Фильтрационный расчет дренажных скважин реферат
Обновлено: 04.07.2024
К вопросу о расчете дренажа и скважин
Гасанов Сабир Техранхан оглы,
кандидат технических наук, зав. лабораторией НПО АзНИИГиМ.
Для улучшения условия работы и повышения эффективности дренажа (скважин), а также с целью предохранения дренажных труб (фильтров) от заиления, предотвращения процессов суффозии, контактного выпора и размыва и т.д., применяют защитно-фильтрующие материалы. Вокруг труб обсыпают песчано-гравийные смеси, щебень и т.д. или обвёртывают трубы структурными материалами, например стеклохолстом, стекловойлоком, волокном, мхом и т.д. [3, 5, 6]. Защитно-фильтрующие материалы, имея высокую водопроницаемость, водоприемную поверхность и пористость, не оказывают сопротивление на движение воды. Однако дренажные трубы, имея незначительные водоприемные отверстия, щели и т. д., создают существенные сопротивления поступлению воды в дрены. Например, гончарные трубы не имеют водоприемную поверхность, поэтому вода в дрену поступает через их стыки.
Исследования показывают, что точность расчета дренажа (скважин) можно обеспечить, разрешая фильтрационную задачу с учетом пористости грунта и дренажных труб более простым методом [7, 8].
Рассмотрим механизм поступления воды в дрену (скважину) в элементарном сечении потока (рис. 1).
Отличные трубы. Большой выбор. Есть модели с фильтром из геотекстиля.
Бухгалтерское обслуживание. Бухгалтерские и аудиторские услуги
Швейные машины Janome по минимальной цене! Демонстрация! Доставка
Рис. 1. Схема поступления воды в дрену (скважину) в элементарном потоке.
Вода, выходя из грунта с пористостью (сечение 1-1), проходя через отверстия труб (фильтра) со скважностью (сечение 2-2), поступает в дренажную линию. Согласно закону неразрывности расходы воды в этих сечениях
где и соответственно действительные скорости воды в грунте и фильтре; и площади живых сечений потока.
Связь между действительной скоростью ( ) и скоростью фильтрации ( )
где и соответственно коэффициенты пористости грунта и скважности дренажной трубы (фильтра).
Значение и из (2) подставив в равенство (1) получим
Принимая во внимание, что приток к дрене (скважине) , то из (3) получим
Согласно закону Дарси скорость фильтрации
где коэффициент фильтрации; градиент напора.
Площадь ( ) живого сечения потока:
для горизонтального дренажа ; для скважины , (6)
где радиус потока или дрены (скважины); длина фронта потока или дрены, мощность потока.
Подставив (5) и (6) в (4), обозначив , получим исходное уравнение для притока воды
к дрене ; к скважине , (7)
где гидравлическое сопротивление дренажных труб и фильтра скважин.
Уравнения (7) являются исходными, в тоже время основными уравнениями для вывода расчетных зависимостей горизонтального трубчатого дренажа и скважин [7, 8]. Из них вытекает ряд ценных выводов.
2. Сопротивление, обусловленное несовершенством конструкции дренажных труб и фильтра, возникает в том случае, когда их скважность не соответствует пористости грунта. Для ликвидации этого сопротивления, скважность дренажных труб и фильтра следует принять равным или больше пористости данного грунта. Опыты показывают, что во время строительства и при длительной эксплуатации водоприемные отверстия (щели или стыки) дренажных труб и фильтров закупориваются и заиливаются. Поэтому скважность труб и фильтров следует выполнять больше пористости грунта.
1. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. М.: Колос, 1978, 288 с.
2. Ведерников В.В. Теория фильтрации и её применение в области ирригации и дренажа. М.-Л.: Госстройиздат, 248 с.
3. Мурашко А.И., Сапожников Е.Г. Защита дренажа от заиления. Мн.: Ураджай, 1978, 168 с.
4. Полубаринова-Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.: Наука, 1977, 664 с.
5. Щкинкис Ц.Н. Гидрологическое действие дренажа. Л.: Гидрометеоиздат, 1981, 311 с.
6. Эггельсманн Р. Руководство по дренажу / Пер с нем. В.Н.Горинского; Под ред. и с предисл. Ф.Р.Зайдельмана М.: Колос, 1978, 256 с.
