Hlavním prvkem vodovodního systému je zdroj vody. Pro autonomní systémy v soukromých domácnostech, chatách nebo farmách se jako zdroje používají studny nebo vrty. Princip zásobování vodou je jednoduchý: vodonosná vrstva je naplní vodou, která je uživatelům dodávána pomocí čerpadla. Při dlouhodobém provozu čerpadla, bez ohledu na jeho výkon, nemůže dodat více vody, než nosič vody pustí do potrubí.
Každý zdroj má limitující objem vody, který může dát spotřebiteli za jednotku času.
Definice debetu
Po vyvrtání poskytne organizace, která práci provedla, zkušební protokol nebo pasport studny, ve kterém jsou zadány všechny potřebné parametry. Při vrtání pro domácnosti však dodavatelé často zapisují do pasu přibližnou hodnotu.
Správnost informací si můžete dvakrát zkontrolovat nebo si sami vypočítat průtok vaší studny.
Je však obtížné přesně vypočítat produktivitu zdroje. Výpočet ukazatelů vyžaduje čas a speciální vybavení. Výsledek však bude stačit k pochopení schopností vašeho zdroje.
Dynamika, statika a výška vodního sloupce
Než začnete měřit, musíte pochopit, jaká je statická a dynamická hladina vody ve studni a také výška vodního sloupce ve studni. Měření těchto parametrů je nezbytné nejen pro výpočet produktivity studny, ale také pro správný výběr čerpací jednotky pro vodovodní systém.
- Statická hladina je výška vodního sloupce při absenci příjmu vody. Závisí na tlaku in situ a nastavuje se během odstávky (obvykle alespoň hodinu);
- Dynamická úroveň – ustálený stav voda během příjmu vody, to znamená, když se přítok kapaliny rovná odtoku;
- Výška sloupu je rozdíl mezi hloubkou studny a statickou úrovní.
Dynamika a statika se měří v metrech od země a výška sloupu od dna studny
Můžete provést měření pomocí:
Určení výkonu čerpadla
Při výpočtu průtoku je nutné znát výkon čerpadla při čerpání. Chcete-li to provést, můžete použít následující metody:
- Zobrazení údajů průtokoměru nebo počítadla;
- Seznamte se s pasem pro čerpadlo a zjistěte výkon na provozním místě;
- Vypočítejte přibližný průtok podle tlaku vody.
V druhém případě je nutné na výstupu stoupacího potrubí upevnit potrubí menšího průměru ve vodorovné poloze. A proveďte následující měření:
- Délka potrubí (min. 1,5 m) a jeho průměr;
- Výška od země ke středu potrubí;
- Délka vymrštění paprsku od konce trubky k místu dopadu na zem.
Po obdržení dat je třeba je porovnat pomocí diagramu.
Porovnejte data analogicky s příkladem
Měření dynamické hladiny a průtoku studny je nutné provádět čerpadlem o výkonu nejméně váš odhadovaný maximální průtok vody.
Zjednodušený výpočet
Průtok studnou je poměr součinu intenzity čerpání vody a výšky vodního sloupce k rozdílu mezi dynamickými a statickými hladinami vody. Pro určení průtoku definičního vrtu se používá následující vzorec:
Dt uXNUMXd (V / (Hdyn-Nst)) * Hv Kde
- Dt je požadovaný průtok;
- V je objem čerpané kapaliny;
- Hdyn – dynamická úroveň;
- Hst – statická úroveň;
- Hv – výška vodního sloupce.
Máme například studnu hlubokou 60 metrů; jehož statika je 40 metrů; dynamická hladina při provozu čerpadla s výkonem 3 kubické metry za hodinu byla stanovena na cca 47 metrů.
Celkově bude průtok: Dt u3d (47 / (40-20)) * 8,57 uXNUMXd XNUMX metrů krychlových za hodinu.
Zjednodušená metoda měření zahrnuje měření dynamické úrovně, když čerpadlo pracuje na jeden výkon, pro soukromý sektor to může být dostačující, ale ne pro určení přesného obrazu.
Specifický debet
Se zvyšujícím se výkonem čerpadla klesá dynamická úroveň a tím i skutečný průtok. Proto je příjem vody přesněji charakterizován koeficientem produktivity a měrným průtokem.
