Гидрогеологические расчёты притоков воды при водопонижении

Негативные последствия высокого уровня воды на участке, варианты осушения, обустройство водоотводящих систем на эксплуатируемых площадях.

Ситуации, когда требуется откачка воды из котлована

1) Погодные условия

Сильный ливень летом или резкое потепление зимой могут спровоцировать скопление воды в котловане будущего жилого или офисного здания. Чтобы спасти фундамент (если он уже есть) и не остановить строительный процесс, требуется помощь мощной спецтехники.

2) Грунтовые воды

Любой строительный объект подвержен влиянию грунтовых вод. В любой момент это может привести к затоплению котлована. Водопонижение и водоотлив котлованной ямы позволит в короткие сроки вернуть рабочий ритм стройки в нормальное русло.

Быстро и недорого выполним откачку жидкости из любой строительной траншеи с коммуникациями и без. Осушим любой частный водоем, бассейн или пруд.

Расчет притока воды к котловану

Исходные данные:

  • -Скважина №33
  • -Глубина котлована hК=4 м.
  • -Длина котлована l= 30 м.
  • -Ширина котлована b= 30 м.
  • -Тип выемки — совершенный (т.к дно котлована доходит до водоупора).
  • — Характер потока вокруг выемки — радиальный, так как — 30/30=1

    Рис. 4. Схема притока воды к совершенному котловану для случая принудительного водопонижения

    — Коэфф. фильтрации грунта водоносного слоя находится в диапазоне k=1-3

    м3/сут. с учетом определенного hk принимаем коэффициент фильтрации равным

    k = 1 м3/сут.

    — hk= 0,2358 м, высота капиллярного поднятия согласно разделу 2.1. данного. скважина водоносный котлован траншея

    курсового проекта

    — Мощность водоносного горизонта H1=2,2 м. (Величина водопонижения S= H1-

    H2= 2,2 м).

    • — R- радиус влияния, находится в диапазоне RТАБЛ. =20-40 м согласно таблице 8.2;
    • — RТАБЛ=30 м
    • — Приведенный радиус котлована:

    — Радиус влияния котлована

    Rk=R+r0=30+17 = 47 м

    • — Расстояние от дна котлована до водоупора h0=0, т.к. принудительное водопонижение;
    • — Для расчета величины притока воды воспользуемся формулой Дюпюи для совершенного типа выемки котлован:

Расчет и выбор оборудование для карьерной водоотливной установки

Исходные данные принимаем из данных по практике: нормальный водоприток Q = 400 м?/ч; глубина карьера Нк = 140 м.

Основным элементом водоотливной установки являются насосы, выбор их производится по индивидуальным характеристикам.

Насос должен откачивать суточный нормальный приток воды в карьер не более чем за 20 часов.

Ориентировочно производительность насоса [7].

Qнас = 24 · Q / 20 , м?/ч , (84)

Qнас = 24 · 400 / 20 = 480 м?/ч

Манометрический напор при работе на сеть должен быть равен сумме геодезический высоты Нг и потери напора hпот во внешней сети.

Нг = Нк + hвс + hпр , м , (85)

где hвс — высота всасывания, м , 5; hпр — превышение труб на сливе, м , 1,3.

Нг = 140 + 5 + 1,3 = 146,3 метра

Ориентировочный напор Нор, который должен создавать насос при минимально необходимой производительности должен находится в пределах [7].

Нор = Нг / 0,9 , м , (86)

Нор = 146,3 / 0,9 = 162,5 метров

Зная необходимую производительность насоса и ориентировочный манометрический напор, по индивидуальным характеристикам принят насос ЦНС300-180 [7].

Для устойчивости работы насоса необходимо

Нг ? 0,9 · Но · n , м , (87)

где Но — напор, создаваемый насосом при закрытой задвижки, м , 69; n — число колес, шт , 3. [7].

Нг ? 0,9 · 69 · 3 = 186,3 метра

При известных характеристиках насоса и геодезической высоте экономически выгоден трубопровод, имеющий наименьшую стоимость. Внутренний диаметр всасывающего трубопровода обычно принимают равным диаметру (внутреннему) всасывающего патрубка.

Внутренний диаметр нагнетательного трубопровода [7].

4 · Qнас

dн = ------ , м , (88) (++)

П · V

где V — наивыгоднейшая скорость движение воды в трубопроводе, м/с , 2 [7].

4 · 480

dн = ---------- = 0,3 метра

3,14 · 2 · 3600

По расчетам принимают трубопровод с ближайшем стандартным диаметром. Для окончательного выбора труб необходимо определить толщину стенки трубы. Принимаем стандартный диаметр по таблице [7].

