лекци я 10. СУ ӘКЕЛЕТІН ДЕРИВАЦИЯ АРЫНДЫ ЖӘНЕ АРЫНСЫЗ

ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
ҚҰРЫЛЫМДАРЫНЫҢ ҮЙЛЕСТІРУІ».

2. Су энергиясын пайдаланатын арынды деривациялық ГЭС құрылымдарының нобайы.
3. Су

энергиясын пайдаланатын іргелес деривациялық ГЭС құрылымдарының нобайы.

Ол шөгінді және борпылдақ тау жыныстары бөлшектерінің арасын, ұсақ кеуектерін,

магмалық және метаморфтық жыныстардың жарықтары мен жіктерін, гипс, доломит, әктас жыныстарындағы карст қуыстарын толтырып жатады.

Бұл сулар тұтқыш жыныстарының көздерін, қуыстарын, жарықтарын толтырып су тұтқыш

қабатын құрады.
Жер астындағы су қорын толықтыруға себеп болатын тұтқыш қабатқа сіңген жаңбыр мен еріген қардың суы және жер бетінде орналасқан сулар.
Су тұтқыш жыныс және су өткізбейтін жыныс деген түсініктер бар. Су тұтқыш жынысына құм, құмдақ қыйыршық тас, ал су өткізбейтін жынысына саз, шомбал кристалдық жыныстар, сланецтер, тағы басқалар жатады.
Тау жынысында орналасу жағдайына, гидрогеологиялық айырмашылығына байланысты жер астындағы суларды үш негізгі топқа жатқызады.
қалқыма сулар;
топырақ сулары (грунт сулары);
артезианды сулар.

өзен, көл суларының топыраққа сіңуінен уақытша пайда болған, Жер бетіне

ең жақын жатқан арынсыз жер асты суы. Оның қорына, химиялық құрамы мен температурасына ауа райының өзгерістері үлкен әсер етеді. Сондықтан су қорын құрайтын негізгі көз жойылғанда, бұл су құрғап қалады. Жауын-шашын мол жылдары, өзен қатты тасығанда, қыста қар қалың жауғанда қайтадан пайда болады.

бетіне жақын кеуекті, жарықты, карсты сулы қабаттардағы арынсыз жер асты

суы. Мұндай суды ерте заманнан бері құдық қазып, кеңінен пайдаланғандықтан «құдық суы» деп те атайды. Ол Жер бетінен 1 – 5 м-ден 50 – 70 м-ге дейінгі тереңдікте кездеседі; өзен, көл, теңіз маңында, сайларда, тау-төбе, қырат бөктерлерінде тұма-бұлақ болып, Жер бетіне еркін шығып та жатады.

шөгінді (құм, құмтас, әктас) тау жыныстарында шоғырланған арынды жер асты

суы. Ол өткізбейтін жыныс қабаттарының арасында жатқандықтан, арын күші едәуір болады, бұрғыланған ұңғылар арқылы жоғары көтеріліп (кейде шапшып), Жер бетіне шығады. Артезиан суының қоры, минералдылығы, химиялық құрамы, температурасы ұзақ жылдар бойы пайдалану нәтижесінде ғана өзгерістерге ұшырайды. Жер асты суының негізгі қоры өзен, көл, теңіз суларының және қар мен жауын суларының Жерге сіңуі нәтижесінде қалыптасады.

қалыптасу үрдісін көлемді түрде сипаттауға табиғи жағдайдағы гидрогеологиялық жағдайлардың өзгеруінің

болжамын алуға, сонымен қатар осы жағдайлардың адамның шаруашылық әрекетімен бұзылуын сипаттауға мүмкіндік береді.
Жер асты суының режимі деп деңгей, шығымы, гидравликалық беткей, жылдамдық, температура, тұтқырлық, химиялық, газдың және бактериологиялық құрамның уақыт пен кеңістікте өзгеруін сипаттайтын үрдісті айтады.
Құбылысты анықтайтын режим сипатына байланысты табиғи, бұзылған және аралас болып бөлінеді.
Жер асты суының табиғи режимі табиғи табиғат факторлары кешенінің әсерінен жасалады.
Жер асты суының бұзылған режимі жасанды факторлардың әсерімен жасалады.
Жер асты суының аралас режимі табиғи режимнің негізгі заңдылықтарын сақтай отырып, режим түзуші факторға жасанды әсер етуге негізделеді.
Жер асты суының режимі аймақтық зерттеу режимнің жалпы аймақтық заңдылықтарына әсер етуге бағытталады (негізгі табиғи факторлардың әсер етуі). Ықшамды зерттеудің мақсаты жергілікті факторлар әсер ететін режимнің ерекшеліктерін зерттеу болып табылады.
Жер асты суының режимін зерттеу төмендегілерді анықтауға мүмкіндік береді:
табиғи және жасанды режим түзуші факторлардың тәуелділігі мен байланысын
Су шаруашылығы шараларының орнығуындағы сулы баланстың элементтері.
адамның инженерлі әрекеттің жер асты суына әсер ету деңгейі мен сипаты.

