Проект повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области
Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан
Казахский национальный аграрный университет
Кафедра Водные ресурсы и мелиорация
Кырмыш Б.Д
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Проект повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области
5В080500 - Водные ресурсы и водопользование
Алматы 2018
Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан
Казахский национальный аграрный университет
Факультет Гидротехника, мелиорация и бизнес
Кафедра Водные ресурсы и мелиорация
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
на тему: Проект повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области
Объем, стр._______
Количество чертежей
и иллюстрационных материалов __
Приложений ____
Выполнил (а) Кырмыш Балжан
Допущена к защите _________________2018 г.
Заведующий кафедрой _________________ Саркынов Е.
([подпись)] (Ф.И.О.)
Руководитель _________________ Яковлев А.А.
([подпись)] (Ф.И.О.)
Консультанты по специальным разделам:
______1__________ _______________ Жакупова Ж.З.
(раздел) (подпись) (Ф.И.О)
Нормоконтроль _______________ Ануарбеков К.К.
(подпись) (Ф.И.О)
Рецензент _________________ Омаров Р. А.
(подпись) (Ф.И.О.)
АЛМАТЫ 2018 г.
Казахский национальный аграрный университет
Факультет Гидротехника, мелиорация и бизнес
Кафедра Водные ресурсы и мелиорация
Специальность 5В080500 - Водные ресурсы и водопользование
ЗАДАНИЕ
на выполнение дипломного проекта (работы)
Студенту Кырмыш Балжан
Тема проекта (работы) Проект повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области
утверждена приказом по университету №____ от _______________2017 г.
Срок сдачи законченного проекта (работы) _22___мая____2018 г.
Исходные данные к проекту (работе): план землепользования Жамбылской области; количество пастбищ, в том числе обводняемых подземными водами - шахтными и трубчатыми колодцами; водоисточники обводнения пастбищ и их основные параметры: количество шахтных и трубчатых колодцев, распределение по дебиту, высоте водоподъема, внутреннему диаметру, глубине до дна и минерализации воды; основные отметки рельефа; количество крестьянских и фермерских хозяйств в области, их основное напрвление деятельности; основные потребители в хозяйствах: вид животных, количество на одном водопойном пункте; существующие проекты обводнения пастбищ исследуемого объекта с использованием вида водоисточника (подземных и наземных) и насосных установок: назначение проекта, площадь обводнения, исходные и технические параметры используемой насосной установки, обеспеченность гидротехническими сооружениями и другим оборудованием..
Перечень подлежащих разработке в дипломном проекте (работе) вопросов:
1. Обоснование проекта повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области в соответствии с водным Кодексом.
2. Выбор и обоснование технологий и водоподъемно-технических средств для эффективного автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств исследуемой зоны .
3. Обоснование методики и расчет водозабора проекта водоснабжения типового хозяйства на примере погружного электронасоса типа ЭЦВ.
4. Технико-экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта.
Перечень графического материала (при необходимости):
1. Основные сведения о дипломном проекте (тема, цель, объект исследования и задачи выполняемых работ).
2. План землепользования Жамбылской области с обводняемой площадью пастбищ подземными водоисточниками.
3. Графики распределения скважин Жамбылской области по высоте водоподъема и дебиту.
4. Рекомендуемые проектом водоподъемно-технические средства для повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств исследованного объекта.
5. Общий вид варианта проекта автономного водоснабжения на примере погружного электронасоса типа ЭЦВ и типового водопойного пункта.
6. Технико-экономические показатели эффективности предложенного дипломного проекта.
Рекомендуемая основная литература: 1. Смагин В.Н. и др. Курсовое и дипломное проектирование по сх-ному водоснабжению. - М.: Агропромиздат, 1990. - 330 с.
2. Луговский М.В. и др. Средства механизации и основы расчета сельскохозяйственного водоснабжения. М.: Машиностроение, 1969. - 263с.
3. Усаковский В.М. Водоснабжение и водоотведение в сх-ве. - М.: Колос, 2002. - 328 с.
4. Смоляр В.А. и др. Водные ресурсы Казахстана (подземные и поверхностные воды, современное состояние) Справочник. Алматы: НИЦ Ғылым, 2002. - 596 с.
5. Каплан Р.М., Яковлев А.А. Мехаизация водоснабжения на пастбищах. - Алма-Ата: Кайнар, 1986. - 184с.
6. Яковлев А.А., Нестеров Е.Б., Саркынов Е. Механизация водоснабжения сельхозформирований АПК в рыночных условиях Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана: Журнал №12.-Алматы, 2004.-С.61-62
7. Отчет о НИР (заключительный) Разработать технические средства механизации водообеспечения фермерских хозяйств. КазНИИМЭСХ № гос.рег.0197РК01087. Руководитель - Яколвев А.А. - Алматы, 2000, - 195 с.
8. Каплан Р.М., Яковлев А.А. О современных и перспективных водоподъемных агрегатах для шахтных и трубчатых колодцев пастбищ Казахской ССР - Алма-Ата: Кайнар, 1981. - 24с.
Консультанты по специальным разделам проекта (работы)
Раздел
Консультант
Сроки
Подпись
1
Жакупова Ж.З.
24.04.2018
Заведующий кафедрой _____________ Саркынов Е.С.
(подпись) (Ф.И.О.)
Руководитель дипломного проекта (работы) __________ Яковлев А.А.
(подпись) (Ф.И.О.)
Задание принял
к исполнению, студент _23____10_____2017 г. ___ Кырмыш Б.
(подпись, Ф.И.О.)
График
выполнения дипломного проекта
№ пп
Перечень разделов и разрабатываемых вопросов
Сроки представления руководителю
Примечание
1.
Обоснование проекта повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области в соответствии с водным Кодексом
29.03.2018 г.
2
Выбор и обоснование технологий и водоподъемно-технических средств для эффективного автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств исследуемой зоны
18.04.2018
3
Обоснование методики и расчет водозабора проекта водоснабжения типового хозяйства на примере погружного электронасоса типа ЭЦВ
28.04.2018
4
Технико-экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта
10.05.2018
Заведующий кафедрой _____________ Саркынов Е.С.
(подпись) (Ф.И.О.)
Руководитель дипломного проекта (работы) __________ Яковлев А.А.
(подпись) (Ф.И.О.)
Задание принял
к исполнению, студент ________________2017 г. Кырмыш Б.
[(подпись, Ф.И.О.)]
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1
1
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ОРОШЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ... ...
4
1.1
Характеристика объекта исследования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4
1.2
Состояние системы орошения земельных участков для возделывания сельскохозяйственных культур ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
8
1.3
Направление исследования и решаемой задачи в соответствии с Водным Кодексом РК ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
12
1.4
Обоснование технологии и технических средств подачи воды на орошение земельных участков хозяйств Жамбылской области ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
15
1.5
Мероприятия по охране окружающей среды ... ... ... ... ... ... ... .. ...
20
2
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИНЯТОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ОРОШЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ИЗ ВОДОНАКОПИТЕЛЬНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВОДОЁМА ... ..
21
2.1
Методика расчета основных параметров принятой технологии подачи воды на орошение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
21
2.2
Обоснование параметров водонакопительно-распределительного водоёма ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
24
2.3
Гидротехническое исполнение водонакопительно-распределительного водоёма ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
27
2.4
Характеристика водонакопительно-распределительного водоёма ... ...
30
3
РАСЧЕТ САМОТЕЧНОГО И НАПОРНОГО ВОДОВОДОВ ДЛЯ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ОРОШЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ... ... .
39
3.1
Расчет самотечного водовода для подачи воды на орошение земельных участков ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
39
3.2
Расчет напорного водовода для подачи воды на орошение труднодоступных земельных участков ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
46
3.3
Производство монтажных работ. Эксплуатация, техника безопасности и экологическое воздействие на окружающую среду ... ... ... ... ... ...
49
4
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛОЖЕННОГО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
54
4.1
Выбор методики обоснования эффективности проекта ... ... ... ... ... .
54
4.2
Исходные данные для расчета эффективности проекта ... ... ... ... ... .
57
4.3
Расчет экономической эффективности проекта ... ... ... ... ... ... ... ...
58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ... ... ... ... ... ... . ... .
68
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Затраты на реализацию проекта ... ... ... ... ... ... .
71
Аңдатпа
Annotation
Введение
Актуальность. В Казахстане в условиях рыночных отношений приоритетность развития сельских территорий, в том числе обводнения пастбищ, не возможна без должного функционирования водохозяйственных комплексов и автономных водохозяйственных систем по обеспечению питьевой водой гарантированного качества поселков, крестьянских и фермерских хозяйств и других потребителей АПК. Решению проблемы водоснабжения села и обводнения пастбищ будет способствовать принятый в 2003г. правительством Водный кодекс РК и утвержденная отраслевая программа Питьевая вода [1].
Республика Казахстан имеет хорошие условия для производства животноводческой продукции с использованием естественных пастбищ, площадь которых составляет 183 миллиона гектаров, из них в системе Министерства сельского хозяйства - 154,4 миллиона гектаров, в том числе в Жамбылской области - 4821,6 тыс.га [2].
Основными производителями животноводческой продукции в Республике Казахстан являются сельскохозяйственные формирования, в том числе, фермерские и крестьянские хозяйства, которых в настоящее время насчитывается более 170 тыс.
Водоснабжение фермерских и крестьянских хозяйств осуществляется за счет подземных вод - шахтных и трубчатых колодцев в объеме 69,8 % и наземными водами - речками, каналами, озерами, родничками, водоналивными пунктами примерно около 30 %.
При ведении пастбищного животноводства наиболее доступными видами водообеспечения, не требующих больших затрат, являются наземные водоисточники, однако не всегда они экологически чисты и требуют для улучшения качества воды очистительных сооружений, кроме того их недостаточно, чтобы удовлетворить всех потребителей.
В настоящее время в силу экономических условий поголовье скота фермерских и крестьянских хозяйств сосредоточено вокруг населенных пунктов и открытых водоисточников, что значительно увеличивает нагрузку на ограниченную территорию пастбищ (около 30 миллионов гектаров ), 50 % которой в различной степени деградировано.
