energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2020-63-6-563-580energy-2015Research ArticleГИДРОЭНЕРГЕТИКАHYDRAULIC POWER ENGINEERINGМатематические модели скважинных водозаборов с разветвленной и кольцевой схемами соединения сборных водоводовThe Borehole Water Intakes Mathematical Models with a Branched and Circular Connection Schemes for Prefabricated Water ConduitsВеременюкВ. B.VeremenyukV. V.

г. Минск

fes@bntu.byИвашечкинВ. В.IvashechkinV. V.

Адрес для переписки: Ивашечкин Владимир Васильевич – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 67/2, 220065, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 292-30-13 fes@bntu.by

fes@bntu.byКрицкаяВ. В.KrytskayaV. I.

г. Минск

fes@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202002122020636563580Copyright © Веременюк В.B., Ивашечкин В.В., Крицкая В.В., 20202020Веременюк В.B., Ивашечкин В.В., Крицкая В.В.Veremenyuk V.V., Ivashechkin V.V., Krytskaya V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2015

Скважинные водозаборы подземных вод широко используются для водоснабжения агрогородков, городских поселков, малых и крупных городов, мегаполисов. Численность потребителей в указанных населенных пунктах определяет количество водозаборов, число скважин водозабора, их производительность, схемы расположения и подключения к сборным водоводам. В связи с увеличением масштабов использования подземных вод производятся реконструкция и расширение действующих водозаборов. Эти работы сопровождаются тампонажем вышедших из строя скважин, их перебуриванием, бурением дополнительных скважин, перекладкой старых и прокладкой новых сборных водоводов.  Все это приводит к усложнению конфигурации сборных водоводов из-за строительства перемычек и колец, появлению новых скважин с линиями подключения.  В новых условиях, чтобы правильно установить режимы работы водозабора с минимальными затратами энергии на подъем и подачу заданного объема воды в сборно-регулирующие резервуары, верно выбрать соответствующее водоподъемное оборудование в скважинах, разработать мероприятия по интенсификации водозабора с прогнозом их эффективности и оптимизировать работу водозабора, необходимо построить его математическую модель, позволяющую выполнять комплексные расчеты. Самыми сложными для создания математической модели являются водозаборы с разветвленными сборными водоводами, а также с площадной схемой расположения скважин и кольцевой схемой соединения сборных водоводов. Методика расчета подобных водозаборов недостаточно освещена в литературе, отсутствуют конкретные примеры расчета. Целью настоящей статьи является уточнение методики расчета скважинных водозаборов с разветвленными сборными водоводами и с кольцевой схемой их соединения.

Borehole water intakes of underground water are widely used for water supply of agricultural towns, urban settlements, small and large cities and megacities. The number of consumers in these localities determines the number of water intakes, the number of wells, their productivity, location and connection to the prefabricated water conduits. Due to the increase in the use of underground water, the existing water intakes are being reconstructed and expanded. These works are accompanied by grouting of failed wells, their re-drilling, drilling of additional wells, re-laying of old and laying of new prefabricated water conduits. All this causes the complexity of the configuration of prefabricated water conduits due to the construction of jumpers and rings, the emergence of new wells with connection lines. Under the new conditions, in order to properly develop water intake operating modes which meet the minimum energy consumption for lifting and delivering a required volume of water to the collection-and-control tanks, to accurately choose the appropriate water lifting equipment in wells, to develop measures for intensifying water intake alongside with a forecast of their efficiency and to optimize the operation of the water intake, it is necessary to create its mathematical model that allows performing complex calculations. Water intakes with ramified prefabricated water conduits, as well as with an area scheme of the location of wells and a ring scheme of the connection of prefabricated water conduits are the most difficult object for mathematical modeling. The methods of calculating such water intakes are not sufficiently reflected in the literature, and there are no specific examples of calculation. The present article aims to clarify the methodology for calculating borehole water intakes with ramified prefabricated water conduits and with a ring scheme of their connection.

 