Режим работы насосной установки (подачи, напор и к.п.д.) определяются точкой пересечения характеристики насоса с характеристики сети.

Действительная характеристика центробежного насоса строится на основании паспортных данных по каталогу. Для много секционных насосов характеристика строится на необходимое число рабочих колес по индивидуальной характеристике одного колеса, приведенной в каталоге [7].

В том же масштабе строится и характеристика сети [7].

Нтр = Нг + Rтр · Qнас , м , (89)

где Нтр — характеристика сети; Rтр — постоянная трубопровода, ч / м , [7]. ++

Постоянная трубопровода

L + lэкв

Rтр = ------- , ч / м , (90) (++)

К? · 3600?

где L — длина трубопровода, м , 300; lэкв — эквивалентная длина от местных сопротивлений, м; К? — расходная характеристике трубопровода, 1,03 [7].

lэкв = ?ц / б · dн , м , (91)

где ?ц — сумма коэффициента сопротивления, 30; б — коэффициент трения по длине, 0,029; [7].

lэкв = 30 / 0,029 · 0,3 = 310 метра

500 + 310

Rтр = -------- = 0,00006 ч / м ++

1,03? ·3600?

Характеристику трубопровода строят, задаваясь различными значениями производительности насоса от 0 до 1,5Q, пользуясь данными таблице 9.1.

Таблица 9.1 — Данные для построения характеристики сети.

Формулы

0 Q

0,25Q

0,5 Q

0,75Q

1,25Q

1,5Q

Q ; м?/ ч

120

240

360

600

720

Rтр · Q? ; м

0,864

3,456

7,776

21,6

31,104

Н = Нг + Rтр · Q? ; м

146,3

147,164

149,756

154,076

167,6

177,404

Точка пересечения построенных кривых (характеристики насоса и характеристика сети) есть рабочая точка. Эта точка должна лежать справа от максимума и в области максимального значения к.п.д. По рабочей точке получают значения рабочей производительности Qр1 = 300 м?/ч,Qр2 = 600 м?/ч, напора Нр = 175 м.в. ст; к.п.д. зр = 0,55 ( рисунок 10.1).

Мощность электродвигателя насосной установки [7].

Nдв = (с · g · Qр · Нр) / (зр · 10?) · 1,1 , кВт , (92)

где с — плотность откаченной воды, кг/ м? , 1050 [7].

Nдв = (1050 · 9,8 · 300 · 175) / (0,55 · 10? · 3600) · 1,1 = 300 кВт

На основе этих данных мы можем выбрать двигатель, и принимаем Украина-11-1/4.

Для определения расхода электроэнергии необходимо знать фактическое число часов насосной установки в сутки [7].

tн = 24 · Q / Qр2 , ч , (93)

где Q — нормальный водоприток, м? , 400.

tн = 24 · 400 / 600 = 16 часов

Среднегодовой расход электроэнергии на водоотлив [7].

с · g · Qр · Нр · 365

Ег = ------------ · tн , в год , (94)

зр · 10і · здв · зс

где зс — к.п.д. сети, 0,97; здв — к.п.д. принятого двигателя, 0,94. [7].

1050 · 9,8 · 600 · 175 · 365

Ег = ---------------- · 16 = 3795044,767 в год

0,55 · 10? · 0,94 · 0,97

Выводы о главном

Самостоятельно осушить земельный участок можно несколькими способами, но если вы не готовы проводить тяжелые земляные работы, не обладаете достаточным опытом и знаниями, эффективней поручить это специалистам.

Для правильного выбора дренажа следует учесть следующие факторы:

  • состав и водопроницаемость почвы;
  • размеры и форму котлована для будущей постройки, вес здания;
  • уровень подземных вод в зависимости от сезона (применяется наивысший показатель);
  • возможность сезонных паводков из-за таяния снега и осенних осадков;
  • скорость перемещения и направления подземных вод.

Все факторы можно предусмотреть только после геодезического анализа грунта, в некоторых случаях применяется пробное бурение.

Список использованных источников

1. Абрамов С.К. Найфельд Л.Р. Скричелло О.Б. Дренаж промышленных площадок и городских территорий.- М.: Гос. Издательство литературы по строительству и архитектуре , 1954

 2. Грацианский М.Н. Инженерная мелиорация . М.: Издательство литературы по строительству , 1965

3. Калицун В.И. и др. Гидравлика ,водоснабжение и канализация –М.: Стройиздат,1980

4. Козин В. Н. Расчет каналов имеющих замкнутый поперечный профиль в условиях безнапорного течения. — Горький.: ГИСИ, 1984.