Проблема водообеспечения фермерских (крестьянских) хозяйств должна решаться в сочетании рационального использования водных ресурсов, сохранения кормовых угодий и не оказывать вредного влияния на экологию окружающей среды.
Наиболее перспективными экологически чистыми являются водоисточники подземные - шахтные и трубчатые колодцы (около 31 и 28 тыс.шт. по Республике и около 1,0 и 0,4 тыс.шт. по Жамбылской области), из которых последние имеют предпочтение. Однако шахтные и трубчатые колодцы требуют механизации водоподъема. На эти водоисточники в основном должна быть направлена механизация водоснабжения фермерских и крестьянских хозяйств и следовательно направление исследований по совершенствованию перспективных существующих проектов обводнения пастбищ с использованием прогрессивных материалов и энергосберегающих технологий водоподъема.
Для механизации пастбищного водоснабжения в Республике Казахстан в основном используют серийно выпускаемые водоподъемники у нас, в странах СНГ, и за рубежом: для шахтных колодцев - ленточные ВМЛ-100 (75,5 %) и шнуровые ВШП-50 (13 %), а также ветроводоподъемники с поршневым насосом (4 %); для скважин - шнуровые ВШП-50 (42,4 %), воздушные (эрлифты) ВВЛ-3-50 (7 %) и электропогружные насосы (22 %) [3,4,5].
Для механизации водоподъема из шахтных и трубчатых колодцев наиболее перспективными водоподъемниками для высот водоподъема до 30 м останутся ленточные и шнуровые водоподъемники.
Однако они не эффективно используются при малых высотах водоподъема (15-20 м) и малых дебитов водоисточников (до 0,5 дм[3]с), повышая удельную металлоемкость и затраты энергии в 1,5-2 раза. Поэтому ленточный и шнуровой типы водоподъемников должны совершенствоваться и разрабатываться малогабаритные типоразмеры с высотой водоподъема до 15-20 м, универсальные (для шахтных и трубчатых колодцев), которые не требуют больших затрат при монтаже-демонтаже насосной части (без использования грузоподъемного автомобильного крана), а могли бы осуществляться вручную силами обслуживающего персонала.
На этом основании совершенствование проекта обводнения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника в Южном регионе Казахстана на примере Жамбылской области Меркенского района является актуальной проблемой.
Цель дипломного проекта. Совершенствование проекта обводнения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника на примере Жамбылской области, позволяющее повысить эффективность пастбищного водоснабжения из скважин и шахтных колодцев за счет снижения энергозатрат на 20-30 %, металлоемкости в 1,2-1,5 раза и эксплуатационных затрат на 30-50 %.
Объект исследования. Система обводнения пастбищ подземными водами с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника.
Задачи выполняемых работ:
- обоснование совершенствования проекта обводнения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника в соответствии с Водным Кодексом РК;
- выбор рациональной конструктивно-технологической схемы малогабаритного ленточного водоподъемника для подъема воды из подземных водоисточников - скважин и шахтных колодцев;
- расчет основных параметров малогабаритного ленточного водоподъемника для принятого проекта обводнения пастбищ;
- технико-экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта.
В дипломной работе использованы следующие исследования: аналитические, патентные, теоретические и экспериментальные, а также инженерные расчеты по определению исходных и основных параметров малогабаритного ленточного водоподъемника.
Годовой эффект от реализации дипломного проекта по расчетным данным составил 27,1...40,4 тыс.тенге.
1 Обоснование совершенствования проекта объединения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника в соответствии с Водным Кодексом
6.1 Характеристика объекта исследования по обводнению пастбищ
Исследуемый объект по совершенствованию проекта обводнения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника (на примере Жамбылской области Меркенского района) расположен в регионе Южного Казахстана. Жамбылская область характеризуется разнообразием природных условий. В области выделено 5 зон: пустынная, предгорная пустынно-степная, горная и низкогорная, высокогорная [1]. План землепользования Жамбылской области показан на рисунке 1.
Рисунок 1. План землепользования Жамбылской области
Пастбища Жамбылской области в основном расположены в пустынной и полупустынной и только небольшая часть - в горной и предгорной зонах, площадь которой составляет 8,4 млн.гектаров, из которых обводнено 7,3 млн.га.
В целом по Казахстану имеется 183 млн.га естественных пастбищ, в том числе в системе Министерства сельского хозяйства - 154,4 млн.га., пригодных для использования в сельском хозяйстве, из которых 80 % находятся в пустынной и сухостепной зонах с малым количеством осадков и поверхностных водоисточников [2,3,5].
Основная часть пастбищ по Жамбылской области и в целом по Казахстану обводняется подземными водами - скважинами и шахтными колодцами, которых по Жамбылской области построено соответственно около 400 скважин и 1000 шахтных колодцев.
На территории Жамбылской области по состоянию на 2001 г. было разведано 52 месторождений подземных вод эксплуатационными ресурсными запасами 197,2 м[3]с, по Южному Казахстану разведано 146 месторождений с эксплуатационными ресурсными запасами 296,1 м[3]с, а в целом по Казахстану разведано 623 месторождений подземных вод с ресурсными запасами 502,1 м[3]с.
Распределение разведанных эксплуатационных запасов подземных вод по целевому их назначению по Жамбылской области и по региону Южного Казахстана представлено в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что Жамбылской область имеет значительные эксплуатационные запасы подземных вод по сравнению с другими областями Южного региона (Кызылординской и Южно-Казахстанской), в том числе хозяйственно-питьевого назначения - 18,1 м[3]с, из них на обводнение пастбищ приходится около 38 %), т.е. перспективы обводнения пастбищ подземными водами обнадеживающие.
Таблица 1.
Распределение разведанных запасов подземных вод по целевому назначению
Регион, область
Коли-чество место-рождений
Разведанные эксплуатационные запасы по целевому назначению, м[3]с
Хозяйст-венно-питьевое водоснабжение (ХПВ)
Орошение земель (ОРЗ)
Производственно-техничес-кое водоснабжение (ПТВ)
Бальнеологические и минеральные воды (БМВ)
Всего
В т.ч. с минерализацией до 1 гдм[3]
1
2
3
4
5
6
7
8
Южный Казахстан
146
100,2
184,4
11,3
0,20
296,1
259,6
Алматинская
52
47,1
147,8
2,25
0,11
197,2
175,4
Жамбылская
39
18,1
27,5
5,8
0,03
51,46
49,2
Кызылординская
25
13,75
2,16
0,68
0,02
16,61
12,43
Южно-Казахстанская
30
21,3
7,0
2,5
0,04
30,8
22,5
Итого по РК
623
194,4
273,3
34,0
0,37
502,1
405,4
Процент обводнения пастбищ разными водоисточниками следующий: трубчатыми колодцами - 39,88 % площади; шахтными колодцами - 29,9 %, водопроводами - 0,74 %; каналами, каптажами и копанями - 10,91 %; водоналивными пунктами - 1,2 %; реками и ручьями - 12,2 %; родниками - 3,7 % и озерами - 1,4 % площади [2,3,5].
Однако наличие большого числа шахтных колодцев вызывает целесообразность их использования в ближайшие 20-30 лет. Поэтому создание новых перспективных и совершенствование существующих водоподъемников для пастбищных трубчатых и шахтных колодцев является важной народнохозяйственной задачей. Существенное влияние на создание конструкций пастбищных водоподъемников и их применение оказывают природно-хозяйственные факторы: сезонность использования пастбищ, температура окружающего воздуха, суточное водопотребление, параметры водоисточников: минерализация воды, содержание в воде абразивных частиц, дебит, динамический уровень и внутренний диаметр шахты.
Природно-хозяйственные и климатические условия Жамбылской области характеризуются большим разнообразием. Температура воздуха за теплый период (на летних и осенне-весенних пастбищах) изменяется в среднем от 18,6[0]С до 3,8[0]С, число дней с температурой выше 10[0] колеблется от 185 до 10. Количество осадков, выпадающих в течении года, составляет от 100 мм до 680 мм. Почва по своему составу имеет 18 разновидностей - это в основном песчаные, темно-каштановые, светло-серые, горно-луговые и другие [6,7,8].
Территория области подразделяется на пять природно-хозяйственных зон: высокогорная альпийских и субтропических лугов; горная садоводства, мясомолочного скотоводства и картофелеводства; горно-степная зерновых, кормовых, технических и овощных культур, садоводства и молочного скотоводства; предгорная пустынно-степная поливного земледелия и тонкорунного овцеводства; пустынная овцеводства.
Пастбищное содержание животных в Казахстане представляет сезонное использование массивов разной кормоемкости (скотоемкости) [9].
По данным В.Ф.Червинского [10] сезон использования пастбищ по Казахстану, в т.ч. по Жамбылской области составляет: зимой - 82...166 дней, летом - 60...122 дня, осенью - 71...90 дней и весной - 46...77 дней.
Площадь обводнения пастбищ трубчатыми и шахтными колодцами в зависимости от сезона их использования составляет: на летних пастбищах - 25,8 %, на осенне-весенних - 38,6 % и на зимних - 35,6 %.
Следовательно, работа водоподъемника - сезонная с периодом от 77 до 166 дней и нормативной загрузкой при семичасовом рабочем дне от 540 до 1160 часов. На пастбищах водоподъемно-силовое оборудование эксплуатируют, в основном, в неотапливаемых помещениях или под навесом, поэтому температура воздуха непосредственно влияет на условия его эксплуатации, особенно на силовое оборудование, находящееся на поверхности земли. На территории Жамбылской области максимальные температуры воздуха колеблются от 46[0]С на юге до 40...42[0]С на севере и северо-востоке, до 44[0]С на западе и 42...44[0]С в центральной части. Минимальные температуры колеблются: -35[0]С на юге, -45[0]С в центральной части и на севере и -30...-40[0]С на западе и северо-востоке [6,7].
