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1、取水工程课程设计30000m3/d地下水水源设计计算书 姓 名专业班级组 别指导教师日 期目 录一 设计任务1二 设计计算21 .取水型式的确定22 .单井的设计计算23 .井群的计算94 .抽水设备的选择13三 课设总结14四 参考资料14一 设计任务1、题目30000m3/d地下取水水源设计计算2、目的培养学生运用所学的水文地质和地下水取水工程的知识，解决实际问题的能力，进一步提高计算、绘图、使用规范、手册和技术资料的基本技能。3、要求 确定取水型式与构造、取水设备，确定井群布置的方案。 计算书要文字简练，字体端正，计算正确，图表清晰美观。4、资料 水源地开采范围长宽=1350600 地下
2、水流向及水位1.自北向南流动 2.静水位：10.00m 含水层性质：承压含水层 岩性：粗砂夹砾石埋深：5273m（厚度为21m） 渗透系数：K=55.50m/d 影响半径：R=180.5m水质资料:符合生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）勘探试验井井距：L试=54.59m 井径：D试=300mm抽水试验资料抽水次数 1#2#单 孔互 阻单 孔互 阻涌水量Q(L/S)降深Sw(m)单位涌水量Q(L/sm)水位削减量t(m)涌水量Q(L/S)降深Sw(m)单位涌水量Q(L/sm)涌水量Q(L/S)降深Sw(m)单位涌水量Q(L/sm)水位削减量t(m)涌水量Q(L/S)降深Sw(m)单位涌
3、水量Q(L/sm)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 设计计算1、取水型式的确定 管井对含水层的适应能力强，施工机械化程度高，用于开采深层地下水，井深一般在300m以内，最深可达1000m以上。2、单井的设计计算2.1图解法确定Q
4、-S曲线2.1.1 对1#井抽水数据，首先作出Q=f(S)的图形（图2-1）。因Q-S不是直线，必须进一步判别。将试验数据进行如下处理，如表2-1所示，据表中数据可作S=f(Q),lgQ=f(lgS),Q=f(lgS)的图形。其中lgQ=f(lgS)为直线（见图2-2）。其余均为非直线（图形省略），故试验数据符合lgQ=f(lgS)的关系，为幂函数型。图2-1 抽水次数SQS=lgSlgQ第一次1.5217.55700865750.1818441.244450第二次3.1734.6310.0915360.5010591.539465第三次4.6847.6790.0981560.6702461.
5、678327表2-1 图2-2为幂函数型 将两边取对数，得： A和b可由最小二乘法算得，计算公式如下： 则 则有Qsw曲线方程：2.1.2 对2#抽水数据：首先作出Q=f(S)的图形（图2-3）。因Q-S不是直线，必须进一步判别。将试验数据进行如下处理，如表2-2所示，据表中数据可作S=f(Q),lgQ=f(lgS),Q=f(lgS)的图形。其中lgQ=f(lgS)为直线（见图2-4）。其余均为非直线（图形省略），故试验数据符合lgQ=f(lgS)的关系，为幂函数型。图2-3抽水次数SQS=lgSlgQ第一次1.7215.410.1116160.2355281.187803第二次3.5629.
6、620.1201890.551451.471585第三次4.6837.230.1257050.6702461.570893表2-2图2-4为幂函数型 将两边取对数，得： A和b可由最小二乘法算得，计算公式如下： 则则有Qsw曲线方程：根据图解法，可以选择一个比较安全的Q-S曲线，2.2 曲度n值法确定Q-S曲线2.2.1 对1#井抽水数据进行如下处理：见表2-3 表2-3 0.1818441.244450.5010591.5384650.6702461.678327令计算得到的n值均在12之间，所以Q-S曲线为幂曲线。如图2-5图2-52.2.2 对2#井抽水数据进行如下处理：见表2-4 表2
7、-4 0.2355281.1878030.5514501.4715850.6702461.570893令计算得到的n值均在12之间，所以Q-S曲线为幂曲线。如图2-6图2-6为了安全稳定供水，取斜率较小的作为Q-S曲线，对上式进行化简，最后可表示综上所述，Q-S曲线为。2.3 设计降深的确定考虑供水安全和含水层埋藏条件，取S设=1.6Smax2.4 单井出水量的推求根据S设和Q-S曲线确定设计降深下的单井出水量，但要特别注意，设计井的井径与试验井的井径不同时，要进行出水量的校正。2.4.1单井流量的确定 2.4.2 单井流量校正选取井径为400mm，需要校正流量。 2.5 井结构设计2.5.1
8、 井径：400mm孔口径：600mm2.5.2井管材料：由于设置井壁管的目的在意加固井壁、隔离水质不良或水头较低的含水层。井壁管应具有足够的强度，使其能够经受地层和人工填充物的侧压力，并且应尽可能不弯曲，内壁平滑、圆整以利于安装抽水设备和井的清洗、维修。一般情况下，钢管适用范围较广，井深不受限制，但成本较高，易受腐蚀。而铸铁管成本较低，不易受腐蚀，但井深不易超过150m。因此，选用铸铁管作为井壁管材料。2.5.3过滤器过滤器的作用是用以积水和保持填砾与含水层的稳定。对于过滤器的基本要求是：应有足够的强度和抗蚀性，具有良好的透水性且能保持人工填砾和含水层的渗透稳定性。在均质含水层中设计过滤器时，
