УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ВОДЫ СКВАЖИННОГО БЕРЕГОВОГО ВОДОЗАБОРА

Полезная модель относится к водоснабжению и может быть использована в скважинных береговых водозаборах и ирригационных системах.
Известны береговые скважинные водозаборы, к примеру, в г.Курске («Киевский», «Шумаковский»), в г.Железногорск Курской обл. («Березовский»), которые представляют собой десятки скважин, расположенных вдоль рек по одну или обе стороны. Скважины находятся на расстоянии до 100 м между ними и подают погружными насосами из скважин воду в трубопроводы, идущие вдоль скважин, а затем к водоприемному пункту или к промежуточному распределительному коллектору, к которому может быть подключено несколько ветвей со скважинами, а от коллектора отходит один или два трубопровода, по которым общий поток воды теми же скважинными насосами подается до водоприемного пункта (ВП), станции 2-го подъема, предназначенной для подачи воды потребителю.
Водозабор «Березовский» г.Железногорска Курской области расположен вдоль р. Свапа, состоит из трех участков скважин общим количеством 55 шт. Протяженность расположения скважин вдоль реки 4400 м. Водоприемный пункт водозабора находится на расстоянии 2600 м от распределительного коллектора на возвышенности в поселке. Разность геодезических отметок водоприемного пункта и водозаборных скважин составляет - 20-23 м, что в 1,5-1,8 раза больше высоты подъема воды погружными насосами из скважин. Погружные скважинные насосы из скважин №55-43 дальнего участка подают воду в водосборный трубопровод длиной 1100 м диаметром 500 мм и далее в сторону водоприемного пункта до распределительного коллектора по трубопроводу диаметром 500 мм длиной 2700 м и от распределительного коллектора до водоприемного пункта 2800 м.
К распределительному коллектору подключен также участок скважин №7-22, подающих воду погружными скважинными насосами в сборный трубопровод длиной 1200 м, состоящий из четырех секций диаметром 200, 300, 400 и 500 мм. От распределительного коллектора до водоприемного пункта воды идет магистральный водопровод из трех секций диаметром 500, 700 и 900 мм длиной соответственно 500, 800 и 1500 м, по которому погружные скважинные насосы участков скважин №43-55 и №7-22 подают воду до водоприемного пункта (и насосной станции 2-го подъема). К секции диаметром 500 мм магистрального трубопровода подключены скважины 1-6 также подающие в него воду.
Погружные насосы скважин №23-42 участка, расположенного в средней части водозабора, подают воду в сборный трубопровод из двух секций труб диаметром 500 и 600 мм общей длиной 1500 м. До водоприемного пункта скважинными погружными насосами вода подается по трубопроводу из трех секций диаметром 700, 500 и 700 мм соответственно длиной 1200, 1300 и 1500 м. Общая протяженность водопровода 4000 м.
Недостатком является то, что воду из скважин погружные насосы подают не только в водосборные трубопроводы, расположенные вдоль водозаборных скважин, но и далее в водопроводы идущие до водоприемного пункта на большие расстояния (как в аналоге 3 км).
Прототипом является схема парных сборных водоводов (Пособие по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84), Москва, Стройиздат, 1989, стр.218, рис.92), которая включает водосборные ветви со скважинами, водоводы от ветвей до водоприемного пункта.
Недостатком является то, что в скважинах погружные насосы, имеющие низкий КПД постоянно перекачивают воду от ветвей до водоприемного пункта, т.е. работают в полную нагрузку в связи с чем происходят большие затраты энергии.
Если учесть, что скважинные погружные насосы имеют низкие КПД и только в оптимальном режиме редко достигают 50%, а при работе группы таких насосов на один трубопровод при разных динамических уровнях в скважинах средний КПД падает до 40%, то это вызывает большие энергозатраты. Они составляют более чем вдвое энергозатрат на подъем этой воды из скважин на поверхность.
Неизменный диаметр водосборного трубопровода в интервале подключения одного-двух десятков водозаборных скважин, не может быть обоснован при водоносных пластах, представленных песками в береговых водозаборах. Повышение уровня в скважинах в половодье до устьев может вызвать суффозионные процессы, которые приведут при низких скоростях потока в трубах заиление, что недопустимо.
Задачей полезной модели является снижение энергозатрат на перекачку воды от водосборных ветвей до водоприемного пункта.