Pro výpočet posledně jmenovaného by se mělo provést ne jedno, ale dvě měření dynamické hladiny při různých rychlostech příjmu vody.
Specifický průtok studnou je objem vody vyprodukované při poklesu její hladiny na každý metr.
Vzorec jej definuje jako poměr rozdílu mezi většími a menšími hodnotami intenzity příjmu vody k rozdílu mezi hodnotami poklesu vodního sloupce.
Dsp u2d (V1-V2) / (h1-hXNUMX), kde
- Dud – specifický debet
- V2 – objem čerpané vody při druhém odběru vody
- V1 – primární čerpaný objem
- h2 – pokles hladiny vody při druhém odběru vody
- h1 – pokles hladiny při prvním odběru vody
Vrátíme-li se k naší podmíněné studni: při příjmu vody rychlostí 3 kubické metry za hodinu byl rozdíl mezi dynamikou a statikou 7 m; při přeměření s výkonem čerpadla 6m15/hod byl rozdíl XNUMXm.
Celkově bude konkrétní průtok: Dsp u6d (3-15) / (7-0,375) uXNUMXd XNUMX metrů krychlových za hodinu
Skutečný debet
Výpočet je založen na specifickém ukazateli a vzdálenosti od zemského povrchu k vrcholu filtrační zóny, přičemž se bere v úvahu podmínka, že čerpadlová jednotka nebude pod vodou. Tento výpočet co nejvíce odpovídá skutečnosti.
Dт = (Hф-Humění.)*Doud, kde
- Dt – rychlost proudění vrtu;
- Hf je vzdálenost k začátku filtrační zóny (v našem případě ji budeme brát jako 57 m);
- Hst – statická úroveň;
- Dud – specifický debet.
Celkově bude skutečný průtok: Dt u57d (40-0,375) * 6,375 uXNUMXd XNUMX metrů krychlových za hodinu.
Jak je vidět, v případě naší pomyslné studny byl rozdíl mezi zjednodušeným a následným měřením téměř 2,2 kubíků za hodinu ve směru klesající produktivity.
Snížení průtoku
Během provozu může dojít ke snížení vydatnosti vrtu, hlavním důvodem poklesu průtoku je zanášení a pro jeho zvýšení na předchozí úroveň je nutné vyčistit filtry.
Časem se mohou oběžná kola odstředivých čerpadel opotřebovat, zvláště pokud je vaše studna v písku, v takovém případě se její výkon sníží.
Čištění však nemusí pomoci, pokud máte zpočátku okrajovou studnu. Důvody pro to jsou různé: průměr výrobního potrubí je nedostatečný, dostal se za vodonosnou vrstvu nebo obsahuje málo vlhkosti.
Při vrtání vodního zdroje je nutné znát nejen hloubku vodonosné vrstvy, ale také průtok studny. Tento indikátor určuje, kolik kapaliny může zdroj vyprodukovat za jednotku času. To znamená, kolik vody lze vyrobit za minutu nebo hodinu. Web Instalatérský portál vám řekne, jak určit průtok studnou, abyste pochopili, zda zdroj může pokrýt požadovaný vodní zdroj.
Proč znát průtok studnou?
Nejprve je třeba poznamenat, že výpočet objemu studny a její průtok nejsou totéž. Objem je měřítkem toho, kolik kapaliny může zdroj pojmout. A výpočet průtoku studny nebo studny je ukazatelem objemu tekutiny přijaté za 1 hodinu, to znamená produktivity zdroje. Měřeno v l/s nebo m3/h.
Aby bylo možné určit, zda je konstrukce schopna uspokojit poptávku po vodě, nebo zda je nutné zvýšit průtok, je nutné znát výkonnost konstrukce.
Výpočet průtoku studny se provádí předtím, než vrtná společnost vydá pas objektu, protože charakteristiky, které vypočítají, se mohou lišit od skutečného ukazatele. Řekneme vám, jak zjistit vlastnosti skutečného průtoku vody ve studni.