С учетом этой температуры и технико-экономических соображений нормальная работа водоподъемника должна быть обеспечена без утепления в диапазоне температур окружающего воздуха 30[0]С; при более низких температурах необходимо специальное утепление.
Суточное водопотребление на пастбищах [11] зависит от периода использования пастбища, количества животных на одном водопойном пункте, норм водопотребления для животных и для собственных нужд обслуживающего персонала и служит одним из основных факторов в обосновании подачи водоподъемника.
Согласно Указаниям по проектированию сельскохозяйственного водоснабжения СН-2в 7-63 водопойный пункт на пастбище должен обслуживать не более 2000 голов овец или 250 голов крупного рогатого скота, или 250 лошадей.
При пастбищно-стойловом содержании животных в Казахстане овцы являются самым распространенным и емким потребителем воды с поголовья овец от 1000 до 2000 овец на одном водопойном пункте.
Среднесуточные нормы водопотребления сельскохозяйственных животных, рекомендованные Карешовым Х. [11] в условиях пастбищного водоснабжения Казахстана, приведены в таблице 2.
В соответствии с данными таблицы 2 и допустимого содержания животных на одном водопойном пункте, суточные водопотребления даны в таблице 3.
Таблица 2.
Рекомендуемые суточные нормы водопотребления сельскохозяйственных животных, дм[3]гол
Вид животных
Период использования пастбища
Летний
Весенне-осенний
Зимний
Крупный рогатый скот
50
40
30
Лошади
50
40
30
Овцы взрослые
8
5-6
3
Таблица 3.
Среднесуточное водопотребление животными в условиях пастбищного и сельскохозяйственного водоснабжения, м[3]
Вид животных
Период использования пастбища
Количество животных на одном водопойном пункте, гол. на пастбищах
250
1000
2000
Крупный рогатый скот
Летний
12,5
-
-
Весенне-осенний
10
-
-
Зимний
7,5
-
-
Лошади
Летний
12,5
-
-
Весенне-осенний
10
-
-
Зимний
7,5
-
-
Овцы
Летний
-
8
16
Весенне-осенний
-
6
12
Зимний
-
3
6
Овцы имеют минимальное водопотребление - 3 м[3] в зимний период и максимальное водопотребление - 16 м[3] в летний период, которое является обоснованием предела суточного водопотребления животными на одном водопойном пункте.
С учетом потребности воды на собственные нужды обслуживающего персонала (9...15) % [2], расчетное суточное водоснабжение составит: на естественных пастбищах - 3,3 м[3]...18,4 м[3], а с учетом полива приусадебных участков и выращиваемых потребителем сельскохозяйственных культур - до 36 м[3].
Наиболее существенными факторами, влияющими на долговечность работы насосов, являются минерализация воды и содержание в ней абразивных частиц. Первый фактор вызывает окисление деталей, особенно трущихся поверхностей, разрушения их и отложения на них осадков, второй - способствует абразивному износу трущихся поверхностей во время работы и заклинивание их при остановках. На основании Указаний по проектированию сельскохозяйственного водоснабжения [12] предельная минерализация и химический состав воды, допустимой для поения взрослых овец, составляют: сухого осадка до 5,0 гдм[3], содержания хлоридов и сульфатов - до 2,0 и 2,4 гдм[3] каждого, общая жидкость воды - до 45 мг.эквдм[3].
По минерализации воды на пастбищах трубчатые колодцы распределялись следующим образом: с содержанием до 3 гдм[3] - 79,8 %, от 3 гдм[3] до 7 гдм[3] - 17,4 % и свыше 7 гдм[3] - 2,8 %. Предельная минерализация составляет 15 гдм[3] при жесткости воды до 90 мг.эквдм[3] [3,5].
При минерализации воды до 15 гдм[3] должна быть обеспечена нормальная работа водоподъемников. Однако не все типы водоподъемников могут надежно работать при этой минерализации. Поэтому, с учетом применения водоподъемников и распределения водоисточников по уровню минерализации, приняты три их рациональных уровня: до 2 гдм[3] , 5 гдм[3] и 15 гдм[3] с вероятностью охвата трубчатых колодцев - до 59 %, 88 % и 100 % и шахтных - до 58 %, 92 % и 100 %.
В настоящее время в производстве нет пастбищных водоподъемников для подъема воды с минерализацией от 10 гдм[3] до 15 гдм[3] для всех высот водоподъема и от 2 гдм[3] до 15 гдм[3] - при высотах водоподъема более 50 м.
Вода в зависимости от содержания абразивных частиц условно классифицируется на пять групп [13], из которых две относятся к водоисточникам на пастбищах: а) чистая: вполне чистая - до 0,002 % частиц по массе, достаточно чистая - свыше 0,002 % до 0,02 %, условно чистая - свыше 0,02 % до 0,2 % частиц по массе и б) загрязненная - свыше 0,2 % до 2 % частиц по массе.
В условиях пастбищ вполне чистой воды нет, она начинается с достаточно чистой с содержанием абразивных частиц в пределах (0,01...1) % по массе, в основном, в виде мелко и тонкозернистых песков; количество таких водоисточников составляет около 24 % [2].
На основании представленных данных вода пастбищных водоисточников Казахстана разделена на три группы: до 0,02 %, до 0,1 % и до 1,0 %содержания абразивных частиц по массе с вероятностью охвата водоисточников соответственно до 76 %, 90 % и 100 %.
Для подъема воды с содержанием абразивных примесей от 0,5 % до 1 % пастбищных водоподъемников вообще нет, а от 0,02 % до 1 % - их нет для высоты водоподъема свыше 50 м.
Параметры водоисточников: дебит, динамический уровень и внутренний диаметр являются существенными, влияющими на обоснование параметров водоподъемников: подачи, высоты водоподъема и диаметров (поперечных габаритов) насосов и объема их применения.
В настоящее время на пастбищах Казахстана параметры водоисточников имеют следующие распределения [4]:
а) для трубчатых колодцев:
- дебит: до 0,18 дм[3]с - 1,53 %, (0,18...0,36) дм[3]с - 2,74 %, (0,36...0,50) дм[3]с - 2,13 %, (0,50...0,75) дм[3]с - 10,89 %, (0,75...1,0) дм[3]с - 11,62 %, (1,0...1,55) дм[3]с - 18,7 %, (1,5...2,0) дм[3]с - 10,92 %, (2,0...3,0) дм[3]с - 11,06 %, (3,0...4,0) дм[3]с - 13,06 %, (4,0...5,0) дм[3]с - 2,97 %, (5,0...7,5) дм[3]с - 8,03 %, (7,5...10,0) дм[3]с - 2,17 %, (10,0...10,23) дм[3]с - 4,23 %;
- динамический уровень: до 25 м - 34 %, до 50м - 64,35 %, до 80 м - 94,43 %, до 130 м - 98,7 %.
- условные диаметры обсадных труб: (114...140) мм - 11,1 %, 168 мм -47,5 %, 219 мм - 28,7 %, 237 мм - 12,7 %;
б) для шахтных колодцев:
- дебит: до 0,1 дм[3]с - 50,4 %, (0,1...0,2) дм[3]с - 28,4 %, (0,2...0,4) дм[3]с - 15,3 %, (0,4...0,8) дм[3]с - 3,3 %, более 0,8 дм[3]с - 2,6 %;
- рабочие объемы воды (высота столба воды): до 0,5 м[3] (0,6 м) - 9,6 %, (0,5...1,0) м[3] (0,6 м...1,3 м) - 20,6 %, (1,0...2,0) м[3] (1,3 м...2,6 м) - 32,5 %, (2,0...4,0) м[3] (2,6 м...5,2 м) - 29,0 %, более 4 м[3] (5,2 м) - 8,3 %;
- глубина до дна: до 10 м - 75,46 %, (10...20) м - 18,84 %, (30...40) м - 4,65 %, (40...80) м - 1,05 %;
- внутренний диаметр шахты - (0,9...1,1) м.
Из приведенного распределения параметров трубчатых и шахтных колодцев следует, что они, кроме внутреннего диаметра шахтного колодца, изменяются в широких диапазонах и поэтому выбор их оптимальных значений требует обоснования.
6.2 Существующие проекты обводнения пастбищ
Существующие проекты обводнения пастбищ для Казахстана разрабатывались специализированными проектными организациями Союзгипроводхоз Минводхоза СССР и Казгипроводхоз КазССР в период 70-х-80-х годов [3], в последующие годы они лишь уточнялись и совершенствовались.
Каждый проект включал в себя типовой водопойный пункт, разработанный по проекту ТП 820-145, и насосную установку (водоподъемник) необходимого типоразмера, преимущественно серийного производства промышленностью или рекомендованные водоподъемники машиноиспытательными станциями в серийное производство.
Типовые проекты разрабатывались как для подъема воды из скважин, так из шахтных колодцев [3], которые широко использовались для обводнения пастбищ, в том числе в исследуемой зоне - Жамбылской области.
Для обводнения пастбищ из скважин существуют два типа проекта, которые отличаются использованием в них разных типов насосных установок, один из которых оборудован погружными электронасосами типа ЭЦВ, другой - шнуровым водоподъемником ВШП - 50.
Типовые проекты для водоснабжения из шахтных колодцев были разработаны институтом Союзгипроводхоз Минводхоза СССР в 1981 г. под общим названием Простейшие типы водозаборов из подземных источников для водоснабжения сельского населения и их защита.
В состав этой серии вошли следующие типовые проекты шахтных колодцев, оборудованных механизированными водоподъемными установками [14]:
1. Шахтный колодец с ленточным водоподъемником ВЛМ-100М и защитным устройством от заражения в сельских районах.
2. Шахтный колодец с плавающим насосом и защитным устройством от заражения в сельских районах.
3. Шахтный колодец с винтовым водоподъемником 1 ВЭ-203 и защитным устройством от заражения в сельских районах.
В типовых проектах использовано водоподъемное оборудование, серийно выпускаемое промышленностью.
В данной серии типовых проектов разработана конструкция защиты колодцев от заражения.