санаттар бойынша анықтау және мұндай сулардың кен орнын игеру мақсатымен

топтық сутартқы жұмыстарын жобалауға керекті мәліметтер алу үшін жүргізілетін гидрогеологиялық зерттеулер кешені. Жер асты суларын барлау: алдын ала, түбегейлі және паңдаланудағы барлау болып ажыратылады.

аймақтағы, атмосферадағы  ылғалдың жалпы кірісі мен шығынын бейнелейтін сандық сипаттама,нақты бір

аудан бойынша судың келуі мен ағып кетуі және жұмсалуы (шығыны) арасындағы байланыс. Су балансының құрамдас бөліктеріне: атмосфералық жауын-шашын, жер үсті сулары, булану, өсімдік транспирациясы, шаруашылықта пайдалану және су ағындары (жер үсті және жер асты) жатады.

жер асты су қабылдағыштары кеңінен қолданылады. Жер асты сулары әр

түрлі тереңдіктерде орналасады. Осыған байланысты жер асты су алу құрылғыларын мынадай түрлерге бөледі:
құбырлық құдықтар;
шахталық құдықтар;
көлденең су жинағыштар;
инфильтрациялық су жинағыштар;
бұлақ суларын жинағыштар.

тік, көлденең және каптаждау құрылысы жатады.
Тік әдіспен су алуға шахталы

және құбырлы құдықтан су тарту жатады.
Шахталы құдық - жер астының сулы қабатынан су алу үшін жасалатын құрылыс, оның тереңдігі 30 м және одан терең болуы мүмкін. Шахталы құдық құрамы: бастау (құдық аузы), тіреу және су қабылдау бөлімі. Кейде су қорын көбейту жолымен астына зумпф орналастырады. Құдықтың дөнгелек шеңберінің айналасын радиусы 2 м –дей, ал тереңдігі 1,5-2 м сазды топырақпен толтырып, бетіне тас төсейді, құдықтың түбін дөнгелек етіп жасайды. Бұл құдықтардың негізгі көп тараған диаметрі 1-3 м, тереңдігі 10-30 м болады.

0,8 м-дей шығып тұруы кероек.Оларды арнаулы құдық қазғыш машинамен қазады

да, қабырғасын арнаулы бетонмен бекітеді (биіктігі 0,7-0,8 м, диаметрі 1 м және қабырғасының қалыңдығы 8-10 см). ТМД елдерінде шахталы құдықтарды қазуға КШК-25, КШК-30, КШК-40 машиналарын немесе грейферлі эксковаторлар өндірісте пайдаланады.
Құдық шахтасын дайындау кезінде цилиндр тәрізді бұрғы (диаметрі 0,75-1,0 м) машина бітілігі арқылы айналып жерге енеді. Цилиндр ішіне толған топырақ (жер жыныстары) жоғары көтеріліп, жер бетіне төгіледі. Бұрғысы төменгі жағында қиғаш орналасқан. Олар шахта диаметрін 130 см-ге дейін кеңейте алады. Машинаның құдық қазу өнімділігі -1,15 м/сағ. Оны үш адам басқарады.

