Эксплуатация вертикального дренажа, оценка работоспособности и эффективности

Эксплуатация вертикального дренажа, оценка работоспособности и эффективности

Хорошая организация службы эксплуатации вертикального дренажа обеспечивает надежность и долговечность работы систем и, следовательно, является одним из важнейших условий получения мелиоративного эффекта на мелиорируемой территории.

Систему эксплуатации вертикального дренажа строят в зависимости от назначения скважин и выбранного проектом мелиоративного задания, а также и режима работы насосных установок на скважинах.

Режим работы скважины может быть круглогодичным и сезонным. Круглогодичный (равномерно комплектованный) обеспечивает определенный мелиоративный режим. Скважины работают 10-11 месяцев с перерывом на профилактический ремонт. Такой режим, например, предложен для дренажной системы в Бухарской области Республики Узбекистан.

Сезонный режим может включать несколько вариантов:

согласованный с режимом орошения при использовании откачиваемых подземных вод на полив. Такой режим, например, можно рекомендовать для пресных дренажных вод;
автоматический, работающий по графику уровня грунтовых вод в контрольных скважинах на орошаемом массиве, когда система скважин срабатывает весенние пики грунтовых вод для обеспечения оптимальных условий сева (уровень грунтовых вод не выше 1 м), но не опускает грунтовые воды ниже 3 м;
автоматический с заданием откачивать подземные воды в соответствии с проектным водным и солевым балансами орошаемого массива.

В этом случае уровень грунтовых вод может значительно колебаться (в пределах 10 м и более). Такой режим, например, перспективен для массивов нового орошения, где предусматривается поддерживать определенный процесс почвообразования при развитии орошения с сохранением пресных почв и глубоких соленых грунтовых вод. Данный вариант можно выполнить только в сочетании вертикального дренажа с высокой техникой орошения.

Режим откачек выбирают при проектировании объекта. Принятый режим проверяют на опытно-производственных системах. Их строят, в первую очередь, до осуществления всего проекта в целом. Это самостоятельные части запроектированной системы в пределах крупных хозяйств.

После проверки режима откачек на опытно-производственных системах при эксплуатации часто возникает необходимость внести в него некоторые коррективы. Это объясняется невысокой точностью определения исходных гидрогеологических параметров и элементов водного баланса, а также текущими изменениями в ирригационно-хозяйственной обстановке на каждом объекте, которые невозможно предусмотреть проектом. Поэтому в системе эксплуатационных органов Депмелиорации следует организовать специализированную службу вертикального дренажа.

Так, в связи с широким строительством вертикального дренажа в Голодной степи с 1965 г. была организована такая служба эксплуатации на месте.

Основные задачи службы эксплуатации систем вертикального дренажа:

приемка в эксплуатацию построенных в соответствии с проектом и подключенных ко всем внешним коммуникациям новых установок вертикального дренажа;
поддержание в рабочем состоянии всех сооружений системы;
обеспечение проектного режима работы скважин;
контроль за мелиоративным действием вертикального дренажа и на основании данных наблюдений корректировка (если потребуется) режима работы системы;
осуществление связи с землепользователями и обеспечение полного гидромелиоративного и агротехнического комплекса работ, необходимого для достижения мелиоративного эффекта на данном массиве;
документация режима работы системы и составление отчетов о мелиоративной эффективности систем вертикального дренажа.

После строительства скважин вертикального дренажа составляют специальные акты в соответствии с требованиями, предъявляемыми к оформлению документации сооружений со скрытым производством работ (аналогично приемке скважин, пробуренных для эксплуатации подземных вод).

По мере выполнения работ составляют следующие акты:

на окончание бурение скважины;
на спуск фильтрового каркаса и засыпку гравия в затрубное пространство;
на проведение строительной откачки.

Кроме этого, специальными актами оформляется:

строительство контрольных пьезометров по проекту;
установка и опробование насосно-силового оборудования;
установка и оборудование системы автоматики, телемеханики и связи;
строительство водоприемных и водоотводящих сооружений.

В завершении работ составляют акт на пуско-наладочную опытную эксплуатацию (сроком 1-2 месяца), которую проводит также строительная организация, чтобы опробованную и проверенную установку вертикального дренажа передать органам эксплуатации.

Все эти акты подписывают представители заказчика и подрядчика, а также представители службы эксплуатации.