Существующие проекты обводнения пастбищ из скважин даны на рисунке 2, где представлен водопойный пункт зимнего и летнего типа при скважине по типовому проекту ТП 820-145 с погружным электронасосом типа ЭЦВ 6-6,3-85.
Он состоит из трубчатого колодца (скважины) 1 глубиной 50 м, с обсадной трубой 168154 мм (6 дюймов). В скважину опущен на трубах погружной электронасос 2 с оголовком и арматурой. Над скважиной сооружено железобетонное здание 4 ограждения оголовка. В помещении поставлена печь 3 для обогрева в зимнее время. Воду в резервуар насос подает по трубе 50 мм. Питание насоса электроэнергией осуществляется от передвижной электростанции АБ-4-Т 400-13. Конструкция резервуара 6 для воды, водопойное корыто 10 и площадка 11 такие же, как и для шахтных колодцев.
Параметры насосной установки данного существующего проекта:
Техническая характеристика
Тип насосной установки ... ... ... ... ...
центробежный, погружной насос
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ...
6,3
Напор, м.вод.ст ... ... ... ... ... ... ... ...
85
Мощность электродвигателя, кВт...
2,8
Напряжение электросети, В ... ... ... ..
380
Общая масса, кг ... ... ... ... ... ... ... .
770
Аналогичный проект обводнения пастбищ из скважин был разработан с использованием шнурового водоподъемника ВШП - 50 А.
Параметры насосной установки данного существующего проекта:
Техническая характеристика
Тип насосной установки ... ... ... ... ... ... .. ... ...
шнуровой, водоподъемник
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ...
0,7-6,1
Высота водоподъема, м.вод.ст ... ... ... ... ... ... ... ...
до 50
Линейная скорость рабочего органа (шнура), мс..
2,8 - 4,8
Мощность двигателя, кВт ... ... ... ... ... ... ... ...
3,3
Габаритные размеры наземной части, мм ... ... ...
1650 Х 650 Х 900
Масса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
487
1 - скважина (трубчатый колодец); 2 - электронасос; 3 - печь обогрева; 4 - здание ограждения; 5 - смотровой люк; 6 - резервуар; 7 - грунтовая обсыпка; 8 - запорное устройство; 9 - труба для воды; 10 - корыто; 11 - отмостка площадки плитами; 12 - плиты резервуаров; 13 - электростанция.
Рисунок 2. Общий вид проекта обводнения пастбищ из скважин с использованием погружного электронасоса
Существующие проекты обводнения пастбищ из шахтных колодцев
Проект Шахтный колодец с ленточным водоподъемником ВЛМ - 100М и защитным устройством от заражения в сельских районах аналогичен проекту обводнения пастбищ из скважин. Он состоит из водоподъемного пункта зимнего типа, спроектированного по ттиповому проекту ТП 820-145, шахтного колодца диаметром 1 м и глубиной 30 м и ленточного водоподъемника ВЛМ-100 для подъема воды из колодца.
Над колодцем установлена опора на которой закреплен водоподъемник ВЛМ - 100 с двигателем ЗИД-4,5. Над оборудованием спроектировано здание с печным обогревом помещения в холодное время года (на зимних и осенних пастбищах). Безнапорный слив воды осуществляют по подающей трубе диаметром 50 мм, длиной 5 м и уклоном 0,02, проложенной над землей к запасному резервуару. Резервуар представляет собой два монолитных железобетонных резервуара квадратного сечения (в плане) емкостью 3 м[3] каждый. Сверху устроены железобетонные смотровые люки, а резервуар обсыпан грунтом с укреплением откосов железобетонными плитами. Из резервуара выходит отводная труба с запорным устройством в виде запускаемого на канате гибкого рукава. Труба над землей проходит к водопойному корыту длиной 20 м, которая состоит из отдельных железобетонных лотков полукруглого сечения диаметром 50 см, длиной 2 м каждый, на опорах, практикуется замена их асбоцементными трубами распиленными вдоль. Корыта не имеют промежуточных перегородок, водопойная площадка выложена железобетонными плитами с водоотводящей канавой.
Параметры водоподъемника данного существующего проекта:
Техническая характеристика
Тип водоподъемника ... ... ... ... ... . ... ... ...
ленточный
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... .
до 5
Высота водоподъема, м ... ... ... ... ... ... ... ...
до 50
Мощность двигателя, кВт ... ... ... ... ... ... .
3,3
Частота вращения ведущего шкива водоподъемника, мин ... ... ... ... ... ... ... ..
255...400
Габаритные размеры наземной части, мм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1770х640х760
Масса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
230
Проекты: 1. Шахтный колодец с плавающим насосом и защитным устройством от заражения в сельских районах; 2. Шахтный колодец с винтовым водоподъемником 1 ВЭ-2030 и защитным устройством от заражения в сельских районах. Они аналогичны проекту обводнения пастбищ из шахтных колодцев с ленточным водоподъемником ВЛМ-100, отличаются лишь типом принятых в них насосов и соответственно переходной рамой креплением их к оголовку колодца, монтажом и демонтажом, эксплуатацией и техобслуживанием.
Ниже приводим технические характеристики используемых насосных установок.
Техническая характеристика плавающего насоса ППН-25
Тип насоса ... ... ... ... ... ... ... . ... ...
центробежный
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ...
1,8 - 7,2
Напор, м.вод.ст ... ... ... ... ... ... ... ...
до 25
Мощность двигателя, кВт ... ... ... ... .
1,0
Напряжение электросети, В ... ... ... ...
220380
Габаритные размеры, мм ... ... ... ... ..
1000х700х700
Масса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ..
60
Техническая характеристика винтового водоподъемника 1В-203
Тип насоса ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... .
винтовой
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... .
3,5 - 5
Напор, м.вод.ст ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
до 30
Число оборотов насоса, мин[-1] ... ... ... ... ... .
500
Мощность электродвигателя, кВт ... ... ... ...
1,0
Напряжение электросети, В ... ... ... ... ... ...
380
Габаритные размеры наземной части, мм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
950х500х520
Масса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
450
Таким образом, из обзора работ установлено, что имелось пять существующих проектов для подъема воды из скавжин и три - из шахтных колодцев, которые в основном отличались использованными в них насосными установками и основными параметрами по подаче и высоте водоподъема.
6.3 Направление исследования и решаемые задачи в соответствии с Водным Кодексом РК
На основании анализа состояния существующих проектов обводнения пастбищ в целом по Республике Казахстан и по исследуемой зоне установлено, что существует преимущественно четыре направления по типу используемых насосных установок для подъема воды из подземных водоисточников в целях обводнения пастбищ:
oo центробежные погружные насосы (производители Казахстан, Россия, Германия и др.);
oo центробежные плавающие насосы (производители Россия);
oo шнуровые и ленточные водоподъемники (производители Казахстан);
oo винтовые водоподъемники (производители Россия).
Каждое направление имеет свои достоинства и недостатки:
oo первое направление - центробежные (погружные) насосы имеют большой типоразмерный ряд по напору и диаметру, позволяющие покрывать все высоты водоподъема скважин, могут использоваться круглогодично, однако применение их ограничено по минерализации воды (до 2 гдм3) и по содержанию воде твердых частиц (песка) - до 0,02 % по массе, ограничено их применение - не пригодны для шахтных колодцев;
oo второе направление - центробежные плавающие насосы имеют простоту монтажа и демонтажа насоса во внутрь колодца, не требующих подъемного крана, достаточную подачу и напор для пастбищных условий, однако применение их ограничено - не пригодны для скважин, привод лишь от электросети;
oo третье направление - шнуровые и ленточные водоподъемники просты по конструкции, могут использоваться при более повышенной минерализации воды (до 5 гдм3) и содержание песка в воде до 0,5 % по массе, имеют достаточную подачу и высоту водоподъема для пастбищных условий, однако шнуровой водоподъемник имеет большую металлоемкость (до 487 кг), труден в монтаже (нужен автомобильный кран), ленточный ВЛМ-100, не может использоваться для скважин из-за большого габарита опускаемого блок-шкива (320 мм);
oo четвертое направление - винтовые водоподъемники имеют достаточную подачу и напор для пастбищных условий, однако насос сложен в изготовлении имеет большую металлоемкость (450 кг), труден в монтаже и демонтаже (требует автомобильного крана), не может использоваться для скважин из-за большого габарита насосной части (500 мм), опускаемой в колодец.
В дипломной работе предлагается использовать третье направление - шнуровые и ленточные водоподъемники, которое при устранении отмеченных недостатков будет отвечать поставленной цели дипломного проекта и как наиболее эффективное для исследуемой зоны.
Поставлены следующие решаемые задачи в соответствии с Водным Кодексом РК:
1. Обоснование совершенствования проекта обводнения пастбищ с использованием Водного Кодекса.
2. Выбор рациональной конструктивно-технологической схемы малогабаритного ленточного водоподъемника для подъема воды из подземных водоисточников - скважин и шахтных колодцев.
3. Расчет основных параметров малогабаритного ленточного водоподъемника для принятого проекта обводнения пастбищ.
4. Технико-экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта.
Решаемые задачи в проекте должны соответствовать следующим требованиям Водного Кодекса РК [1]:
1. Использование основных понятий в соответствии со статьей 1.
2. Поддержание экологически безопасного и экономически оптимального уровня водопользования и охраны водного фонда, водоснабжения для сохранения и улучшения жизненных условий населения и окружающей среды (Статья 3).
3. Соблюдение принципов водного законодательства РК по рациональному водопользованию с освоением современных технологий, позволяющих сократить водозабор воды и снизить вредное воздействие вод (Статья 9 и 10).
4. Использование подземных водных объектов совместного и обособленного пользования и соблюдения права пользования водными объектами (Статьи 13,17,18 и 22).
5. Собственники водохозяйственных сооружений несут ответственность за их безопасное техническое состояние в соответствии с законами РК (Статья 32).
6. В случае нарушения водного законодательства РК, собственник по судебному иску возмещает ущерб, нанесенный государству (Статья 40).
... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Казахский национальный аграрный университет
Кафедра Водные ресурсы и мелиорация
Кырмыш Б.Д
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Проект повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области
5В080500 - Водные ресурсы и водопользование
Алматы 2018
Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан
Казахский национальный аграрный университет
Факультет Гидротехника, мелиорация и бизнес
Кафедра Водные ресурсы и мелиорация
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
на тему: Проект повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области
Объем, стр._______
Количество чертежей
и иллюстрационных материалов __
Приложений ____
Выполнил (а) Кырмыш Балжан
Допущена к защите _________________2018 г.
Заведующий кафедрой _________________ Саркынов Е.
([подпись)] (Ф.И.О.)
Руководитель _________________ Яковлев А.А.
([подпись)] (Ф.И.О.)
Консультанты по специальным разделам:
______1__________ _______________ Жакупова Ж.З.
(раздел) (подпись) (Ф.И.О)
Нормоконтроль _______________ Ануарбеков К.К.
(подпись) (Ф.И.О)
Рецензент _________________ Омаров Р. А.
(подпись) (Ф.И.О.)
АЛМАТЫ 2018 г.
Казахский национальный аграрный университет
Факультет Гидротехника, мелиорация и бизнес
Кафедра Водные ресурсы и мелиорация
Специальность 5В080500 - Водные ресурсы и водопользование
ЗАДАНИЕ
на выполнение дипломного проекта (работы)
Студенту Кырмыш Балжан
Тема проекта (работы) Проект повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области
утверждена приказом по университету №____ от _______________2017 г.
Срок сдачи законченного проекта (работы) _22___мая____2018 г.
Исходные данные к проекту (работе): план землепользования Жамбылской области; количество пастбищ, в том числе обводняемых подземными водами - шахтными и трубчатыми колодцами; водоисточники обводнения пастбищ и их основные параметры: количество шахтных и трубчатых колодцев, распределение по дебиту, высоте водоподъема, внутреннему диаметру, глубине до дна и минерализации воды; основные отметки рельефа; количество крестьянских и фермерских хозяйств в области, их основное напрвление деятельности; основные потребители в хозяйствах: вид животных, количество на одном водопойном пункте; существующие проекты обводнения пастбищ исследуемого объекта с использованием вида водоисточника (подземных и наземных) и насосных установок: назначение проекта, площадь обводнения, исходные и технические параметры используемой насосной установки, обеспеченность гидротехническими сооружениями и другим оборудованием..
Перечень подлежащих разработке в дипломном проекте (работе) вопросов:
1. Обоснование проекта повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области в соответствии с водным Кодексом.
2. Выбор и обоснование технологий и водоподъемно-технических средств для эффективного автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств исследуемой зоны .
3. Обоснование методики и расчет водозабора проекта водоснабжения типового хозяйства на примере погружного электронасоса типа ЭЦВ.
4. Технико-экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта.
Перечень графического материала (при необходимости):
1. Основные сведения о дипломном проекте (тема, цель, объект исследования и задачи выполняемых работ).
2. План землепользования Жамбылской области с обводняемой площадью пастбищ подземными водоисточниками.
3. Графики распределения скважин Жамбылской области по высоте водоподъема и дебиту.
4. Рекомендуемые проектом водоподъемно-технические средства для повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств исследованного объекта.
5. Общий вид варианта проекта автономного водоснабжения на примере погружного электронасоса типа ЭЦВ и типового водопойного пункта.
6. Технико-экономические показатели эффективности предложенного дипломного проекта.
Рекомендуемая основная литература: 1. Смагин В.Н. и др. Курсовое и дипломное проектирование по сх-ному водоснабжению. - М.: Агропромиздат, 1990. - 330 с.
2. Луговский М.В. и др. Средства механизации и основы расчета сельскохозяйственного водоснабжения. М.: Машиностроение, 1969. - 263с.
3. Усаковский В.М. Водоснабжение и водоотведение в сх-ве. - М.: Колос, 2002. - 328 с.
4. Смоляр В.А. и др. Водные ресурсы Казахстана (подземные и поверхностные воды, современное состояние) Справочник. Алматы: НИЦ Ғылым, 2002. - 596 с.
5. Каплан Р.М., Яковлев А.А. Мехаизация водоснабжения на пастбищах. - Алма-Ата: Кайнар, 1986. - 184с.
6. Яковлев А.А., Нестеров Е.Б., Саркынов Е. Механизация водоснабжения сельхозформирований АПК в рыночных условиях Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана: Журнал №12.-Алматы, 2004.-С.61-62
7. Отчет о НИР (заключительный) Разработать технические средства механизации водообеспечения фермерских хозяйств. КазНИИМЭСХ № гос.рег.0197РК01087. Руководитель - Яколвев А.А. - Алматы, 2000, - 195 с.
8. Каплан Р.М., Яковлев А.А. О современных и перспективных водоподъемных агрегатах для шахтных и трубчатых колодцев пастбищ Казахской ССР - Алма-Ата: Кайнар, 1981. - 24с.
Консультанты по специальным разделам проекта (работы)
Раздел
Консультант
Сроки
Подпись
1
Жакупова Ж.З.
24.04.2018
Заведующий кафедрой _____________ Саркынов Е.С.
(подпись) (Ф.И.О.)
Руководитель дипломного проекта (работы) __________ Яковлев А.А.
(подпись) (Ф.И.О.)
Задание принял
к исполнению, студент _23____10_____2017 г. ___ Кырмыш Б.
(подпись, Ф.И.О.)
График
выполнения дипломного проекта
№ пп
Перечень разделов и разрабатываемых вопросов
Сроки представления руководителю
Примечание
1.
Обоснование проекта повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области в соответствии с водным Кодексом
29.03.2018 г.
2
Выбор и обоснование технологий и водоподъемно-технических средств для эффективного автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств исследуемой зоны
18.04.2018
3
Обоснование методики и расчет водозабора проекта водоснабжения типового хозяйства на примере погружного электронасоса типа ЭЦВ
28.04.2018
4
Технико-экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта
10.05.2018
Заведующий кафедрой _____________ Саркынов Е.С.
(подпись) (Ф.И.О.)
Руководитель дипломного проекта (работы) __________ Яковлев А.А.
(подпись) (Ф.И.О.)
Задание принял
к исполнению, студент ________________2017 г. Кырмыш Б.
[(подпись, Ф.И.О.)]
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1
1
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ОРОШЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ... ...
4
1.1
Характеристика объекта исследования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4
1.2
Состояние системы орошения земельных участков для возделывания сельскохозяйственных культур ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
8
1.3
Направление исследования и решаемой задачи в соответствии с Водным Кодексом РК ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
12
1.4
Обоснование технологии и технических средств подачи воды на орошение земельных участков хозяйств Жамбылской области ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
15
1.5
Мероприятия по охране окружающей среды ... ... ... ... ... ... ... .. ...
20
2
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИНЯТОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ОРОШЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ИЗ ВОДОНАКОПИТЕЛЬНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВОДОЁМА ... ..
21
2.1
Методика расчета основных параметров принятой технологии подачи воды на орошение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
21
2.2
Обоснование параметров водонакопительно-распределительного водоёма ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
24
2.3
Гидротехническое исполнение водонакопительно-распределительного водоёма ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
27
2.4
Характеристика водонакопительно-распределительного водоёма ... ...
30
3
РАСЧЕТ САМОТЕЧНОГО И НАПОРНОГО ВОДОВОДОВ ДЛЯ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ОРОШЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ... ... .
39
3.1
Расчет самотечного водовода для подачи воды на орошение земельных участков ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
39
3.2
Расчет напорного водовода для подачи воды на орошение труднодоступных земельных участков ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
46
3.3
Производство монтажных работ. Эксплуатация, техника безопасности и экологическое воздействие на окружающую среду ... ... ... ... ... ...
49
4
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛОЖЕННОГО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
54
4.1
Выбор методики обоснования эффективности проекта ... ... ... ... ... .
54
4.2
Исходные данные для расчета эффективности проекта ... ... ... ... ... .
57
4.3
Расчет экономической эффективности проекта ... ... ... ... ... ... ... ...
58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ... ... ... ... ... ... . ... .
68
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Затраты на реализацию проекта ... ... ... ... ... ... .
71
Аңдатпа
Annotation
Введение
Актуальность. В Казахстане в условиях рыночных отношений приоритетность развития сельских территорий, в том числе обводнения пастбищ, не возможна без должного функционирования водохозяйственных комплексов и автономных водохозяйственных систем по обеспечению питьевой водой гарантированного качества поселков, крестьянских и фермерских хозяйств и других потребителей АПК. Решению проблемы водоснабжения села и обводнения пастбищ будет способствовать принятый в 2003г. правительством Водный кодекс РК и утвержденная отраслевая программа Питьевая вода [1].
Республика Казахстан имеет хорошие условия для производства животноводческой продукции с использованием естественных пастбищ, площадь которых составляет 183 миллиона гектаров, из них в системе Министерства сельского хозяйства - 154,4 миллиона гектаров, в том числе в Жамбылской области - 4821,6 тыс.га [2].
Основными производителями животноводческой продукции в Республике Казахстан являются сельскохозяйственные формирования, в том числе, фермерские и крестьянские хозяйства, которых в настоящее время насчитывается более 170 тыс.
Водоснабжение фермерских и крестьянских хозяйств осуществляется за счет подземных вод - шахтных и трубчатых колодцев в объеме 69,8 % и наземными водами - речками, каналами, озерами, родничками, водоналивными пунктами примерно около 30 %.
При ведении пастбищного животноводства наиболее доступными видами водообеспечения, не требующих больших затрат, являются наземные водоисточники, однако не всегда они экологически чисты и требуют для улучшения качества воды очистительных сооружений, кроме того их недостаточно, чтобы удовлетворить всех потребителей.
В настоящее время в силу экономических условий поголовье скота фермерских и крестьянских хозяйств сосредоточено вокруг населенных пунктов и открытых водоисточников, что значительно увеличивает нагрузку на ограниченную территорию пастбищ (около 30 миллионов гектаров ), 50 % которой в различной степени деградировано.