7. Гасанов С.Т. О расчете и проектировании горизонтального дренажа // Экология и водное хозяйстве, 2008, № 2, с. 44-55.
8. Гасанов С.Т. Дренаж, расчеты, проектирование и эксплуатация. Баку,Элм,2009, 236 с.
Поступила в редакцию 22.07.2009 г.
2006-2019 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
4. Способы организации уклона при прокладке линейного поверхностного водоотвода……………………………………………….4
5. Номенклатура выпускаемых лотков………………………………………5
6. Литые чугунные решётки для дождеприёмных лотков…………………6
7. Телескопический колодец дождевой канализации………………………6
ДРЕНАЖНЫЕ СИСТЕМЫ
Атмосферные осадки — это явление, причиняющее не только неудобства, но и серьезный вред строительным конструкциям и дорогам. Лужи, потоки талой и дождевой воды постепенно разрушают фундаменты и подвалы зданий, отмостки и тротуары, спортивные и детские площадки.
- дренаж (дренажные системы),
- поверхностный водоотвод или, так называемую, ливневку.
Дренаж — это сбор и отвод воды, скапливающейся в толщине грунта или какого-либо материала, например, гравийной подсыпки. Для выполнения этой функции обычно используются различные рулонные материалы, перфорированные дренажные трубы, иногда каналы с перфорированными стенками.
Поверхностный водоотвод, или ливневка, — это сбор и отвод дождевой и талой воды с поверхности дорожных и тротуарных покрытий, открытых террас и эксплуатируемых кровель.
Фирма ACO Passavant производит системы для поверхностного водоотвода. Сотрудники фирмы квалифицированно ответят на вопрос, как сделать дренажную систему при помощи дренажных труб.
Поверхностной водоотвод может быть выполнен с помощью точечных элементов или организации водоотводной линии.
Точечный водоотвод
Точечный водоотвод — это наиболее распространенный метод водоотвода, применяемый в наших населенных пунктах. При этом методе на поверхности водосбора устраивается уклон конвертного типа, и в точке пересечения уклонов устанавливается элемент водосбора. Достоинства этого метода, в основном, сводятся к экономии на покупке или устройстве одного элемента, при этом стоимость и сложность строительных работ довольно высока и только при высоком качестве строительно-дорожных работ возможен эффективный водоотвод. К сожалению, практика показывает, что выполнение уклонов конвертного типа довольно сложная задача и, со временем, на поверхности дорожного покрытия образуются ямы и, соответственно, лужи на проезжей или пешеходной зоне.
Дождеприёмные лотки
- у топливораздаточных колонок под навесами
- у площадки слива топлива из АЦ
Система ливневого поверхностного водоотвода состоит из дождеприемных лотков, оборудованных чугунными решетками, глухими концевыми заглушками, заглушками с выходом в колодец, телескопическими колодцами дождевой канализации с глухими и дождевыми люками.
Способы организации уклона
при прокладке линейного поверхностного водоотвода:
а) использование продольного уклона поверхности
б) использование продольного перепада уровня сточных вод с применением ступенчатого перепада уровня основания каналов по трем строительным высотам
Дождеприемный лоток
Дождеприемные лотки выполняются из бетона класса В30. Марка по морозостойкости F200.
Дождеприемные лотки имеют борта, укрепленные кантом из оцинкованной стали. По длине лотки соединяются между собой по принципу "щип-паз", что исключает смещение каналов при их уклпдке.
Выпускаются прямые дождеприемные лотки, а также дождеприемные лотки Т-образного соединения и соединения под прямым углом.
Дождеприемные лотки для предотвращения морозного пучения укладываются на слой армированного бетона толщиной 15-20 см, который, в свою очередь, укладывается на песчано-щебеночное основание. Верх канала располагается на 3-5 мм ниже поверхности проезжей части.