Обычно скважины включают в работу и сдают органам эксплуатации по мере их готовности. Для пуска скважины в эксплуатацию необходимо закончить полностью строительную откачку, которую проводят с расходом, на 15-20 % превышающим максимальную проектную производительность скважины.

Законченность процесса формирования гравийного фильтра проверяют пробной остановкой и повторным пуском скважины. При этом вынос песка не должен быть более 10-15 минут.

Глубину скважины и ее вертикальность проверяют перед монтажом насосно-силовой установки, что и отмечают в соответствующем акте. Особенно тщательно нужно выполнять наземную часть установки вертикального дренажа.

Устье скважины и площадка, отведенная под электрическое хозяйство и командную аппаратуру, должны быть приподняты над окружающей территорией на 0,5 м во избежание затоплений случайными оросительными и ливневыми водами. Наземную часть обсадной трубы фильтрового каркаса подвешивают к опорной раме.

Это важно для несовершенных скважин в мелкозернистом и плывунном песках во избежание оседания устья скважины. Металлическую раму, на которой крепят насос и водоотводящую трубу, в средней части плотно утрамбовывают гравием, а по контуру бетонируют.

Наземные сооружения на скважине вертикального дренажа состоят из следующих сооружений:

закрепленного устья скважины с приводом и водоотводящей трубой в случае применения артезианских насосов или фильтра с водовыводящей трубой в случае погружного скважинного центробежного насоса;
водоприемного сооружения;
водоотводящего канала (лоток, труба, земляное русло);
электрического хозяйства скважины – трансформаторного киоска, который устанавливают на бетонном основании и обносят оградой с предупредительными знаками. Там же монтируют пусковой ящик с защитными устройствами и автоматикой, исполнительный пункт телесигнализации и телеуправления (если оно предусмотрено проектом).

Эффективную работу вертикального дренажа обеспечивают следующие мероприятия:

технический надзор и уход за системой;
текущий ремонт;
капитальный ремонт;
усовершенствование конструкции скважин вертикального дренажа.

Технический надзор и уход, а также капитальный ремонт скважин должен производиться в соответствии с нормативными документами эксплуатационной службы. Усовершенствование конструкций вертикального дренажа необходимо выполнять, если проведение эксплуатационных мероприятий не обеспечивает требуемый режим работы скважин.

Для сбора информации дренажная система расчленяется на элементы или группы элементов. На системе вертикального дренажа такими группами являются:

насосно-силовое оборудование;
система автоматического управления скважиной;
отводящая сеть и гидротехнические сооружения;
высоковольтное оборудование;
водоприемное сооружение (фильтровой каркас и гравийно-песчаная обсыпка).

Техническое обслуживание заключается в проведении мероприятий по поддерживанию проектной (нормативной) работы скважин и водоподъемного оборудования.

При размещении дренажной системы на площади в несколько тысяч гектар следует использовать автоматизированную систему управления (АСУ) с выходом данных на диспетчерский пульт управления. В здании расположенном над скважиной или рядом с ней, размещается аппаратура автоматики, телемеханики и связи, а также различные вспомогательные устройства. Текущий осмотр оборудования выполняется один раз в месяц, детальный осмотр – два раза в год (за две недели до начала и в конце вегетационного периода).

В состав средств автоматики и телемеханики входят: прибор автоматического управления работой насосной установки на скважине, средства централизованного диспетчерского управления (станция автоматического управления, контрольно-измерительная аппаратура, технологические датчики, устройства телемеханики и радиотехники). Средства автоматики обеспечивают защиту оборудования и заданный технологический режим работы скважин без наличия на них постоянного обслуживающего персонала. Средства телемеханики обеспечивают централизованное диспетчерское управления и оперативный контроль работы скважин. Обнаружение неисправностей на какой-либо скважине должно осуществляться путем периодического опроса их диспетчером, который получив сигнал о неисправности или аварии, высылает на скважину ремонтную бригаду.

Техническую эксплуатацию производят территориальные эксплуатационные участки через ремонтные бригады. Штат производственного персонала определяется в каждом конкретном случае проектом эксплуатации, исходя из местных природно-хозяйственных условий.

Ремонтная бригада эксплуатационного участка периодически осуществляет технические и планово-профилактические осмотры сооружений и оборудования систем вертикального дренажа.

Примерный состав ремонтной бригады:

мастер (бригадир) по обслуживанию станции управления, низковольтной электрической сети, электромеханического оборудования – 1 человек;
шофер-слесарь автопередвижной мастерской – 1 человек;
электрик 4-5 разряда – 1 человек;
моторист автокрана – 1 человек (при производстве ревизии и замене насосно-силового оборудования).