Проблема водообеспечения фермерских (крестьянских) хозяйств должна решаться в сочетании рационального использования водных ресурсов, сохранения кормовых угодий и не оказывать вредного влияния на экологию окружающей среды.
Наиболее перспективными экологически чистыми являются водоисточники подземные - шахтные и трубчатые колодцы (около 31 и 28 тыс.шт. по Республике и около 1,0 и 0,4 тыс.шт. по Жамбылской области), из которых последние имеют предпочтение. Однако шахтные и трубчатые колодцы требуют механизации водоподъема. На эти водоисточники в основном должна быть направлена механизация водоснабжения фермерских и крестьянских хозяйств и следовательно направление исследований по совершенствованию перспективных существующих проектов обводнения пастбищ с использованием прогрессивных материалов и энергосберегающих технологий водоподъема.
Для механизации пастбищного водоснабжения в Республике Казахстан в основном используют серийно выпускаемые водоподъемники у нас, в странах СНГ, и за рубежом: для шахтных колодцев - ленточные ВМЛ-100 (75,5 %) и шнуровые ВШП-50 (13 %), а также ветроводоподъемники с поршневым насосом (4 %); для скважин - шнуровые ВШП-50 (42,4 %), воздушные (эрлифты) ВВЛ-3-50 (7 %) и электропогружные насосы (22 %) [3,4,5].
Для механизации водоподъема из шахтных и трубчатых колодцев наиболее перспективными водоподъемниками для высот водоподъема до 30 м останутся ленточные и шнуровые водоподъемники.
Однако они не эффективно используются при малых высотах водоподъема (15-20 м) и малых дебитов водоисточников (до 0,5 дм[3]с), повышая удельную металлоемкость и затраты энергии в 1,5-2 раза. Поэтому ленточный и шнуровой типы водоподъемников должны совершенствоваться и разрабатываться малогабаритные типоразмеры с высотой водоподъема до 15-20 м, универсальные (для шахтных и трубчатых колодцев), которые не требуют больших затрат при монтаже-демонтаже насосной части (без использования грузоподъемного автомобильного крана), а могли бы осуществляться вручную силами обслуживающего персонала.
На этом основании совершенствование проекта обводнения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника в Южном регионе Казахстана на примере Жамбылской области Меркенского района является актуальной проблемой.
Цель дипломного проекта. Совершенствование проекта обводнения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника на примере Жамбылской области, позволяющее повысить эффективность пастбищного водоснабжения из скважин и шахтных колодцев за счет снижения энергозатрат на 20-30 %, металлоемкости в 1,2-1,5 раза и эксплуатационных затрат на 30-50 %.
Объект исследования. Система обводнения пастбищ подземными водами с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника.
Задачи выполняемых работ:
- обоснование совершенствования проекта обводнения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника в соответствии с Водным Кодексом РК;
- выбор рациональной конструктивно-технологической схемы малогабаритного ленточного водоподъемника для подъема воды из подземных водоисточников - скважин и шахтных колодцев;
- расчет основных параметров малогабаритного ленточного водоподъемника для принятого проекта обводнения пастбищ;
- технико-экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта.
В дипломной работе использованы следующие исследования: аналитические, патентные, теоретические и экспериментальные, а также инженерные расчеты по определению исходных и основных параметров малогабаритного ленточного водоподъемника.
Годовой эффект от реализации дипломного проекта по расчетным данным составил 27,1...40,4 тыс.тенге.
1 Обоснование совершенствования проекта объединения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника в соответствии с Водным Кодексом
6.1 Характеристика объекта исследования по обводнению пастбищ
Исследуемый объект по совершенствованию проекта обводнения пастбищ с использованием малогабаритного ленточного водоподъемника (на примере Жамбылской области Меркенского района) расположен в регионе Южного Казахстана. Жамбылская область характеризуется разнообразием природных условий. В области выделено 5 зон: пустынная, предгорная пустынно-степная, горная и низкогорная, высокогорная [1]. План землепользования Жамбылской области показан на рисунке 1.
Рисунок 1. План землепользования Жамбылской области
Пастбища Жамбылской области в основном расположены в пустынной и полупустынной и только небольшая часть - в горной и предгорной зонах, площадь которой составляет 8,4 млн.гектаров, из которых обводнено 7,3 млн.га.
В целом по Казахстану имеется 183 млн.га естественных пастбищ, в том числе в системе Министерства сельского хозяйства - 154,4 млн.га., пригодных для использования в сельском хозяйстве, из которых 80 % находятся в пустынной и сухостепной зонах с малым количеством осадков и поверхностных водоисточников [2,3,5].
Основная часть пастбищ по Жамбылской области и в целом по Казахстану обводняется подземными водами - скважинами и шахтными колодцами, которых по Жамбылской области построено соответственно около 400 скважин и 1000 шахтных колодцев.
На территории Жамбылской области по состоянию на 2001 г. было разведано 52 месторождений подземных вод эксплуатационными ресурсными запасами 197,2 м[3]с, по Южному Казахстану разведано 146 месторождений с эксплуатационными ресурсными запасами 296,1 м[3]с, а в целом по Казахстану разведано 623 месторождений подземных вод с ресурсными запасами 502,1 м[3]с.
Распределение разведанных эксплуатационных запасов подземных вод по целевому их назначению по Жамбылской области и по региону Южного Казахстана представлено в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что Жамбылской область имеет значительные эксплуатационные запасы подземных вод по сравнению с другими областями Южного региона (Кызылординской и Южно-Казахстанской), в том числе хозяйственно-питьевого назначения - 18,1 м[3]с, из них на обводнение пастбищ приходится около 38 %), т.е. перспективы обводнения пастбищ подземными водами обнадеживающие.
Таблица 1.
Распределение разведанных запасов подземных вод по целевому назначению
Регион, область
Коли-чество место-рождений
Разведанные эксплуатационные запасы по целевому назначению, м[3]с
Хозяйст-венно-питьевое водоснабжение (ХПВ)
Орошение земель (ОРЗ)
Производственно-техничес-кое водоснабжение (ПТВ)
Бальнеологические и минеральные воды (БМВ)
Всего
В т.ч. с минерализацией до 1 гдм[3]
1
2
3
4
5
6
7
8
Южный Казахстан
146
100,2
184,4
11,3
0,20
296,1
259,6
Алматинская
52
47,1
147,8
2,25
0,11
197,2
175,4
Жамбылская
39
18,1
27,5
5,8
0,03
51,46
49,2
Кызылординская
25
13,75
2,16
0,68
0,02
16,61
12,43
Южно-Казахстанская
30
21,3
7,0
2,5
0,04
30,8
22,5
Итого по РК
623
194,4
273,3
34,0
0,37
502,1
405,4
Процент обводнения пастбищ разными водоисточниками следующий: трубчатыми колодцами - 39,88 % площади; шахтными колодцами - 29,9 %, водопроводами - 0,74 %; каналами, каптажами и копанями - 10,91 %; водоналивными пунктами - 1,2 %; реками и ручьями - 12,2 %; родниками - 3,7 % и озерами - 1,4 % площади [2,3,5].
Однако наличие большого числа шахтных колодцев вызывает целесообразность их использования в ближайшие 20-30 лет. Поэтому создание новых перспективных и совершенствование существующих водоподъемников для пастбищных трубчатых и шахтных колодцев является важной народнохозяйственной задачей. Существенное влияние на создание конструкций пастбищных водоподъемников и их применение оказывают природно-хозяйственные факторы: сезонность использования пастбищ, температура окружающего воздуха, суточное водопотребление, параметры водоисточников: минерализация воды, содержание в воде абразивных частиц, дебит, динамический уровень и внутренний диаметр шахты.
Природно-хозяйственные и климатические условия Жамбылской области характеризуются большим разнообразием. Температура воздуха за теплый период (на летних и осенне-весенних пастбищах) изменяется в среднем от 18,6[0]С до 3,8[0]С, число дней с температурой выше 10[0] колеблется от 185 до 10. Количество осадков, выпадающих в течении года, составляет от 100 мм до 680 мм. Почва по своему составу имеет 18 разновидностей - это в основном песчаные, темно-каштановые, светло-серые, горно-луговые и другие [6,7,8].
Территория области подразделяется на пять природно-хозяйственных зон: высокогорная альпийских и субтропических лугов; горная садоводства, мясомолочного скотоводства и картофелеводства; горно-степная зерновых, кормовых, технических и овощных культур, садоводства и молочного скотоводства; предгорная пустынно-степная поливного земледелия и тонкорунного овцеводства; пустынная овцеводства.
Пастбищное содержание животных в Казахстане представляет сезонное использование массивов разной кормоемкости (скотоемкости) [9].
По данным В.Ф.Червинского [10] сезон использования пастбищ по Казахстану, в т.ч. по Жамбылской области составляет: зимой - 82...166 дней, летом - 60...122 дня, осенью - 71...90 дней и весной - 46...77 дней.
Площадь обводнения пастбищ трубчатыми и шахтными колодцами в зависимости от сезона их использования составляет: на летних пастбищах - 25,8 %, на осенне-весенних - 38,6 % и на зимних - 35,6 %.
Следовательно, работа водоподъемника - сезонная с периодом от 77 до 166 дней и нормативной загрузкой при семичасовом рабочем дне от 540 до 1160 часов. На пастбищах водоподъемно-силовое оборудование эксплуатируют, в основном, в неотапливаемых помещениях или под навесом, поэтому температура воздуха непосредственно влияет на условия его эксплуатации, особенно на силовое оборудование, находящееся на поверхности земли. На территории Жамбылской области максимальные температуры воздуха колеблются от 46[0]С на юге до 40...42[0]С на севере и северо-востоке, до 44[0]С на западе и 42...44[0]С в центральной части. Минимальные температуры колеблются: -35[0]С на юге, -45[0]С в центральной части и на севере и -30...-40[0]С на западе и северо-востоке [6,7].