Номенклатура выпускаемых лотков
| |
| Тип | Длина, мм | Ширина, мм | Высота, мм | Вес, кг |
| 01 05 10 020 Облегченный | 1000 1000 1000 1000 1000 | 160 160 160 260 140 | 170 194 224 224 154 | 35,0 38,0 41,5 78,4 28,0 |
Литые чугунные решетки для дождеприемных лотков
Водоприемные решетки в системе линейного поверхностного водоотвода выполнены из чугуна. Они обладают высокой коррозионной стойкостью, долговечностью и прочностью. Покрытие наружных поверхностей решеток - эмаль НЦ-5123 по ГОСТ 7462-63 УХЛ-4. Нанесение краски производится в электростатическом поле (возможно другое покрытие по заказу).
Прочная водоприемная решетка в сочетании с кантом из оцинкованного металлического профиля по верху лотка обеспечивает необходимую жесткость конструкции. Решетки крепятся к дождеприемным лоткам с помощью специальных замков. Простота устройства замков позволяет быстро устанавливать решетки, а при необходимости очистки лотков - снимать их специальным ключом, предотвращающим кражу решеток с объекта.
Характеристики чугунных решеток
| Нагрузка, кн | Длина, мм | Ширина, мм | Высота, мм | Сечение входа кв.см/м | Вес, кг |
| 250 | 500 | 151 | 20 | 470 | 5,9 |
Телескопический колодец дождевой канализации
Телескопический колодец дождевой канализации выполнен из пластмассы толщиной 10 мм. Выпуск из колодца выполнен 160 мм под ливненвую канализацию
- 1. регулировать высоту и точно устанавливать верх колодца на одной отметке с уровнем проезжей части;
- при ремонте дорожного полотна легко устанавливать на вновь заданную отметку;
- направлять выпуск ливневых стоков в любом необходимом направлении.
- 2. При необходимости имеется возможность врезки дополнительных входных патрубков и увеличения высоты колодца. Конструкция обладает герметичностью заводского изготовления.
Концевые заглушки
1 - концевая заглушка с выводным патрубком диаметром 100 мм (только для лотков тип 010)
2 - концевая заглушка без патрубка
Заглушки выполнены из стали с оцинкованной поверхностью t=1,5 мм.
Заглушки дождеприемных лотков соответствуют размерам начала и конца желоба.
Крышка чугунная с корпусом
1. корпус
2. крышка дождевая или глухая
Линейный водоотвод
Метод линейного водоотвода заключается в устройстве плоских уклонов поверхности к линии водоотвода. Линия водоотвода составляется из модульных каналов. Достоинства этого метода заключаются в простоте устройства плоских уклонов покрытия дороги, благодаря которой не страдает качество дорожного покрытия даже по прошествии времени. Другое важное достоинство линейного метода водоотвода — возможность рационального устройства системы водоотвода, т. е. линия каналов может быть расположена с учетом рельефа поверхности водоотвода и плана здания или комплекса зданий. Кроме того, линейный водоотвод сокращает сеть канализационных труб, что уменьшает вероятность их засорения, а следовательно, вероятность работ по ремонту и прочистке дренажных труб ливневой канализации.
Дорожный водоотвод
Для предохранения земляного полотна от увлажнения поверхностными и грунтовыми водами (рис. 1.21) и обес печения его устойчивости и прочности предусматривают: придание поперечного уклона проезжей части, обочинам и откосам земляного полотна для отвода воды с поверх ности проезжей части дороги; устройство боковых, водо отводных и нагорных канав для отвода поверхностных вод; возведение земляного полотна на соответствующую высоту, обеспечивающую поднятие его поверхности над уровнем поверхностных или грунтовых вод; устройство изолирующих (капилляропрерывающих и водонепрони цаемых) прослоек в верхней части земляного полотна для предохранения дорожной одежды от увлажнения ее грунтовыми водами; устройство дренажей для отвода или понижения уровня грунтовых вод.
Рис. 1.21. Источники увлажнения земляного полотна:
1 - длительно застаивающаяся поверхностная вода; 2 - атмосферные осадки; 3 - парообразная и пленочная вода; 4 - капиллярная вода
Совокупность сооружений, обеспечивающих сбор, за держание и отвод воды от земляного полотна, а также пропуск ее через земляное полотно составляет систему дорожного водоотвода.
