取水课设计算书

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

⑴ 确定取水型式与构造、取水设备，确定井群布置的方案。 ⑵ 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

⑴ 水源地开采范围

长×宽=1350×1600 ⑵ 地下水流向及水位

1.自北向南流动 2.静水位：10.00m

⑶ 含水层

性质：承压含水层 岩性：粗砂夹砾石

埋深：52~73m（厚度为21m） 渗透系数：K=43.5m/d 影响半径：R=260.5m 水质资料:符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006） ⑷勘探试验井

井距：L试=54.59m 井径：D试=300mm

抽 1# 水次数 单 孔 涌水量 Q(L/S) 降单位水位削减涌水量 Q(互 阻 降单位涌水量 Q(L/S) 单 孔 降单位2# 互 阻 水位削减涌水量 Q(降单位 深 涌水Sw(m) 量 Q (L/s·m) 深 涌水Sw(m) 量 Q (L/s·m) 深 涌水Sw(m) 量 Q (L/s·m) 深 涌水Sw(m) 量 Q (L/s·m) 量 L/St(m) ) 量 L/St(m) ) 1 17.557 2 34.631 3 47.679 1.11.50.32 16.082 28.895 41.001 1.9.9815.41 1.72 8.97 0.52 11.41 1.6.59 52 51 61 8 73 5 3.10.90.78 3.9.0529.62 3.56 8.32 0.89 24.55 3.6.85 17 25 19 8 58 8 4.10.10.93 4.8.6837.23 4.68 7.96 1.18 29.62 4.6.46 68 88 72 7 58 7 ⑸抽水试验资料

表1 抽水试验资料

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 ㈠图解法确定Q-S曲线

①对1#井抽水数据做如下处理： 抽水次数

1 2 3

lgS

lgQ

0.181844 1.24445 0.501059 1.539465 0.670246

1.678327

为幂函数型Qabsw 将两边取对数，得： lgQlga1lgsw bA和b可由最小二乘法算得，计算公式如下： bN(lgswlgQ)lgswlgQN(lgsw)2(lgsw)230.7331.8311.122

32.1226.038 lgalgQ11lgs4.4621.353wb1.1221.085 N3 则a101.08512.16

则有Q—sw曲线方程：Q12.161.122sw ②对2#抽水数据做如下处理： 抽水次数 lgSw

1 2 3

0.235528 0.55145 0.670246

lgQ 1.187803 1.471585 1.570893

(lgSw)*(lgQ) 0.279761311 0.811505575 1.052884543

为幂函数型Qabsw 将两边取对数，得： lgQlga1lgsw bA和b可由最小二乘法算得，计算公式如下： bN(lgswlgQ)lgswlgQN(lgsw)2(lgsw)230.8082.1231.115

32.1456.165 lgalgQblgsN1w4.2311.4571.1150.974 3 则a100.9749.42 则有Q—sw曲线方程：

Q9.421.115sw

根据图解法，可以选择一个比较安全的Q-S曲线，㈡曲度n值法确定Q-S曲线 ① 对1#井抽水数据进行如下处理： lgs1 lgs2 lgs3

0.181844 0.501059 0.670246

lgQ1 lgQ2 lgQ3

Q9.421.115sw

1.24445 1.539465 1.678327

令

n1lgs2lgs10.5010.1821.081 lgQ2lgQ11.5391.244n2lgs3lgs10.6700.1821.124 lgQ3lgQ11.6781.244lgs3lgs20.6700.5011.216 lgQ3lgQ21.6781.539n3计算得到的n值均在1~2之间，所以Q-S曲线为幂曲线。

②对2#井抽水数据进行如下处理 lgs1 lgs2 lgs3 令n10.235528 0.55145 0.670246

lgQ1 lgQ2 lgQ3

1.187803 1.471585 1.570893

lgs2lgs10.5510.2361.109 lgQ2lgQ11.4721.188n2lgs3lgs10.6700.2361.133 lgQ3lgQ11.5711.188lgs3lgs20.6700.5511.202 lgQ3lgQ21.5711.472n3计算得到的n值均在1~2之间，所以Q-S曲线为幂曲线。

n

为了安全稳定供水，取斜率较小的作为Q-S曲线，

lgQ=0.884lgSw+0.98

对上式进行化简，最后可表示Q9.421.115sw综上所述，Q-S曲线为Q9.421.115sw㈢设计降深的确定

考虑供水安全和含水层埋藏条件，取S设=1.3Smax ㈣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。