тесікті сүзгіні, қиыршық және ірі тасты сүзгілерді су қабаттарының табанына

орналастырады.
Қиыршық-тасты сүзгі қиыршық тасты материалды немесе құм мен қиыршық тасты араластырып, оларды үйінді түрінде төсейді, үйінді қалыңдығы 10 см кем болмауы керек.Соңғы кездерде қиыршық тасты сүзгінің кеуекті бетоннан жасалған блокті шеңберлі түрі қолданылады.
Гравитациялық сүзгілер шахталы құдықтың қабырғасына бекітіліп, кең су қабылдағыш түрінде жасалынады, су қабылдағыш су өткізгіш материалмен немесе құмды қиыршық таспен толтырылады. Бұлардың артықшылығы: табиғи дайын материалдардан сүзгі дайындау мүмкіндігі; құдыққа ағып келетін су қозғалысындағы кедергілердің аз болуы; химиялық, механикалық әсерлерден тесіктердің бітелмеуі және өте көп жыл істей алатындығы.

суларын пайдалануға арналған. Көп тараған диаметрі 100-300 мм, тереңдігі 300-500

м, кейде тереңдігі 1,5 км-ге дейін барған.Ұнғыма құру жұмыстарын бұрғылау тәсілімен жүргізіп, қабырғасын обсадты құбырмен бекітеді де, суды батырылған электрлі сұйық сорғымен жоғары тартып шығарады (15 сурет). Ұнғымада бастаудан, тіреуден және су қабылдау бөлімінен тұрады. Ұнғыма конструкциялары тереңдігіне, бұрғылау тәсілдеріне т.б. байланысты қабылданады.
Сүзгі мына бөліктерден тұрады: сүзгі үстіндегі құбырдан, жұмысшы бөлігінен және тұндырғыштан. Жұмысшы бөлігі сулы қабаттан суды қабылдап алуға, ал су тұндырғыш (1-2 м) сумен бірге келетін құм бөлшектерін жинауға негізделген. Сүзгі үстіндегі құбыр пайдалану колоннасымен сүзгі құбырымен сальник арқылы жалғасады. Көбінесе тесікті, саңылаулы, майда торлы және қиыршық тасты гравитациялық сүзгілер пайдаланылады.

(ұңғысы)- бұрғылау ұңғымасының түбі, яғни бұрғылау жұмыстарының әрбір сәттегі тірелу

жазықтығы. Бұрғылау жұмыстарын жүргізу барысында ұңғыма оқпаны (ұңғысы) алдын-ала белгіленген бағытта жылжып отырмақ, сөйтіп ұңғыма бірте-бірте тереңдей (ұзара) түспек, яғни ұңғыма ернеуінен бірте-бірте қашықтай бермек.

Ұңғыма ернеуінің арматурасы - ұңғыма ернеуін нығыздайтын, лифт құбырларын ілетін, ұңғыма өнімін немесе оған айдалатын агенттердің ағымын бөлетін және реттейтін құрылғылар кешені. Құбыр ұшындағы жабу және реттеу арматурасынан (ысырмадан, шумектен, штуцерден, қақпақтан) тұрады. Бұрқақтық, газлифтік, газдық, газ тоғытатын ұңғымаларда пайдаланылады.

жоғарғы нүктесіндегі қысым. Ұңғыма ернеуі арматурасының монометрімен өлшенеді. Статикалық және

динамикалық қысымдар болып ажыратылады. Статикалық қысым тоқтатылған ұңгымада өлшенеді, ол қойнауқаттық қысымға, ұңғыманың тереңдігіне, оны толтырған ортаның тығыздығына байланысты. Ол мөлшерлік жағынан ұңғыма ернеуі мен қойнауқатқа дейінгі сұйық бағанасы қысымының айырмасына тең. Динамикалық қысым жұмыс жасап тұрған ұңғымада елшенеді, ол статикалық қысымдағыдай параметрлерге қоса ұңғыма өніміне жене тоғытылатын агенттың шығынына, сондай-ақ ұңғыма жанындагы құбыр желісінің қысымына, ұңғыма ернеуі арматурасының жабушы-реттеуші белшектеріндегі қысымдардың күрт ауытқыуына байланысты болады.