Служба эксплуатации должна иметь полную документацию на скважины вертикального дренажа:

акты Государственной комиссии по приемке в эксплуатацию;
проект эксплуатации;
гарантийный паспорт;
рабочие чертежи сооружений и сметную документацию;
технические паспорта на эксплуатационные и наблюдательные скважины;
акты, ведомости ремонтов и осмотров системы;
данные о работе скважин вертикального дренажа;
результаты наблюдений за режимом грунтовых вод;
заводские инструкции по обслуживанию и эксплуатации оборудования и сооружений.

В процессе эксплуатации скважин вертикального дренажа могут возникнуть следующие дефекты, неисправности, поломки:

пескование скважин;
заиление ствола скважины;
снижение дебита в результате кольматажа фильтра;
механическое нарушение колонн (сдвиг, обрыв и пр.);
искривление фильтрового каркаса;
естественный износ насосно-силового оборудования;
аварийный износ или поломка насосной установки;
разрушение площадки, сооружений, водоотводящих каналов, трубопроводов, просадка грунта у скважин и пр.

Для своевременной фиксации нарушений в работе дренажной системы технический надзор включает контроль за:

исправностью наземного оборудования и контрольно-измерительных приборов;
режимом работы насоса;
динамическим уровнем воды;
показателями водомера, манометра и других приборов;
содержанием песка в воде.

Околоскважинная площадка должна быть на 0,3-0,5 м выше по отношению к окружающей местности и обязательно ограждена. В ограждении предусматриваются ворота для въезда автотранспорта и автокрана.

Техническое обслуживание площадки заключается в предотвращении проникновения поливных и промывных вод на ее территорию, содержание площадки в надлежащем порядке и санитарном состоянии.

Контроль состояния водоотводящей сети производится при осмотре скважины и других наземных сооружений. У напорных трубопроводов проверяется отсутствие течи воды в стыках труб, а также наличие в них трещин и состояние задвижек. При исполнении водоотводящей сети в виде закрытого напорного трубопровода осматривается трасса трубопровода, и выявляются места возможных повреждений на поверхности земли (таблица):

В процессе износа насосно-силового оборудования производится его замена. Насос следует выключать и ремонтировать при:

увеличении силы тока на 20 % и более от номинального при неизменном режиме работы и нормальном напряжении в сети;
снижении напора и уменьшении производительности насосной установки на 20 % от первоначальной;
изменении силы и частоты звука установки в действии;
появлении вибрации;
содержании в откачиваемой воде более 0,01 % песка по весу.

При замене насоса перед его пуском следует проверить наличие напряжения в электролиниях и общее состояние электрооборудования, закрыть задвижку на напорной лини, открыть вентиль для выпуска воздуха на напорной линии, включить электромотор и наблюдать за амперметром и вольтметром. Когда электромотор наберет полное число оборотов и весь воздух будет вытеснен из напорной трубы, следует закрыть воздушный вентиль и постепенно открывать задвижку на напорной линии, наблюдая при этом за амперметром и манометром.

Первое включение электродвигателя погружного насоса можно производить не раннее чем через 2 часа после погружения насосного агрегата в воду для заполнения полости электродвигателя.

Для увеличения срока работы скважины запрещается:

эксплуатировать скважину с дебитом, превышающем указанный в паспорте;
производить пуск насосной установки на полную мощность после длительного перерыва;
откачивать воду из скважины с содержанием песка в большем количестве, чем указано в паспорте;
часто включать и выключать насос на скважинах;
оставлять скважину без надзора.

Текущий ремонт назначают в зависимости от состояния скважины, насосно-силового оборудования отводящей сети. Окраску труб, задвижек и других металлических частей производят не реже одного раза в год.

При обнаружении мест разрыва трубопровода отрывается траншея и поврежденный участок заменяется. Если утечка воды происходит в стыках труб, дефект устраняется уплотнением стыков.

Источник: В.Н.Щедрин, А.С.Капустян, В.Д.Гостищев, А.А.Кузьмичев, Р.Ю.Сахаров, Т.С.Пономаренко.
Техническая эксплуатация дренажа на мелиоративных системах. Научный обзор /
Новочеркасск, ФГБНУ «РосНИИПМ», 2012. – 222 с.