ⅰ.设计降深及单井流量的确定 S设=1.3Smax=1.3×4.68=6.084m。

单井出水量

Q9.421.115sw47.5729L/s4110.29m3/d

选取井径为300mm，则不需要校正。 ㈤井结构设计 3井群的计算

（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2 井结构设计

nQ300006.967Q单井4312.78

① 井径：300mm ② 孔口径：600mm ③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。 ④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，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。 ⅰ填砾粒径和含水层粒径之比为：

D50=7 d50式中 D50——填砾中粒径小于D50值的砂、砾石占总重量的50%

d50——含水层中粒径小于d50的占重量的50%

vf=653K=244.8782m/d Q理111.052m/d πDlQ理≤vf,所以符合要求。 πDlⅱ填砾层厚度为100mm。 ⅲ过滤器缠丝间距小于砾石粒径。 ⅳ填砾层高度超过过滤器顶8m。

ⅴ填砾层上方用速凝水泥封闭，封闭高度为44m。 ⅵ总填砾层高度为37m。 ⅶ过滤器长度为21m。 ⑤沉淀管

含水层埋深为52~73m（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8m。 ⑥井深

根据沉淀管和含水层埋深，可得井深为81m。

（2）开采井的布置 开采井的影响半径

RlgRRSR0lg0 rS0r0式中 R、R0——设计井影响半径、试验所得影响半径； S、S0——设计、试验时降深； r、r0——开采井、试验井半径。 R=350.7m

布置开采井的出水量减少系数

2Kmt' 互阻时1#井出水量Q1

Rlnr'Q1R t'ln

2Kmr't 出水量减少系数111.11511S1''

t211.11512

S2则可求得t'(已知K=43.5m/d，m=21m，R=260.5m，r=300mm) t1t1's1s2t2sst'，t2t2211

s1s2t1t2s1s2t1t2t1 1.72 3.56 4.68

0.32 0.78 0.93

t2

0.52 0.89 1.18

S1

1.52 3.17 4.68 t1'

S2

t2'

1

2

0.238 0.623 0.732

0.438 0.715 0.995

0.142 0.178 0.142

0.232 0.182 0.193

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t’—S曲线求设计降深下的t’)

ⅰ.对t2’的校正 t2'

S

0.438 1.72 0.715 3.56 0.995 4.68

S设=6.084m，t2’=1.642m。 ⅱ.对的校正。

t1.642211.1151211.11510.228S26.084'

校正后的还要进行井距校正：

设R350.7lgx0.228299.540.019试 R350.7lglgr试54.59lg① 计算井群总的出水量和水量减少系数

井号 间距（m） 左侧影响 1 2 3 4 299.54 0 299.54 599.08 0 0.019 0.019 0.019 右侧影响 0.019 0.019 0.019 0 0.019 0.038 0.038 0.019 0.981 0.962 0.962 0.981 ∑ 1－∑ Q’=(1－∑)Q L/s 49.737 48.288 48.902 49.517

设R350.7lgx0.224224.650.053试R350.7lglgr试54.59

lg

井号 间距（m） 左侧影响 5 6 7 8 9

由上表井群在互阻情况下的总出水量为：

∑Q’=2×（49.737+48.288）+48.902×2+3×45.335=428.983L/s 不发生互阻时，总出水量为: ∑Q=50.824×9=457.416L/s 由于互阻影响，井群出水量共减少：

449.3 224.65 0 224.65 449.3 0 0.054 0.054 0.054 0.054 右侧影响 0.054 0.054 0.054 0.054 0 0.054 0.108 0.108 0.108 0.054 0.946 0.892 0.892 0.892 0.946 ∑ 1－∑ Q’=(1－∑)Q L/s 47.980 45.558 45.558 45.558 48.022

QQ'100%457.416428.983100%6.22%

457.416Q总水量减少系数为6.22%＜25%。设计符合要求。

三、课设总结 总结；

1，要对设计的参考数据资料进行统计分析，选择相对稳定，与实际过程尽量接近的资料 2，管井深度应根据需水量，拟开采含水层的深度、厚度、富水性及其出水能力同时结合附近其他同类条件的水井资料等综合因素考虑。

3，在地下水取水设计过程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，计算时注意进行那前后校核，符合设计规范

建议：做完课设后发现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，而没有考虑地理环境，地形，地质，人口方面对管井的影响的因素。