5. Курганов А. М., Федоров Н. Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения. — Л.: Стройиздат, 1986.

6. Насосы разные: Строительный каталог. Санитарно-техническое оборудование. Приборы и автоматические устройства. М.: ГПИ Сантехпроект,1984

7. Прозоров И.В. и др. Гидравлика , водоснабжение и канализация .М.: Высшая школа , 1990

8. СНиП «Строительная климатология и геофизика»

9. СниП «Земляные сооружения, основания и фундаменты»

10. Справочник монтажника. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации./Под ред. А. К. Перешивкина. — М.: Стройиздат, 1978.

11. Справочник по гидравлическим расчетам /Под ред. .М.: Энергия , 1972

12. Справочник проектировщика /Под ред. И.Г. Староверова//Внутренние санитарно-технические устройства Ч.1.- М.: Стройиздат

13. Чугаев Р.Р :Энергия ,1982

14. Штеренлихт Д.В. Гидравлика .- М.: Энергоатомиздат,1984

Иглофильтровый способ

В данном способе применяются иглофильтры – это размещенные с высокой частотой скважины, оснащенные трубчатыми водоприемниками с малым диаметром. Иглофильтры соединены с общей насосной станцией общим всасывающим коллектором.

Понизить уровень вод на глубину от 4 до 8 м используются ЛИУ (легкие иглофильтровые установки). При этом, чтобы осушить узкую траншею (до 4,5 м) применяют иглофильтровые однорядные установки, траншеи с большей шириной осушаются двухрядными.

Котлованы осушаются замкнутыми по контуру установками водопонижения.

Если требуется понизить уровень воды на 5 м в глубину, то берут 2-х или 3-х ярусные ИУ. Их монтаж осуществляется сверху вниз, с последовательным отключением и демонтажем верхних уровней.

  1. траншея с креплениями
  2. всасывающий коллектор
  3. соединительные патрубки (шланги)
  4. кран или вентиль
  5. насосный агрегат
  6. иглофильтры
  7. пониженный уровень грунтовых вод
  8. водоприемное фильтровое звено коллектора
  9. проложенный трубопровод в траншее
  10. напорный трубопровод
  11. сборный трубопровод
  12. дренажная погрузка
  13. иглофильтры верхнего яруса
  14. иглофильтры нижнего яруса
  15. конечное положение депрессионной поверхности грунтовых вод
  16. глиняный тампон
  17. песчано-гравийная обсыпка

Устройство дренажных траншей

Схема устройства дренажной траншеи: 1. Плодородный грунт. 2. Песок. 3. Щебень крупной фракции. 4. Геотекстиль (дарнит). 5. Труба ПНД Д = 90 mm. 6. Обмотка трубы ПНД геотекстилем.

После того как траншеи выкопаны, приступают к работам по укладке геотекстиля. Важный момент в этом процессе заключается в том, что геотекстиль не должен состоять из тканевых материалов, так как вода должна свободно проходить через него. Для этого применяются такие материалы, как дорнит и флизелин. Геотекстиль обладает уникальными свойствами, что позволяет применять его в фильтрационных целях.

Благодаря отличным дренирующим характеристикам он, в свою очередь, не способствует вымыванию мелких частиц почвы в дренажный резервуар, что позволяет сохранять плодородный слой грунта. Геотекстиль значительно повышает срок эксплуатации дренажной системы. Эта мембрана отсекает частицы почвы, вымываемые водой, в итоге они образуют дополнительный природный барьер, не мешая отводу воды. Благодаря огромному количеству пор на единицу площади, геотекстиль практически не засоряется и может служить долгое время.

Следующий слой состоит из сыпучих крупнозернистых материалов: керамзита, щебня, битого кирпича или бетона. Толщина этого слоя должна составлять не менее 5 см. Такое сочетание упрощает конструкцию дренажной системы и минимизирует водную эрозию грунта на склонах участка.

Видео описание

О том, как правильно устроить дренаж на участке, можно посмотреть в этом видео: Поэтапно работы по обустройству закрытой дренажной системы выглядят так:

  • Сначала нужно на бумаге распланировать оптимальное прохождение канав. Они должны располагаться не ближе 2,5 м от деревьев.
  • Потом разметить участок по плану.
  • Вырыть траншеи.
  • Насыпать слой 10-15 см из крупного песка.
  • Уложить геотекстиль, на него насыпать гравий.
  • Уложить трубы, обёрнутые геотекстилем.
  • Заполнить пространство вокруг труб средним гравием, чтобы до уровня земли оставалось 20 см.
  • Накрыть краями геотекстиля, засыпать траншею мелкими камушками и грунтом.
Видео описание

Для устройства закрытой дренажной системы в траншеи укладывают специальные трубы Источник

Недорогая ливневая канализация своим руками

Первое, что приходит на ум для того, чтобы обустроить на участке бюджетный вариант ливневой канализации – уложить специальные лотки.