9、其长度应符合下列规定：含水层厚度小于30m时，宜取含水层厚度或设计动水位以下含水层厚度。由于含水层岩性为粗砂夹砾石，水质符合生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。因此适用缠丝过滤器、包丝过滤器或填砾过滤器。缠丝过滤器、填砾过滤器具有较好的渗水能力，因而适合在这里使用。但包丝过滤器由于阻力过大，易被细砂堵塞，易腐蚀，因而不适合在这里使用。故此设计使用不锈钢缠丝过滤器、填砾过滤器。2.5.3.1填砾粒径和含水层粒径之比为：=7式中 填砾中粒径小于值的砂、砾石占总重量的50%含水层中粒径小于的占重量的50%=247.9387m/d ，所以符合要求。2.5.3.2 填砾层厚度为100mm。过滤
10、器缠丝间距小于砾石粒径。填砾层高度超过过滤器顶7m。填砾层上方用速凝水泥封闭，封闭高度为45m。总填砾层高度为34m。过滤器长度为21m。2.5.4沉淀管含水层埋深为5273m（厚度为21m），且含水层岩性为粗砂夹砾石，故泥沙相对较少，因此沉淀管长度取6m。2.5.5井深根据沉淀管和含水层埋深，可得井深为79m。管井剖面见2-7 图2-73 井群的计算3.1 开采井数的布置 根据单井出水量，并考虑井群间互阻影响和备用井数确定为满足30000m3/d水量而布置的开采井数。则应布置的井数备用井数为3.2开采井的布置3.2.1 开采井的影响半径 式中 设计井影响半径、试验所得影响半径；设计、试验时降
11、深； 开采井、试验井半径。 代入公式得 R=282.4m。3.2.2 开采井布置 如图3-1.图3-13.3 互阻参数确定3.3.1出水量减少系数 ；互阻水位降深削减量 (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 由于试验井与设计井的降深和井距不同，t要进行降深校正：方法是利用曲线求设计降深下的t)3.3.2.1 对t2的校正，
12、数据见表3-3，曲线见图 0.4381.720.7153.560.9954.68 表3-3 图3-2S2 =7.488m，t2=2.0673m。3.3.2.2 对的校正。校正后的还要进行井距校正：3.4 计算井群总的出水量和水量减少系数，计算结果见表3-4 表3-4井号间距（m）左侧影响右侧影响1Q=(1)QL/s1314.0800.0900.0900.91069.5382157.040.0900.0900.1800.82062.6603 00.0900.0900.1800.82062.6604157.040.0900.0900.1800.82062.6605314.080.09000.090
13、0.91069.538在互阻情况下的总出水量为：Q=269.538+362.660=327.056L/s不发生互阻时，总出水量为: Q=576.415=382.075L/s由于互阻影响，井群出水量共减少： 总水量减少系数为14.4%25%。设计符合要求。4 抽水设备的选择选取受干扰最严重的井来进行泵的选择，先以3#井来选择。由于开采的是承压层，故选取深井泵。4.1 泵流量的计算 4.2 泵扬程的计算（现取10m的压力水头）4.2.1 3#井实际水位降深值 代入数据可得 4.2.2 水跃值的计算 4.2.3 隔水顶板埋深 52m4.2.4 泵扬程 H=6.23+0.34+52+10=68.57m
14、根据给排水设计手册 第11册查找深井泵型号为200LC3-69，高效段范围见表4-1 表4-1 流量 19080.43006936060.6同理计算出互阻影响最小的1#的所需泵的流量为 此泵仍满足需求。三 课设总结1本设计未考虑每个井在泵的压水管时由于井距离水厂的距离不同，沿程损失和局部损失也不用，此时会对单井出水量的干扰，所以在今后的设计中，应给出相关资料进行水量平衡校核。2实际在钻井之后填充填砾后，在其自重作用下会下沉，故填砾的高度会小于设计值，本设计中由于未对填砾进行自沉的计算校核，导致填砾超出含水层厚度值偏大，在实际工程中由于填砾比较贵，会提高工程造价，不太合理。3在地下水取水设计过程
15、中要考虑对周边环境的影响，不能对给定的井群范围以外的地方产生地下水位的影响，井群本身布置也不宜太紧凑，尽量减少互阻，单井的降深及直径均应当与试验井接近，否则实验参考数据将失去意义。4计算时注意进行前后校核，一步套一步，只要有一个校核不满足要求，就需要重新对设计降深进行修改。5. 课设任务书的设计内容与实际情况结合不够紧密，只是单纯的做管井，由于时间的原因也没有设计一级泵房，没有考虑地理环境，含水层周边河流补给情况，地质，人口方面对管井的影响的因素。6.熟悉规范，以免对备用泵的系数等类似选择错误，失去实际意义。四 参考资料1.李广贺主编.水资源利用与保护（第二版），中国建筑工业出版社2.严熙世，范瑾初主编.给水工程（第四版），中国建筑工业出版社3.给水排水设计手册.城镇给水.第二版，中国建筑工业出版社4.室外给水工程设计规范（GB50013-2006）5.供水管井设计规范（GB50296-1999）