С учетом этой температуры и технико-экономических соображений нормальная работа водоподъемника должна быть обеспечена без утепления в диапазоне температур окружающего воздуха 30[0]С; при более низких температурах необходимо специальное утепление.
Суточное водопотребление на пастбищах [11] зависит от периода использования пастбища, количества животных на одном водопойном пункте, норм водопотребления для животных и для собственных нужд обслуживающего персонала и служит одним из основных факторов в обосновании подачи водоподъемника.
Согласно Указаниям по проектированию сельскохозяйственного водоснабжения СН-2в 7-63 водопойный пункт на пастбище должен обслуживать не более 2000 голов овец или 250 голов крупного рогатого скота, или 250 лошадей.
При пастбищно-стойловом содержании животных в Казахстане овцы являются самым распространенным и емким потребителем воды с поголовья овец от 1000 до 2000 овец на одном водопойном пункте.
Среднесуточные нормы водопотребления сельскохозяйственных животных, рекомендованные Карешовым Х. [11] в условиях пастбищного водоснабжения Казахстана, приведены в таблице 2.
В соответствии с данными таблицы 2 и допустимого содержания животных на одном водопойном пункте, суточные водопотребления даны в таблице 3.
Таблица 2.
Рекомендуемые суточные нормы водопотребления сельскохозяйственных животных, дм[3]гол
Вид животных
Период использования пастбища
Летний
Весенне-осенний
Зимний
Крупный рогатый скот
50
40
30
Лошади
50
40
30
Овцы взрослые
8
5-6
3
Таблица 3.
Среднесуточное водопотребление животными в условиях пастбищного и сельскохозяйственного водоснабжения, м[3]
Вид животных
Период использования пастбища
Количество животных на одном водопойном пункте, гол. на пастбищах
250
1000
2000
Крупный рогатый скот
Летний
12,5
-
-
Весенне-осенний
10
-
-
Зимний
7,5
-
-
Лошади
Летний
12,5
-
-
Весенне-осенний
10
-
-
Зимний
7,5
-
-
Овцы
Летний
-
8
16
Весенне-осенний
-
6
12
Зимний
-
3
6
Овцы имеют минимальное водопотребление - 3 м[3] в зимний период и максимальное водопотребление - 16 м[3] в летний период, которое является обоснованием предела суточного водопотребления животными на одном водопойном пункте.
С учетом потребности воды на собственные нужды обслуживающего персонала (9...15) % [2], расчетное суточное водоснабжение составит: на естественных пастбищах - 3,3 м[3]...18,4 м[3], а с учетом полива приусадебных участков и выращиваемых потребителем сельскохозяйственных культур - до 36 м[3].
Наиболее существенными факторами, влияющими на долговечность работы насосов, являются минерализация воды и содержание в ней абразивных частиц. Первый фактор вызывает окисление деталей, особенно трущихся поверхностей, разрушения их и отложения на них осадков, второй - способствует абразивному износу трущихся поверхностей во время работы и заклинивание их при остановках. На основании Указаний по проектированию сельскохозяйственного водоснабжения [12] предельная минерализация и химический состав воды, допустимой для поения взрослых овец, составляют: сухого осадка до 5,0 гдм[3], содержания хлоридов и сульфатов - до 2,0 и 2,4 гдм[3] каждого, общая жидкость воды - до 45 мг.эквдм[3].
По минерализации воды на пастбищах трубчатые колодцы распределялись следующим образом: с содержанием до 3 гдм[3] - 79,8 %, от 3 гдм[3] до 7 гдм[3] - 17,4 % и свыше 7 гдм[3] - 2,8 %. Предельная минерализация составляет 15 гдм[3] при жесткости воды до 90 мг.эквдм[3] [3,5].
При минерализации воды до 15 гдм[3] должна быть обеспечена нормальная работа водоподъемников. Однако не все типы водоподъемников могут надежно работать при этой минерализации. Поэтому, с учетом применения водоподъемников и распределения водоисточников по уровню минерализации, приняты три их рациональных уровня: до 2 гдм[3] , 5 гдм[3] и 15 гдм[3] с вероятностью охвата трубчатых колодцев - до 59 %, 88 % и 100 % и шахтных - до 58 %, 92 % и 100 %.
В настоящее время в производстве нет пастбищных водоподъемников для подъема воды с минерализацией от 10 гдм[3] до 15 гдм[3] для всех высот водоподъема и от 2 гдм[3] до 15 гдм[3] - при высотах водоподъема более 50 м.
Вода в зависимости от содержания абразивных частиц условно классифицируется на пять групп [13], из которых две относятся к водоисточникам на пастбищах: а) чистая: вполне чистая - до 0,002 % частиц по массе, достаточно чистая - свыше 0,002 % до 0,02 %, условно чистая - свыше 0,02 % до 0,2 % частиц по массе и б) загрязненная - свыше 0,2 % до 2 % частиц по массе.
В условиях пастбищ вполне чистой воды нет, она начинается с достаточно чистой с содержанием абразивных частиц в пределах (0,01...1) % по массе, в основном, в виде мелко и тонкозернистых песков; количество таких водоисточников составляет около 24 % [2].
На основании представленных данных вода пастбищных водоисточников Казахстана разделена на три группы: до 0,02 %, до 0,1 % и до 1,0 %содержания абразивных частиц по массе с вероятностью охвата водоисточников соответственно до 76 %, 90 % и 100 %.
Для подъема воды с содержанием абразивных примесей от 0,5 % до 1 % пастбищных водоподъемников вообще нет, а от 0,02 % до 1 % - их нет для высоты водоподъема свыше 50 м.
Параметры водоисточников: дебит, динамический уровень и внутренний диаметр являются существенными, влияющими на обоснование параметров водоподъемников: подачи, высоты водоподъема и диаметров (поперечных габаритов) насосов и объема их применения.
В настоящее время на пастбищах Казахстана параметры водоисточников имеют следующие распределения [4]:
а) для трубчатых колодцев:
- дебит: до 0,18 дм[3]с - 1,53 %, (0,18...0,36) дм[3]с - 2,74 %, (0,36...0,50) дм[3]с - 2,13 %, (0,50...0,75) дм[3]с - 10,89 %, (0,75...1,0) дм[3]с - 11,62 %, (1,0...1,55) дм[3]с - 18,7 %, (1,5...2,0) дм[3]с - 10,92 %, (2,0...3,0) дм[3]с - 11,06 %, (3,0...4,0) дм[3]с - 13,06 %, (4,0...5,0) дм[3]с - 2,97 %, (5,0...7,5) дм[3]с - 8,03 %, (7,5...10,0) дм[3]с - 2,17 %, (10,0...10,23) дм[3]с - 4,23 %;
- динамический уровень: до 25 м - 34 %, до 50м - 64,35 %, до 80 м - 94,43 %, до 130 м - 98,7 %.
- условные диаметры обсадных труб: (114...140) мм - 11,1 %, 168 мм -47,5 %, 219 мм - 28,7 %, 237 мм - 12,7 %;
б) для шахтных колодцев:
- дебит: до 0,1 дм[3]с - 50,4 %, (0,1...0,2) дм[3]с - 28,4 %, (0,2...0,4) дм[3]с - 15,3 %, (0,4...0,8) дм[3]с - 3,3 %, более 0,8 дм[3]с - 2,6 %;
- рабочие объемы воды (высота столба воды): до 0,5 м[3] (0,6 м) - 9,6 %, (0,5...1,0) м[3] (0,6 м...1,3 м) - 20,6 %, (1,0...2,0) м[3] (1,3 м...2,6 м) - 32,5 %, (2,0...4,0) м[3] (2,6 м...5,2 м) - 29,0 %, более 4 м[3] (5,2 м) - 8,3 %;
- глубина до дна: до 10 м - 75,46 %, (10...20) м - 18,84 %, (30...40) м - 4,65 %, (40...80) м - 1,05 %;
- внутренний диаметр шахты - (0,9...1,1) м.
Из приведенного распределения параметров трубчатых и шахтных колодцев следует, что они, кроме внутреннего диаметра шахтного колодца, изменяются в широких диапазонах и поэтому выбор их оптимальных значений требует обоснования.
6.2 Существующие проекты обводнения пастбищ
Существующие проекты обводнения пастбищ для Казахстана разрабатывались специализированными проектными организациями Союзгипроводхоз Минводхоза СССР и Казгипроводхоз КазССР в период 70-х-80-х годов [3], в последующие годы они лишь уточнялись и совершенствовались.
Каждый проект включал в себя типовой водопойный пункт, разработанный по проекту ТП 820-145, и насосную установку (водоподъемник) необходимого типоразмера, преимущественно серийного производства промышленностью или рекомендованные водоподъемники машиноиспытательными станциями в серийное производство.
Типовые проекты разрабатывались как для подъема воды из скважин, так из шахтных колодцев [3], которые широко использовались для обводнения пастбищ, в том числе в исследуемой зоне - Жамбылской области.
Для обводнения пастбищ из скважин существуют два типа проекта, которые отличаются использованием в них разных типов насосных установок, один из которых оборудован погружными электронасосами типа ЭЦВ, другой - шнуровым водоподъемником ВШП - 50.
Типовые проекты для водоснабжения из шахтных колодцев были разработаны институтом Союзгипроводхоз Минводхоза СССР в 1981 г. под общим названием Простейшие типы водозаборов из подземных источников для водоснабжения сельского населения и их защита.
В состав этой серии вошли следующие типовые проекты шахтных колодцев, оборудованных механизированными водоподъемными установками [14]:
1. Шахтный колодец с ленточным водоподъемником ВЛМ-100М и защитным устройством от заражения в сельских районах.
2. Шахтный колодец с плавающим насосом и защитным устройством от заражения в сельских районах.
3. Шахтный колодец с винтовым водоподъемником 1 ВЭ-203 и защитным устройством от заражения в сельских районах.
В типовых проектах использовано водоподъемное оборудование, серийно выпускаемое промышленностью.
В данной серии типовых проектов разработана конструкция защиты колодцев от заражения.