Для обеспечения быстрого отвода поверхностных вод за пределы земляного полотна необходимо проезжей час ти придать поперечный уклон 15—4О%о в зависимости от вида покрытий, а грунтовым обочинам 30—6О%о в за висимости от типа укрепления. Для отвода воды, стекаю щей с поверхности дороги и прилегающей к ней местно сти, во всех случаях в выемках и насыпях высотой до 0,6 м устраивают боковые канавы (кюветы). При неудов летворительных условиях поверхностного стока боковым канавам придают трапецеидальное сечение шириной по дну 0,4 м и глубиной до 1 м ( рис). При обес печенном стоке поверхностных вод боковые канавы устраивают в виде треугольных лотков глубиной не менее 0,3 м (см. рис).
В качестве водосборного и водоотводного сооружений могут быть использованы и придорожные резервы с поперечным уклоном в сторону от доро ги 20—30%о и продольным для стока воды.
Для выпуска воды из боковых канав (кюветов) или резервов в пониженные места (испарительные бассейны, водопоглощающие колодцы и др.) через 150—500 м устраивают водоотводные канавы. Водоотводным кана вам придают трапецеидальное сечение, размеры которо го устанавливают по сечению канав.
Для перехвата воды, стекающей по косогору к доро ге, и для отвода ее к ближайшим искусственным соору жениям и в пониженные места рельефа устраивают на горные канавы (см. рис.), размеры которых устанав ливают гидравлическим расчетом.
Наименьший продольный уклон канав принимают равным 3%о в песчаных и 5%о в глинистых грунтах. Если по местным условиям нельзя избежать значительных уклонов и больших скоростей течения воды, откосы и дно канав необходимо укреплять щебнем совместно с посе вом многолетних трав, торкретбетоном, сборными бетон ными плитами, монолитным бетоном, асфальтобетоном, грунтом, обработанным вяжущими материалами. Тип укрепления канав (кюветов) принимают в зависимости от скорости течения воды в них.
Для защиты земляного полотна от воздействия грун товых вод служат специальные устройства. К ним относятся водонепроницаемые и капилляропре-рывающие прослойки, которые применяют в случаях не достаточного возвышения низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод (рис).
Водонепроницаемые прослойки (рис.) устраивают на всю ширину земляного полотна с попе речным уклоном 30% о в сторону бровок, а при большой ширине земляного полотна и водонепроницаемых одеж дах допускается применение замкнутых прослоек (толь ко на ширину проезжей части). Прослойки закладывают на 20 см выше возможного наивысшего уровня грунто вых вод. При насыпях высотой более 1 м в южных райо нах и в III дорожно-климатической зоне прослойки рас полагают на глубине 0,6—0,8 м, в северных районах и во II зоне — на глубине 0,8—1,0 м, считая ее от бровки.
Прослойки устраивают из местных супесчаных или пес чаных грунтов, обработанных органическими вяжущими материалами, толщиной слоя до 4 см, из синтетической
пленки, гидроизола, рубероида, асфальтобетонной смеси. Капилляропрерывающие прослойки создают преграду для подъема капиллярной воды.
Их устраивают из гравия, щебня, гравелистого песка на всю ширину земляного полотна с поперечным уклоном 30% о в сторону бровок, толщиной в среднем 15—20 см и глубиной заложения в зависимости от дорожно-климатической зоны. В настоящее время находят широкое применение капилляропрерывающие слои из нетканых синтетических материалов. Снизу и сверху капилляропрерывающей прослойки располагают противозаиливающие слои толщиной 3—5 см из топочных шла ков, чистых каменных высевок, отходов асбестовой промышленности (серпентениты), торфа с малой зольно стью и других местных мате риалов, обладающих требуе мыми свойствами.
Для понижения уровня или перехвата и отвода грунтовых вод при их высо ком залегании устраивают дренажи.
Рис. 1.24. Схема устройства капилляропрерывающей прослойки:
а - из минеральных материалов; б - из нетканых синтетических материалов (НСМ);
1 - дорожная одежда; 2 - грунт земляного полотна; 3 - капилляропрерывающая прослойка
Перехватывающий (откосный) дренаж для перехвата и отвода грунтовых вод устраивают для предохранения откосов выемки от сползания при пересечении ею водоносного слоя. Конструкция дренажа (рис) включает основ ной элемент — дренажную трубу, укладываемую на по душку из слоя уплотненного щебня или гравия толщиной 5 см (при возможности
углубления дренажа в водоупорный слой на 0,2—0,5 м) или на подушку из гравийно-щебеночной смеси, уложен ной па слой песка толщиной 10 см или бетонную подуш ку (при невозможности заглубления дренажа в водо упорный слон).