немесе ол аяқталған соң ұңғыма оқпанын сақтау үшін оның ернеуін

белгілі бір уақыт бойы нығыздап жабу. Жұмысты қиындатушы жағдайлар пайда болғанда, бұталы бұрғылауда бұтаның барлық ұңғымалары тұрғызылып болғанша, кенорындарды игергенде кәсіпшілік қалыптасып біткенше өлшеулі мерзім бойына Ү.ж.д. қарастырылады, ал ұзақ мерзімге тоқтату кенорынды пайдалану мүлде аяқталғаннан кейін жүзеге асырылады.
Ұңғыма оқпаны түбінің қысымы - пайдаланудағы мұнай, газ немесе су ұңғымасы түбіндегі флюидтің қысымы; ұңғыма оқпанындагы сұйықтың (немесе газдың) көтерілуіне себепші болатын қойнауқат қуатын сипаттайды. P3=QcH+Pa формуласы бойынша есептеледі, мұнда РЗ - ұңғымасы түбіндегі қысым, Па, Н - ұңғымадағы сұйық бағанасының биіктігі, м; Qc - сұйықтың тығыздыгы, кг/м3, Ра - ұңғыма қысымы, Па. Жұмыс істеп тұрган ұңгыманың қысымы динамикалық, тоқтатылган ұңгыма қысымы статикалық Ұңғыма оқпаны түбінің қысымы деп аталады. Тереңдік манометрімен өлшенеді.

құбыр байланыстыратын вертикаль ұңғымалардан тұрады. Бірінші ұңғымадан ауа келеді және

ол жер астындағы көмірді жандырады. Көлденең құбыр- бұл реакциялы аймақ. Бұл жерде жану ошағы орналасқан. Шахталы тәсілдің маңызы зор болып табылады. Екі ұңғыманың арасы неғұрлым ашық болса, онда одан шығатын сұйық мөлшері де көп болады.
Тік ұңғымалар негізгі инженерлік құрал болып табылады. Ол терең әрі су қабылдайтын бөліктен тұрады.

тор пішінінде болып жасалады.Тіреу болса (оқпан) қалың болат немесе асбестоцемент

құбырлармен бекітіледі, ол тау бөлшектерінің опырылып құдық ішіне түсіп кетпеуінен сақтайды.
Кейбір кезде құдықтар сүзгіштерсіз де құрастыруға болады. Жер қабаты суды жақсы өткізетін және қатты бөлшектерден тұрса, онда сүзгі қажет болмайды. Құдықтың жоғарғы бөлігі жергілікті жағдайға байланысты жер бетінен төмен құрылған камерада немесе жер бетінен 2,5 м –ден жоғары биіктікте болатын павильонда орналасуы мүмкін. Ол құдықтың жұмысына қажетті аспаптарды, құбырларды орнату үшін, құдық ішіндегі суды ластанудан қорғау үшін және құдықтың жұмыс реттеу үшін қызмет атқарады. Құдықтар жұмыс кезінде бір-біріне әсер етпейтін қашықтықта орналасуы керек.

жағынан көлденең тесік құбырлар жүргізіледі, сонда көлденең су жинағыш құбырлар

шығады. Яғни айтқанда, бұл су қабылдағыштар су жиналатын құдықтан, су жинағыш құбырдан және бақылау құдықтардан тұрады. Көлденең су жинағыштар ор, құбыр тәрізді немесе галереялы болуы мүмкін. Су жинағыштарға қойылатын талаптар:
су жинағыштардың материалы суға және топыраққа шыдамды болуы керек;
су жинағыштар жоғарыдан лас сулар түсіп кетуден қоғалуы тиіс;
су өткізгіш қабаттан көлденең су жинағышқа тау бөлшектері еңбеуі керек;
ауа алмасуы жақсы болуы тиіс;
құбырдағы судың ағу жылдамдығы 0,7 м/с-тен кем болмау керек;
құбырлар мен науалардағы су өздігінен қысымсыз ағуы керек, қимасының есепті толу деңгейі 0,5 диаметр шамасында.

бақылау, желдету және жөндеу үшін әрбір 50 м-ден (диаметрі 150-600

мм), 75 м-ден (600 мм-ден көп) құдықтар тұрғызады, галереяға-әрбір 100-150 м кейін. Құдықтың диаметрі 1 м, басы жер бетінен 0,5 м жоғары орналасқан, айналасында су өткізбейтін төсеніш (ені 1 м-ден кем емес) болуы керек және олар желдеткіш түтіктермен жабдықталу керек.
Сәулелі су жинағыштар деп шахталы немесе құбырлы құдыққа радиусты бойлай қосылған көлденең құбырларды атайды. Олар жер бетінен 30 м-ге дейнгі тереңдікте орналасқан сулы қабатты пайдалануға және сулы өзен жағалауынан, арнасынан немесе жер астында жиналған суды қабылдай алады. Бұл құрылымдар былай орналасуы мүмкін:
арна астында ( су жинайтын құдық жағасында не аралында);
өзен жағасында
ашық жерде.