Výpočet produktivity studny
Výdatnost odběru vody z vrtů je nestabilní hodnota, závislá na mnoha faktorech a parametrech, včetně stavu a zdrojů zdroje, roční doby, rychlosti pohybu podzemní vody atd. Je však možné přibližně vypočítat charakteristiky průtoku.
Při výpočtu produktivity se berou v úvahu následující geologické charakteristiky:
- statická hladina – výška vodního sloupce v klidu (bez příjmu vody);
- dynamická hladina – výška vodního sloupce, kdy se přítok rovná odtoku (při odběru vody);
- výška vodního sloupce – vzdálenost od statické úrovně ke dnu sací šachty;
- výkon čerpadla – určitý objem kapaliny, který je destilován kompresorem za konvenční jednotku času.
K určení těchto ukazatelů budete potřebovat následující inventář:
- ponorné čerpadlo;
- šňůra nebo tlustá rybářská šňůra se zátěží a plovákem;
- měřená kapacita;
- svinovací metr a stopky.
Varování! Pro přesnost výsledků byste před začátkem měření neměli studnu používat po dobu 3-4 hodin.
Posloupnost akcí, jak zjistit produktivitu studny pro vodu:
- Určete hloubku zdroje od okraje hlavy k horní části filtrační vrstvy. Pokud neznáte hloubku sací šachty, spusťte do ní šňůru se závažím na konci, dokud nedosáhne písčitého dna. Poté šňůru vytáhněte a změřte její délku. Od výsledného čísla odečtěte 2 až 4 metry pro samotný filtr a jímku.
- Vypočítejte statickou úroveň. Provádí se při vypnutém čerpadle! Zavěste závaží a plavte na vlasec. Spusťte metr do studny, dokud se vlasec neprověsí – to znamená, že se plovák dotkl vody. Vytáhněte vlasec a změřte, kolik šlo do studny.
- Vypočítejte dynamickou úroveň. Chcete-li to provést, při odčerpávání vody spusťte vlasec s navázaným nákladem a splávkem do hlavy, dokud vlasec nezeslábne. Poté vlasec vytáhněte a změřte vzdálenost od místa uvolnění vlasce ke splávku.
- Určete dynamickou úroveň pomocí vibračního čerpadla. Pomalu vytáhněte zařízení z hřídele a poslouchejte, kdy začne pracovat v kritickém režimu (suché). V tomto okamžiku označte hadici a zcela vytáhněte čerpadlo. Změřte vzdálenost od značky k zařízení. Zjistěte vzdálenost k vodnímu zrcadlu.
- Vypočítejte výkon čerpadla. Spusťte dmychadlo do studny a nechte jej pracovat po dobu jedné hodiny. Poté naplňte odměrnou nádobu pumpou a měřte čas stopkami. Například kbelík o objemu 5 litrů se naplní za 20 sekund. V souladu s tím se za minutu shromáždí 15 litrů a za hodinu bude maximální produkce 900 litrů = 0,9 m³.
Poté, co se vypočítá objem kapaliny čerpané čerpadlem, dojde k výpočtu produktivity vodonosné vrstvy podle vzorců.
Vzorce pro výpočet skutečných a specifických průtoků
Výpočet průtoku studny se provádí podle vzorce:
V / (Hd – Hst) × L uXNUMXd DKde
V – výkon čerpadla, m³, objem čerpané vody; Hd je dynamická úroveň, m; Hst – statická hladina, m; L je výška vodního sloupce, m; D – průtok studnou, m³/h.
Do vzorce vložte hodnoty získané jako výsledek měření. Ve vzorci vydělte produktivitu vodního čerpadla rozdílem mezi dynamickou a statickou úrovní. Výsledné číslo se vynásobí výškou vodního sloupce a jako výsledek se získá debetní hodnota.
Mnohé se nenásobí vzdáleností od statické hladiny k filtru, ale celkovou hloubkou. Takové výpočty studní jsou přesné pouze tehdy, je-li zdroj dokonale navržen. Pokud je místo příjmu vody nedokonalé a obsahuje filtr, pak mají tyto výpočty chybu směrem nahoru. To s sebou nese špatnou volbu čerpacího zařízení a snížení jeho životnosti.