Существующие проекты обводнения пастбищ из скважин даны на рисунке 2, где представлен водопойный пункт зимнего и летнего типа при скважине по типовому проекту ТП 820-145 с погружным электронасосом типа ЭЦВ 6-6,3-85.
Он состоит из трубчатого колодца (скважины) 1 глубиной 50 м, с обсадной трубой 168154 мм (6 дюймов). В скважину опущен на трубах погружной электронасос 2 с оголовком и арматурой. Над скважиной сооружено железобетонное здание 4 ограждения оголовка. В помещении поставлена печь 3 для обогрева в зимнее время. Воду в резервуар насос подает по трубе 50 мм. Питание насоса электроэнергией осуществляется от передвижной электростанции АБ-4-Т 400-13. Конструкция резервуара 6 для воды, водопойное корыто 10 и площадка 11 такие же, как и для шахтных колодцев.
Параметры насосной установки данного существующего проекта:
Техническая характеристика
Тип насосной установки ... ... ... ... ...
центробежный, погружной насос
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ...
6,3
Напор, м.вод.ст ... ... ... ... ... ... ... ...
85
Мощность электродвигателя, кВт...
2,8
Напряжение электросети, В ... ... ... ..
380
Общая масса, кг ... ... ... ... ... ... ... .
770
Аналогичный проект обводнения пастбищ из скважин был разработан с использованием шнурового водоподъемника ВШП - 50 А.
Параметры насосной установки данного существующего проекта:
Техническая характеристика
Тип насосной установки ... ... ... ... ... ... .. ... ...
шнуровой, водоподъемник
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ...
0,7-6,1
Высота водоподъема, м.вод.ст ... ... ... ... ... ... ... ...
до 50
Линейная скорость рабочего органа (шнура), мс..
2,8 - 4,8
Мощность двигателя, кВт ... ... ... ... ... ... ... ...
3,3
Габаритные размеры наземной части, мм ... ... ...
1650 Х 650 Х 900
Масса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
487
1 - скважина (трубчатый колодец); 2 - электронасос; 3 - печь обогрева; 4 - здание ограждения; 5 - смотровой люк; 6 - резервуар; 7 - грунтовая обсыпка; 8 - запорное устройство; 9 - труба для воды; 10 - корыто; 11 - отмостка площадки плитами; 12 - плиты резервуаров; 13 - электростанция.
Рисунок 2. Общий вид проекта обводнения пастбищ из скважин с использованием погружного электронасоса
Существующие проекты обводнения пастбищ из шахтных колодцев
Проект Шахтный колодец с ленточным водоподъемником ВЛМ - 100М и защитным устройством от заражения в сельских районах аналогичен проекту обводнения пастбищ из скважин. Он состоит из водоподъемного пункта зимнего типа, спроектированного по ттиповому проекту ТП 820-145, шахтного колодца диаметром 1 м и глубиной 30 м и ленточного водоподъемника ВЛМ-100 для подъема воды из колодца.
Над колодцем установлена опора на которой закреплен водоподъемник ВЛМ - 100 с двигателем ЗИД-4,5. Над оборудованием спроектировано здание с печным обогревом помещения в холодное время года (на зимних и осенних пастбищах). Безнапорный слив воды осуществляют по подающей трубе диаметром 50 мм, длиной 5 м и уклоном 0,02, проложенной над землей к запасному резервуару. Резервуар представляет собой два монолитных железобетонных резервуара квадратного сечения (в плане) емкостью 3 м[3] каждый. Сверху устроены железобетонные смотровые люки, а резервуар обсыпан грунтом с укреплением откосов железобетонными плитами. Из резервуара выходит отводная труба с запорным устройством в виде запускаемого на канате гибкого рукава. Труба над землей проходит к водопойному корыту длиной 20 м, которая состоит из отдельных железобетонных лотков полукруглого сечения диаметром 50 см, длиной 2 м каждый, на опорах, практикуется замена их асбоцементными трубами распиленными вдоль. Корыта не имеют промежуточных перегородок, водопойная площадка выложена железобетонными плитами с водоотводящей канавой.
Параметры водоподъемника данного существующего проекта:
Техническая характеристика
Тип водоподъемника ... ... ... ... ... . ... ... ...
ленточный
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... .
до 5
Высота водоподъема, м ... ... ... ... ... ... ... ...
до 50
Мощность двигателя, кВт ... ... ... ... ... ... .
3,3
Частота вращения ведущего шкива водоподъемника, мин ... ... ... ... ... ... ... ..
255...400
Габаритные размеры наземной части, мм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1770х640х760
Масса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
230
Проекты: 1. Шахтный колодец с плавающим насосом и защитным устройством от заражения в сельских районах; 2. Шахтный колодец с винтовым водоподъемником 1 ВЭ-2030 и защитным устройством от заражения в сельских районах. Они аналогичны проекту обводнения пастбищ из шахтных колодцев с ленточным водоподъемником ВЛМ-100, отличаются лишь типом принятых в них насосов и соответственно переходной рамой креплением их к оголовку колодца, монтажом и демонтажом, эксплуатацией и техобслуживанием.
Ниже приводим технические характеристики используемых насосных установок.
Техническая характеристика плавающего насоса ППН-25
Тип насоса ... ... ... ... ... ... ... . ... ...
центробежный
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ...
1,8 - 7,2
Напор, м.вод.ст ... ... ... ... ... ... ... ...
до 25
Мощность двигателя, кВт ... ... ... ... .
1,0
Напряжение электросети, В ... ... ... ...
220380
Габаритные размеры, мм ... ... ... ... ..
1000х700х700
Масса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ..
60
Техническая характеристика винтового водоподъемника 1В-203
Тип насоса ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... .
винтовой
Подача, м[3]ч ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... .
3,5 - 5
Напор, м.вод.ст ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
до 30
Число оборотов насоса, мин[-1] ... ... ... ... ... .
500
Мощность электродвигателя, кВт ... ... ... ...
1,0
Напряжение электросети, В ... ... ... ... ... ...
380
Габаритные размеры наземной части, мм ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
950х500х520
Масса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
450
Таким образом, из обзора работ установлено, что имелось пять существующих проектов для подъема воды из скавжин и три - из шахтных колодцев, которые в основном отличались использованными в них насосными установками и основными параметрами по подаче и высоте водоподъема.
6.3 Направление исследования и решаемые задачи в соответствии с Водным Кодексом РК
На основании анализа состояния существующих проектов обводнения пастбищ в целом по Республике Казахстан и по исследуемой зоне установлено, что существует преимущественно четыре направления по типу используемых насосных установок для подъема воды из подземных водоисточников в целях обводнения пастбищ:
oo центробежные погружные насосы (производители Казахстан, Россия, Германия и др.);
oo центробежные плавающие насосы (производители Россия);
oo шнуровые и ленточные водоподъемники (производители Казахстан);
oo винтовые водоподъемники (производители Россия).
Каждое направление имеет свои достоинства и недостатки:
oo первое направление - центробежные (погружные) насосы имеют большой типоразмерный ряд по напору и диаметру, позволяющие покрывать все высоты водоподъема скважин, могут использоваться круглогодично, однако применение их ограничено по минерализации воды (до 2 гдм3) и по содержанию воде твердых частиц (песка) - до 0,02 % по массе, ограничено их применение - не пригодны для шахтных колодцев;
oo второе направление - центробежные плавающие насосы имеют простоту монтажа и демонтажа насоса во внутрь колодца, не требующих подъемного крана, достаточную подачу и напор для пастбищных условий, однако применение их ограничено - не пригодны для скважин, привод лишь от электросети;
oo третье направление - шнуровые и ленточные водоподъемники просты по конструкции, могут использоваться при более повышенной минерализации воды (до 5 гдм3) и содержание песка в воде до 0,5 % по массе, имеют достаточную подачу и высоту водоподъема для пастбищных условий, однако шнуровой водоподъемник имеет большую металлоемкость (до 487 кг), труден в монтаже (нужен автомобильный кран), ленточный ВЛМ-100, не может использоваться для скважин из-за большого габарита опускаемого блок-шкива (320 мм);
oo четвертое направление - винтовые водоподъемники имеют достаточную подачу и напор для пастбищных условий, однако насос сложен в изготовлении имеет большую металлоемкость (450 кг), труден в монтаже и демонтаже (требует автомобильного крана), не может использоваться для скважин из-за большого габарита насосной части (500 мм), опускаемой в колодец.
В дипломной работе предлагается использовать третье направление - шнуровые и ленточные водоподъемники, которое при устранении отмеченных недостатков будет отвечать поставленной цели дипломного проекта и как наиболее эффективное для исследуемой зоны.
Поставлены следующие решаемые задачи в соответствии с Водным Кодексом РК:
1. Обоснование совершенствования проекта обводнения пастбищ с использованием Водного Кодекса.
2. Выбор рациональной конструктивно-технологической схемы малогабаритного ленточного водоподъемника для подъема воды из подземных водоисточников - скважин и шахтных колодцев.
3. Расчет основных параметров малогабаритного ленточного водоподъемника для принятого проекта обводнения пастбищ.
4. Технико-экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта.
Решаемые задачи в проекте должны соответствовать следующим требованиям Водного Кодекса РК [1]:
1. Использование основных понятий в соответствии со статьей 1.
2. Поддержание экологически безопасного и экономически оптимального уровня водопользования и охраны водного фонда, водоснабжения для сохранения и улучшения жизненных условий населения и окружающей среды (Статья 3).
3. Соблюдение принципов водного законодательства РК по рациональному водопользованию с освоением современных технологий, позволяющих сократить водозабор воды и снизить вредное воздействие вод (Статья 9 и 10).
4. Использование подземных водных объектов совместного и обособленного пользования и соблюдения права пользования водными объектами (Статьи 13,17,18 и 22).
5. Собственники водохозяйственных сооружений несут ответственность за их безопасное техническое состояние в соответствии с законами РК (Статья 32).
6. В случае нарушения водного законодательства РК, собственник по судебному иску возмещает ущерб, нанесенный государству (Статья 40).
... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
