/√К_ф= 1/√30=0,18 м

Таким образом:

1,5+0,18+0,5=2,18≤S≤1.5*1.5=2.25

Принимаем S=2,20 м.

Определяем размеры котлована по контуру иглофильтров:

В_к^игл=В_к+0,5+0,5=22,2 м

L_к^игл=L_к+0,5+0,5=26,2 м

где L_к, B_к- размеры котлована по верху, м;

0,5м – расстояние от иглофильтра до бровки котлована.

Размеры котлована по контуру всасывающего коллектора:

В_к^к =В_к^игл+0,5+0,5=23,2 м

L_к^к = L_к^игл +0,5+0,5=27,2 м

где L_к^к, B_к^к- размеры котлована по контуру иглофильтров, м;

0,5м – расстояние от иглофильтра до контура всасывающего колектора.

Приведенный радиус водопонизительной установки вычисляется по формуле:

А= √ (В^к_к*L_к^к/π)= 23,2*27,2/3,14=20,10 м (4.36)

Радиус влияния (депрессии) системы вычисляется по формуле:

R=A+2*S*√(Е*I)=20,10+2*2.20*√(30*8)=89,26 м (4.37)

Ожидаемый приток воды к системе:

(4.38)

где Y=H-S=7-2.20=4.80 м - напор в расчетной точке

Рис 4.7- Расчетная схема иглофильтровой установки

m=(H+Y)/2=(7+4.80)/2=5.90 м - толщина водоносного слоя при напорной фильтрации;

Q_c=(2*π*5.90*30*(7-4.8))/ln(89,26/20,10)=1641,14 м³/час

или

Q_c=1641,14/24=68,38 м³/сут

При общей длине коллектора 2*B_к^к+2*L_k^k=2*23,2+2*27,2=100,8 м и притоке воды 68,38 м³/час по графику находим, что предельная длина коллектора на один насос составляет 80м. Находим требуемое число установок по формуле:

N=P_k/L_k=100,8/80=1.26 шт

(4.39)

где P_к – общая длина коллектора системы, м;

L_к – предельная длинна коллектора на одну установку, м.

Принимаем N=2 шт.

Тогда проектируемая длина коллектора на одну установку составит:

N= P_к/ N=100,8/2=50,4 м

Принимаем длину коллектора на одну установку кратно длине звена – 50,4 м, тогда количество звеньев составит:

n=N/5.25=9,6 шт

Принимая количество звеньев n=10 шт., окончательно получим:

l_к=5,25*10=53 шт

Определяем приток воды к установке:

Q_y= Q_c /N=1641,14/2=820,57 м³/час (4.40)

или

Q_y= Q_c /N= 68,38/2=34,19 м³/сут (4.41)

Так как приток воды к одной установке меньше производительности любого насосного агрегата ЛИУ-6, то каждую установку обслуживает 2 насоса (рабочий и резервный). Для всей системы требуется 4 насосных агрегатов ЛИУ-6 (2 комплекта).

Предельный дебит одного иглофильтра составляет 3,5 м³/час. Определяем число иглофильтров и приток воды к каждому иглофильтру при различном шаге иглофильтров по формулам:

, (4.42)

где n- число иглофильтров в установке, шт;

- шаг иглофильтров кратно 0,75м, м;

q - приток воды к иглофильтру (дебит), м³/час.

Шаг иглофильтров увеличиваем до значения, при котором приток воды не превышает предельно допустимого дебита иглофильтра:

n=53/3=18 q=34,19/16=1,90 м³/сут

n=53/3.75=15 q=34,19/15=2.28 м³/ сут

n=53/4.5=12 q=34,19/12=2,85 м³/сут

Для нашей установки из типовых звеньев можно собрать иглофильтры длиной 5,25м из одного звена 5,25м.

На 1 установку необходимо 10 иглофильтров. На всю систему потребуется 10*2=20 иглофильтров.

Окончательный состав водопонизительного комплекта приведён в табл.4.9.

Таблица 4.9-Состав водопонизительного комплекта