Předpokládejme, že jako výsledek měření byly získány následující výsledky:
- kapacita čerpadla – 900 litrů / hodinu;
- dynamická hladina – 20 m;
- statická hladina – 15 m;
- Horní část filtru je v hloubce 40 m.
Je nutné vypočítat výšku vodního sloupce: 40-15 u35d 0,9 m. Získaná data vložte do vzorce: 20 / (15-35) × 4,5 u20d XNUMX. Od této hodnoty odečtěte XNUMX % – úprava pro denní změnu debetu.
V důsledku toho bude skutečný průtok vrtu 3,6 m³ za hodinu. Stejným způsobem můžete vypočítat průměrnou denní hodnotu.
Zvýšení produktivity čerpacího zařízení přispívá ke snížení dynamické hladiny, a tím i ke snížení skutečného průtoku. Proto se při výpočtu musí měření dynamiky provádět dvakrát – při různé intenzitě příjmu tekutin.
Specifický průtok studnou lze vypočítat pomocí vzorce:
Dsp u2d (V1-V2) / (h1-hXNUMX), kde:
V1 je objem vody odčerpaný při prvním odběru; V2 je objem vody odčerpaný během druhého odběru; h1 – snížení dynamické úrovně při prvním vzorkování; h2 – snížení dynamické úrovně při druhém vzorkování.
Definice měrného průtoku se považuje za vydatnost vrtu s poklesem hladiny vody na metr.
Jak ponoření čerpadla ovlivňuje výkon?
Ponorná čerpadla v souladu s pokyny musí být umístěna co nejdále od filtru studny. Normální vzdálenost ke statické hladině vody by přitom měla být minimálně 1 metr.
Varování! Optimální hloubka čerpadla je místem nejintenzivnějšího přítoku vody.
Současně při výběru, v jaké hloubce instalovat čerpací stanici, je třeba vzít v úvahu, že produktivita zdroje příjmu vody klesá úměrně vzdálenosti ode dna. To znamená, že v hloubce 40 metrů, kde je filtr umístěn v šachtě, bude výkon kapaliny maximální a podle výpočtů bude 3,6 m³ / hodinu.
Zatímco v hloubce 28 metrů bude výkon 1,8 m³/h a v hloubce rovné statické hladině bude průtok velmi malý. Pro zajištění optimálního výkonu užitkové vody musí být čerpadlo umístěno v hloubce 28 až 35 m.
Jak zvýšit debet?
Během provozu klesá produktivita příjmu studniční vody. Hlavním důvodem poklesu průtoku je zanášení dna. Chcete-li zvýšit produktivitu na počáteční úroveň, vyčistěte filtr a hřídel konstrukce.
Ale čištění zdroje nepomůže, pokud byl průtok zpočátku nízký. Důvody mohou být různé: úzký průměr těžebního potrubí, důl se dostal za vodonosnou vrstvu nebo obsahuje málo vlhkosti.
Jak zvýšit průtok studny s minimálními náklady? Nejjednodušší způsob je nainstalovat utěsněnou hlavu.
Atmosférický tlak na hladině moře při 0 °C ukazuje 760 mm Hg. Je možné vypočítat atmosférický tlak vody s vědomím, že hustota rtuti je 13,6krát vyšší než hustota vody: 0,76 × 13,6 = 10,336 m.
Pokud studnu naplníte vodou a namontujete na ni utěsněnou hlavici, lze atmosférický tlak odstranit. V důsledku toho, pokud byla statická hladina 15 m, a odstranit atmosférický tlak, který je přibližně 10 metrů rtuti, statická hladina stoupne na 5 metrů od země.
Úměrně statické hladině se díky utěsněné hlavě zvýší dynamická hladina, což znamená, že se zvýší produktivita, tedy průtok, sací konstrukce.
Existují však i jiné způsoby, jak zvýšit průtok vrtu – zpracování pneumopulzního filtru, použití akustického práškového generátoru a další metody, nicméně instalace utěsněného hrotu je nejjednodušší možností.
Díky konzultantům santehnikportal.ru víte, jak určit průtok vody ve studni a jak zvýšit produktivitu studny pomocí utěsněného hrotu.