мүмкін. Көлденең құбырларының ұзындығы 60 м асса оларды телескоптық қып

жасайды, яғни диаметрін орталық құдықтан кішірейтіп жасайды.
Бұлақ көздерінен суды алу құрылымдары тиімді жұмыс істеу үшін мынадай талаптар қойылады:
Бұлақтың шығар жерін ені мен тереңдігін бойлай жақсылап ашу керек.
Бұлақ көзін мұз қатып қалудан және ластанудан сақтау қажет.
Бұлақтың шығар жерін көшкіннен, жуылудан және опырылудан қроғау жұмыстары жүргізілуі қажет.
Бұлақ көзінен суды алатын құрылым инженерлік құрылыстарға қойылатын талапқа сай болу керек.

қай жақтан ағып келмесін қабылдаушы орналасқан жерге шахталы құдыққа үқсас

қондырғы орнатады. Оның диаметрін судың ағып келу жылдамдығына байланысты анықтайды. Құдықтағы судың көлемі құбырлар мен арматуралар орнатылуын қамтамасыз ететіндей болуы тиіс.
Камера конструкциялары бұлақ суын жинау түріне байланысты төменнен шығатын суларды жинау камералары және жоғарыдан ағатын суларды жинайтын камералар болып бөлінеді.
Төменнен шығатын суларды жинау камералары қабырғасына су өткізетін жұмыр тастар төгіндісін салады, егер сулы қабаттар ұсақ құмнан тұрса.
Жоғарыдан ағатын суларды жинайтын камералар табанын су өткізетін бос қуысты плиталардан құрайды. Камераларды уақытылы желдетіп және қар-жауын суларынан сақтап тұру қажет. Бұлақ көздерінің арасы 5 м кем болса, барлығына бір камера жасалады.

асты сулары деп жер қыртысында кезігетін барлық физикалық күйдегі суларды

айтамыз. Қоректену көздері белгілі болған жағдайда жер қыртысындағы су көздері негізінен алаптық геологиялық құрылысымен анықталады.Жер қыртысында су өткізетін және су өткізбейтін қабаттардың кезектесіп келіп отыруы әдетте, су өткізбейтін қабаттың үстіне орналасқан су өткізетін топырақ қабаттарында бос сұйық сулардың жиналуына жағдай жасайды.
Жер қыртысындағы барлық қуыстарында су толық жиналатын топырақ-жер қабатын сулы қабат,ал оның астына орналасқан су өткізбейтін қабат — сутірегіш деп аталады. Егер сулы қабатты бұрғылау жолымен немесе құдық қазу арқылы ашқан,ондағы судың деңгейі өзгеріссіз қалса,онда жер асты суларын тегеурінсіз, ал деңгейді-жер асты суларының деңгейі дейді.
Жер қыртысындағы асты-үстін бірдей өткізбейтін қабат алып жатқан сулы қабатты ашқанда,скважинадағы судың деңгейі үстіңгі су өткізбейтін қабаттан орнығуы мүмкін еді. Бұл жағдайда сулы қабаттағы сулар гидростатикалық тегеуріннің әсерінде болады, ал сулы қабат тегеурінді сулы қабат деп аталады.
Орналасу сипатына, режиміне, қалыптасу жағдайына, қозғалуына және жер үсті суларымен өзара байланысының сипатына қарай жер асты сулары тегеурінді және тегеурінсіз деп атайды. Тегеурінсіз жер асты суларына топырақ, топырақ-жер және қыртысындағы сулар жатады. Топырақ суларының өзінен төмен орналасқан жер қыртысында сулармен гидравликалық байланысы болмайды. Топырақ-жер сулары деп су өткізбейтін қабаты жер қыртысында орналасқан, ал деңгейі тұрақты немесе тұрақсыз түрде топырақ қабатында болатын жер асты суларын айтамыз.

Презентацияны дайындағандар:
ВР-307(қ) Қалиева Ш.Қ.

Махан А.Ж.
Бәшімбаева А.Н.
Алхабек Қ.
Тексерген: Аға оқытушы
Сейтасанов И.С.