водозабор подземных водводоснабжениеразветвленные сборные водоводыматематическая модель водозабораудельный дебит скважинborehole groundwater intakewater supplyramified prefabricated water conduitsmathematical model of water intakespecific flow rate of wellsReferencesПроектирование водозаборов подземных вод / А. И. Арцев [и др.]. М.: Стройиздат, 1976. 292 с.Artsev A. I., Bochever F. M., Lapshin N. N., Oradovskaya O. E., Khokhlatov E. M. (1976) Design of Groundwater Intakes. Moscow, Stroiizdat Publ. 292 (in Russian).Гаврилко, В. М. Фильтры буровых скважин / В. М. Гаврилко, В. С. Алексеев. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1985. 334 с.Gavrilko V. M., Alekseev V. S. (1985) Drill Well Filters. 3rd ed. Moscow, Nedra Publ. 334 (in Russian).Пособие по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02–84) / ВНИИВОДГЕО Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1989. 272 с.All-Union Research Institute of Water Supply, Sewerage, Hydraulic Constructions and Engineering Hydrogeology (“VODGEO” AURI) of the USSR State Construction Committee (1989) A Guide for the Design of Constructions for Groundwater Intake (to SNiP 2.04.02–84). Moscow, Stroiizdat Publ. 272 (in Russian).Плотников, Н. А. Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод / Н. А. Плотников, В. С. Алексеев. М.: Стройиздат, 1990. 256 с.Plotnikov N. A., Alekseev V. S. (1990) Design and Operation of Groundwater Intakes. Moscow, Stroiizdat Publ. 256 (in Russian).Старинский, В. П. Водозаборные и очистные сооружения коммунальных водопроводов: учеб. пособие / В. П. Старинский, Л. Г. Михайлик. Минск: Выш. шк.,1989. 269 с.Starinsky V. P., Mikhailik L. G. (1989) Water Intake and Treatment Facilities of Municipal Water Supply Systems. Minsk, Vysheishaya Shkola Publ. 269 (in Russian).Гуринович, А. Д. Питьевое водоснабжение из подземных источников: проблемы и решения / А. Д. Гуринович. Минск: Технопринт, 2001. 305 с.Gurinovich A. D. (2001) Drinking Water Supply from Underground Sources: Problems and Solutions. Minsk, Technoprint Publ. 305 (in Russian).Скважинные водозаборы. Правила проектирования: ТКП 45-4.01-199–2010.TKP 45-4.01-199–2010 Borehole Water Intakes. Design Rules (in Russian).Гаврилко, В. М. Опыт эксплуатации скважин, оборудованных фильтрами из пористой керамики / В. М. Гаврилко, Н. Д. Бессонов // Труды ВНИИВодГео. 1966. Вып. 13. С. 8–10.Gavrilko V. M., Bessonov N. D. (1966) Operational Experience of Wells Equipped with Porous Ceramic Filters. Trudy VNIIVodGeo [Transactions of All-Union Research Institute of Water Supply, Sewerage, Hydraulic Constructions and Engineering Hydrogeology of the USSR State Construction Committee], (13), 8–10 (in Russian).Дубровский, В. В. Справочник по бурению и оборудованию скважин на воду / В. В. Дубровский, М. М. Керченский, В. И. Плохов. М.: Недра, 1972. 512 с.Dubrovskii V. V., Kerchenskii M. M., Plokhov V. I. (1972) Drilling and Equipment for Water Wells Guide. Moscow, Nedra Publ. 512 (in Russian).Здор, Г. Н. Автоматическое управление группой насосных агрегатов с целью снижения затрат электроэнергии / Г. Н. Здор, А. В. Синицын, О. А. Аврутин // Энергетика. Известия высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 1. С. 54–66. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-1-54-66.Zdor G. N., Sinitsyn A. V., Avrutin O. A. (2017) Pump Group Automatic Control for Reducing its Energy Consumption. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 60 (1), 54–66. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-1-54-66 (in Russian).Ивашечкин, В. В. Прогноз периода стабильной работы скважинных водозаборов на основе результатов обследования / В. В. Ивашечкин, А. Н. Кондратович, Г. К. Добриян // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация. 2005. Т. 17, № 7. С. 199–209.Ivashechkin V. V., Kondratovich A. N., Dobriyan G. K. (2005) Forecast of the Period of Stable Operation of Borehole Water Intakes Based on the Survey Results. Chrezvychainye Situatsii: Preduprezhdenie i Likvidatsiya [Emergencies: Prevention and Response], 17 (7), 199–209 (in Russian).Ивашечкин, В. В. К расчету межремонтных периодов работы скважинных водозаборов с учетом старения скважин / В. В. Ивашечкин, А. М. Шейко // Вестник БНТУ. 2006. № 5. С. 5–10.Ivashechkin V. V., Sheiko A. M. (2006) Towards the Calculation of the Overhaul Periods of Borehole Water Intakes in View of Wells Deterioration. Vestnik BNTY = Messenger of BNTU, (5), 5–10. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-0-5-5-10 (in Russian).Ивашечкин, В. В. Прогноз снижения удельного дебита скважин в процессе эксплуатации / В. В. Ивашечкин, А. М. Шейко, Э. И. Михневич // Мелиорация. 2012. № 2. С. 33–43.Ivashechkin V. V., Sheiko A. M., Mikhnevich E. I. (2012) Forecast for a Decrease in the Specific Flow Rate of Wells in the Process of Operation. Melioratsiya [Land Reclamation], (2), 33–43 (in Russian).Иванова, И. Е. Теоретические исследования процесса выщелачивания кольматанта в гравийной обсыпке фильтра скважины при использовании установки для реверсивно-реагентной регенерации / И. Е. Иванова, В. В. Ивашечкин, В. В. Веременюк // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 1. С. 80–92. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-1-80-92.Ivanova I. E., Ivashechkin V. V., Veremenyuk V. V. (2018) Theoretical Studies of the Leaching Process of the Mudding Element in the Gravel Package of the Well Filter Using the Unit for Reverse-Reagent Regeneration. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energe-ticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 61 (1), 81–92. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-1-80-92 (in Russian).Шевелев, Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: справ. пособие / Ф. А. Шевелев, А. Ф. Шевелев. М.: Бастет, 2016. 428 с.Shevelev F. A., Shevelev A. F. (2016) Tables for the Hydraulic Calculation of Water Pipes. Moscow, Bastet Publ. 428 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.