Лотки могут быть сделаны из бетона или пластика, но цена на них «кусается». Это заставляет пользователей нашего портала искать более дешёвые варианты обустройства ливневой канализации и систем водоотвода с участка.

Денис1235 Участник FORUMHOUSE

Мне нужно сделать недорогую ливнёвку, длиной около 48 м, по краю забора, для отвода талых вод, которые идут от соседа. Воду надо отвести в канаву. Задумался, как сделать отвод воды. Сначала пришло в голову купить и установить специальные лотки, но тогда от них останутся «лишние» решетки, да и особая эстетика для ливнёвки мне не требуется. Решил купить асбоцементные трубы и распилить их болгаркой вдоль, тем самым получив самодельный лоток.

Несмотря на бюджетность этой идеи, наличие необходимости самостоятельно пилить асбоцементные трубы пользователя не привлекла. Второй вариант – возможность купить водосточные желоба (пластиковые или металлические) и уложить их на подготовленное основание в слой бетона около 100 мм.

Пользователи портала отговорили Денис1235

от этой идеи в пользу первого варианта, который является более долговечным.

Зацепившись за идею недорогой ливнёвки, но не желая связываться с самостоятельным распилом труб, Денис1235

нашел завод, производящий асбестоцементные трубы, где их сразу распилят на куски длиной 2 м (чтобы при перевозке не треснул 4-х метровый) и привезут на участок уже готовые лотки. Осталось только разработать схему укладки лотков.

Получился следующий «пирог»:

  • Грунтовое основание в виде ложа.
  • Слой песка или ПГС толщиной около 5 см.
  • Бетон около 7 см.
  • Лоток из асбестоцементной трубы.

При устройстве такой ливнёвки не забудьте уложить металлическую сетку (для армирования) на стыки и оставить деформационный зазор (3-5 мм) между лотками.

Денис1235

Практика показала, что трасса отлично «перезимовала», не треснула и перехватывает воду от соседа, оставляя участок сухим. Также интересен вариант дождевой (ливневой) канализации пользователя портала с ником yury_by

yury_by Участник FORUMHOUSE

Т.к. кризис не думает заканчиваться, то я задумался, как устроить ливневую канализацию для увода дождевой воды от дома. Хочется и проблему решить, и сэкономить, и сделать всё качественно.

Подумав, пользователь решил сделать ливнёвку для отвода воды на базе гибких двустенных гофрированных труб (они стоят дешевле в 2 раза, чем «рыжие» канализационные), которые используются для укладки силовых кабелей под землёй. Но, т.к. глубина залегания трассы водоотведения планируется всего в 200-300 мм при диаметре трубы в 110 мм, yury_by

опасался, что гофротрубу при попадании воды между двух слоёв может разорвать зимой.

В итоге yury_by

решил взять бюджетную «серую» трубу, которую используют при обустройстве внутренней канализации. Хотя у него были опасения, что трубы, не обладающие такой жесткостью, как «рыжие», сломает в грунте, практика показала, что с ними ничего не случилось.

yury_by

Если наступить на «серую» трубу она превращается в овал, но в том месте, где я её закопал, нет значительных нагрузок. Только уложен газон и есть пешеходные нагрузки. Уложив трубу в траншею и присыпав её грунтом я и убедился, что они держат форму, а ливнёвка работает.

Пользователю так понравился вариант установки недорогой ливнёвки на базе «серых» канализационных труб, что он решил его повторить. Все нюансы процесса наглядно демонстрируют следующие фотографии.

Копаем яму под для сбора воды.

Выравниваем основание по уровню.

Устанавливаем бетонное кольцо.

Следующий этап — засыпаем на дно колодца гравий фракции 5-20.

Отливаем из бетона самодельную крышку колодца.

Красим крышку люка.

Делаем врезку в колодец водоотводящей пластиковой «серой» канализационной трубы, выдерживая наклон трассы в 1 см на 1 погонный метр.

Проливаем трубу смесью песка с водой, чтобы между стенками траншеи и трубой не осталось пустот.

Чтобы труба не всплыла, её можно прижать кирпичом или доской.

Ставим крышку, монтируем люк и засыпаем всё грунтом.

На этом изготовление бюджетной ливнёвки завершено.

Читайте также:  Бетон какой марки нужен для фундамента частного дома.