Технический результат - снижение энергозатрат на перекачку воды от водосборных ветвей до водоприемного пункта.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для перекачки воды скважинного берегового водозабора, включающего водосборные ветви со скважинами, водоводы от ветвей до водоприемного пункта, причем, устройство содержит промежуточный распределительный коллектор, кроме того, за последней скважиной на каждой ветви установлен сетевой насос для подачи воды по водоводам до водоприемного пункта, а при подаче воды через распределительный коллектор установлен после распределительного коллектора для прокачки суммарного объема воды от него до водоприемного пункта.
Технический результат достигается тем, что за последней скважиной каждой водосборной ветви, а также за распределительным коллектором, если водопроводы подают воду на него, установлены сетевые насосы для перекачки воды до водоприемного пункта (станции 2-го подъема), имеющие КПД 75-85%.
Полезная модель представлена схемой водозабора. На фиг.1 показано предлагаемое устройство для перекачки воды скважинного берегового водозабора до водоприемного пункта, оснащенного устройством для перекачки воды до водоприемного пункта сетевыми насосами, установленными за последней скважиной каждой водосборной ветви, а также за распределительным коллектором, к которому подключены водоводы двух водосборных ветвей водозабора.
Устройство работает следующим образом.
1
1
1
1
Погружные скважинные насосы группы работающих скважин №55-43 (и резервных при включении их в работу вместо выбывающих) подают воду в водосборную ветвь B), длиной 1, состоящую из секций увеличивающихся по диаметру по мере подключения скважин, исходя из критических скоростей потока в них и принятого резерва. Кроме того, погружные насосы ветви B должны иметь запас напора не менее 5 м водяного столба за последней скважиной этой ветви (перед сетевым насосом CH). В каждом пункте CH установлено два сетевых насоса соответствующей производительности и мощности, один рабочий, второй резервный, автоматически включающийся при остановке первого.
1
1
Д1
1
1
Поток воды, подаваемой скважинными погружными насосами ветви B поступает во всас сетевого насоса CH, который подает ее по водоводу В длиной L, диаметром Д до распределительного коллектора К, имея запас напора не менее 5 м водяного столба.
3
3
Погружные скважинные насосы группы работающих скважин 1-22 (и резервных при их включении в работу) подают воду в водосборную ветвь В, длиной 1, состоящую из увеличивающихся по диаметру секций по мере подключения скважин, исходя из критических скоростей потока в них и принятого резерва.
1
3
3
3
3
2
Погружные скважинные насосы ветви Вз имеют запас напора не менее 5 м водяного столба за последней скважиной ветви Вз (перед соединением с распределительным коллектором К). Посредством распределительного коллектора потоки водовода Bд и ветви Вд соединяются, создавая напор ~ 5 м водяного столба перед всасом сетевого насоса СН подаваемого по магистральному водоводу Вдз, диаметром Д, длиной L до водоприемного пункта ВП и станции 2 подъема Ст.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Погружные насосы работающих скважин 23-42 водосборной ветви В длиной 1 и резервные при их включении в работу взамен выбывающих подают воду в ветвь В, состоящую из увеличивающихся по диаметру секций по мере подключения скважин исходя из критических скоростей потока в них и принятого резерва. Кроме того, погружные насосы при доставке воды до последней скважины имеют резерв напора не менее 5 м водяного столба на всасе сетевого насоса СН. Сетевой насос СН подает поток воды от скважин на ветви В по водоводу Вд, диаметром Д, длиной L до водоприемного пункта ВП станции 2-го подъема Ст.
Таким образом, вода, откачиваемая из водозаборных скважин, доставляется в водоприемный пункт ВП станции 2-го подъема, откуда она подается потребителям.
Использование предполагаемого устройства для перекачки воды скважинного берегового водозабора позволит:
1. Повысить технический уровень работы водозабора: применить для подъема воды погружные скважинные насосы малой мощности и подать эту воду в водосборные водоводы.
2. Применить для перекачки воды по трубопроводам на расстояния от 3 до 6,7 км сетевые насосы с высоким КПД вместо перекачки этой воды погружными скважинными насосами с КПД ниже в 1,5-1,8 раза.
3. В 1,5-2 раза снизить энергозатраты на перекачку воды от водосборных ветвей до водоприемного пункта.