Для предотвращения просачивания поды в сторону выемки вдоль внутренней стенки траншеи устраивают водонепроницаемый экран из уплотненной глины или рулонных изолирующих материалов (гидроизол, синтетическая пленка и др.) В качестве дренажных труб применяют керамические, асбоцементные, пластмассовые трубы. Вместо трубофильтров применяют и перфорированные синтетические трубы. Внутренний диаметр труб 50—300 мм, а длина зависит от их типа и массы.
Верхнюю часть траншеи засыпать слоем уплотнен ной глины толщиной 15 см, местным грунтом и почвен ным слоем.
Работа перехватывающего дренажа состоит в том, что он, перехватывая воду водоносного слоя, не дает ей даль ше продвигаться, а фильтрует ее в песке и отводит по дренажной трубе в ближайший водоем.
Для понижения уровня грунтовых вод под земляным полотном устраивают одно- или двусторонний глубо кий (подкюветный) дренаж (рис) кон струкция которого аналогична конструкции откосного дренажа.
Список литературы.
Дренажные системы - комплекс инженерных сооружений, предназначенных для отвода грунтовых вод при угрозе подтопления территории.
Показателем эффективности осушения является обеспечение в пределах всей защищаемой территории определенной глубины до УГВ, называемой нормой осушения. Она представляет собой заданную глубину залегания грунтовых вод, которая обеспечивает нормальные условия хозяйственного освоения территории и которую требуется достигнуть в результате проведения дренажных мероприятий.
В отличие от расчетов водозаборов, где инженерный запас обеспечивается исключением из расчётной схемы второстепенных факторов, обеспечивающих водоприток к скважинам, при расчетах дренажных систем запас в расчетах создается, напротив, за счет принятия в расчетных схемах всех факторов водопритока.
Расчетная схема плоскопараллельной фильтрации используется, как правило, при расчетах защитного дренажа, который применяется для устранения угрозы подтопления территории от подъема уровня либо со стороны реки (∆Н) (береговой дренаж), либо со стороны водораздела при дополнительной инфильтрации ∆W (головной дренаж).
Контур дренажной системы в этом случае является линейным. Здесь также широко используется метод обобщенных систем, соответственно, линейного типа.
Расчеты выполняются для заданного размещения дренажа относительно защищаемой территории. Результатом этих расчетов является определение линейного дренажа модуля
где /др - протяженность дренажной системы.
Поскольку максимальный подъем уровня при подтоплении происходит при стационарной фильтрации ( t→∞ ), расчеты дренажных систем выполняются по формулам Дюпюи, преобразованным относительно прогнозного положения уровня hдр на контуре совершенного дренажа.
для плоскопараллельной фильтрации:
для радиальной фильтрации:
Rk - радиус контура питания; /др , гдр соответственно, протяженность линейного дренажного ряда и радиус водопонизительной дрены, остальные обозначения показаны на рис. приведенных ниже.
Вертикальный дренаж представляет собой систему взаимодействующих скважин, объединенных сбросным коллектором с принудительной откачкой воды из скважин. Он применяется при залегании с поверхности слоя глин или тяжелых суглинков, подстилаемых хорошо проницаемыми породами.
При высокой проницаемости пород, залегающих с поверхности земли, более эффективным оказывается горизонтальный дренаж.
Горизонтальный дренаж выполняется в виде открытой траншеи глубиной до 3,5 м при небольших глубинах заложения. При глубине заложения более 3-4 м используют перфорированные трубы, уложенные в траншею и засыпанные сверху проницаемым грунтом.
Расчетная схема защитного дренажа
1 - защищаемая территория; 2 - береговой горизонтальный дренаж; 3 - головной вертикальный дренаж; УГВ-1 - естественный уровень подземных вод; УГВ-2 - то-же, под влиянием дренажа; ∆H 0 - повышение уровня в реке; ∆W - дополнительная информация на орошаемой полосе шириной 2В
Читайте также: