Сооружение для забора поверхностных вод

воды из русла реки через затопленные  оголовки. Затопленный оголовок размещается  на

дне реки при соблюдении условий:

минимальный слой воды над оголовком  от нижней кромки льда – 0,2 м;

минимальный слой воды над оголовком  от – 0,3 м;

минимальный порог между дном и  низом водоприемных окон – 0,5 м.

Состав водозаборных сооружений

1. Оголовок;

2. Самотечные водоводы;

3. Береговой колодец, совмещенный  с насосной станцией 1-го подъема.

Проектируемые водозаборные сооружения системы водоснабжения города по

надежности относятся к сооружениям 1 категории надежности.

2. Производительность  водозаборных сооружений и

расчетная подача насосной станции 1 подъема

Производительность водозаборных сооружений рассчитывается по формуле:

Qвод = α Qср.сут · К мак

сут ,

4

где Qср.сут – среднесуточный расход воды в городе, м3/сут;

К мак

сут = 1,1÷1,3 – максимальный _______коэффициент суточной неравномерности;

α = 1,01÷1,08 –коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды

водозаборных и очистных сооружений.

Qвод =1,08

24

22267 1,2 =1202,4 м3/ час = 334 л/с.

3. Гидравлический расчет  водозаборных сооружений

Водозаборные сооружения с затопленными оголовками относятся ко 2 или 3

категории. В целях выполнения условия по проектированию сооружений 1 категории и

обеспечения бесперебойности подачи воды потребителям водозаборные сооружения

проектируются с двумя затопленными оголовками в двух створах реки. Каждый оголовок

оборудуется коллектором с вихревой камерой и водоприемными окнами, оборудованных

фильтрующими кассетами.

Геометрические размеры  водозаборных сооружений определяются из расчета

пропуска максимального расхода  воды на хозяйственно-питьевые нужды  при нормальных

режимах водопотребления.

Потери напора в сооружениях, энергетические затраты на подачу воды

потребителям рассчитываются при  экстремальных ситуациях, т.е. в случае аварийной

работы водозабора.

Расчетный расход воды, протекающей  через каждый оголовок:

qр =

2

вод Q

=

2

334 = 167 л/с = 0,167 м3/с.

Скорость втекания воды в окно оголовка принимается (см.п.5.94.СНиП 2.04.02-84*) в

пределах ϑ ≤ 0,1÷0,3 м/с.

Общая площадь входных окон каждого  оголовка рассчитывается по формуле:

Ωбр = 1,25 · qр·

ϑ

ст К

,

где Кст – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий;

1,25 – коэффициент, учитывающий  засорение отверстий.

Чтобы в оголовок потоком воды не затянуло мальков или не прижало  к окнам

оголовка, последние оборудуются  фильтрующими элементами - сетками  или

фильтрующими кассетами.

На проектируемых оголовках  устанавливаются фильтрующие кассеты с гравийно-

щебеночной загрузкой.

Для фильтрующих кассет:

5

Кст =

ф Р

1 =

0,3

1 = 3,33,

где Рф – пористость гравийно-щебеночного фильтра 0,3-0,5

Ωбр = 1,25·0.167

0,1

3,33 = 6,95 м2

Соблюдая принципы стандартизации при строительстве объектов, размеры окон

оголовков принимаются по стандартным  размерам решеток, которые могут

устанавливаться на окнах в периоды  ремонта или замены кассет. Из справочника  по

специальным работам (под редакцией  Москвитина А.С.) выбираются размеры  решетки:

1000 х 1250 мм, весом 94 кг. Площадь  живого сечения кассеты назначается  в соответствии

с размерами решетки, т.е. равной Ωкас.=1,08 м2.

В этой связи, количество кассет на один оголовок принимается:

n =

кас

бр

Ω

Ω

=

1,08

6,95 ≈ 6 шт.

При наличии фильтрующих кассет сетки в водоприемной камере могут не

устанавливаться.

Проверяя скорость движения воды на входе перед фильтрующей кассетой с

заданными размерами:

ϑ =

6 1,08

0,167 3,33

⋅

⋅

= 0,085м/с < 0,1 м/с,

можно сделать вывод, что требование СНиП по пределам скорости входа воды в

оголовок, в целях предотвращения гибели молоди, выполняется.

При промывке фильтрующей кассеты  на ее место устанавливается решетка, а в

водоприемной камере сетка.

Подача воды потребителям при аварийной  ситуации или ремонтах должна быть в

пределах: Qав ≥ 0,7 Qвод, т.е. Qав ≥ 0,7·0,334=0,233 м3/с.

Проверим работу водозахватных  устройств при ремонтах или промывке одного из

оголовков:

если установлены фильтрующие  кассеты, то скорость втекания воды в  оголовок

составит:

ϑ70% = (0,7·0,334·1,25·3,33)/6,48 = 0,12 м/с, т.е. в пределах 0,1÷0,2 м/с.

По проекту: оголовок принимается  с цилиндрическим коллектором переменного

сечения и вихревой камерой.

Сечения коллектора принимаются по условию:

скорость движения воды в коллекторе предусматривается неизменной и не меньше

0,75 м/с;

наибольший диаметр коллектора (камеры) определяется по формуле

6

Dмак = 2

м

в Q

π ⋅υ

,

где ϑм – принимается несколько меньше расчетной скорости в водоводе, м/с.

В данном проекте Dмак принимается равным диаметру водовода (в целях упрощения

расчетов).

Длина коллектора (вихревой камеры) принимается  из расчета L = 6÷10 Dмак, где Dмак

– максимальный поперечный размер вихревой камеры.

Чтобы определить Dмак необходимо рассчитать диаметр водовода Dвод.

Водоводы принимаются самотечными от каждого оголовка (самотечные водоводы

надежнее сифонных).

Самотечные  водоводы

Диаметр каждого водовода назначается  по условию:

пропускная способность водовода q1 =

2

вод Q

= 0,167 м3/с, при 0,7 ≤ ϑ1 ≤ 1 м/с (п.5.99

СНиП 2.04.02-84).

Если ϑ1ρ =0,9 м/с, то

Dвод =

1

1 4

π ⋅ϑ

⋅ q =

3,14 0,9

4 0,167

⋅

⋅

=0,486≈0,5 м.

По справочнику строителя (под  ред. Перешивкина А.К.) выбираются трубы  для

самотечных водоводов: стальные трубы Dу 500 мм с внутренним цементно-песчаным

покрытием. Толщина покрытия δ = 7 мм.

Анализируя план источника водоснабжения (выданного по заданию), выбирается

место размещения оголовков и водоприемного  колодца. Оценивается длина водоводов.

В данном проекте длина самотечных водоводов одинаковая и равна: Lвод = 60 м.

Потери напора в водоводе при аварийном режиме составят:

h = i·L вод· 1,2 = A·k·q2·L вод· 1,2 = 0,4939·0,98·0,7· 0,3342·60·1,2 = 0,19 ≈ 0,2 м,

при q = 0,7·0,334 = 0,233 м3/с, Dу 500 мм, ϑ70% = 1,12 м/с, k = 0,98, A = 0,4939

Вихревая камера

Вихревая камера (коллектор) монтируется  из стальных телескопических труб с

такими диаметрами, которые бы по всей длине камеры обеспечивали равномерное

движение воды.

Расход воды, который приходится на один оголовок, составляет: q = 0,167 м3/с.

Усредненная скорость в камере принимается  равной ϑ=0,8 м/с.

через одно окно в оголовок поступает qок =

n

q

=

6

0,167 =0,028 м3/с, при ϑ=0,8 м/с

7

где n –количество входных окон.

В этой связи размеры вихревой камеры (коллектора) принимаются:

в конце камеры- Dкам= Dвод=500 мм;

в начале - Dкам=

6 3,14 0,8

4 0.167

⋅ ⋅

⋅

= 0,21 м, Dкам ≈200 мм;

после 2 окна- Dкам=

3,14 0,8

4 0,028 2

⋅

⋅ ⋅

= 0,29 м, Dкам ≈300 мм;

после 3 окна- Dкам=

3,14 0,8

4 0,028 3

⋅

⋅ ⋅

= 0,36 м, Dкам ≈350 мм;

после 4 окна- Dкам=

3,14 0,8

4 0,028 4

⋅

⋅ ⋅

= 0,42 м, Dкам ≈400 мм;

после 5 окна- Dкам=

3,14 0,8

4 0,028 5

⋅

⋅ ⋅

= 0,47 м, Dкам ≈450 мм.

Длина камеры принимается: L= 6÷10 Dмак = 10·0,5 = 5 м. Длина оголовка, с учетом

условий устойчивости, прочности и  размеров его составных узлов, принимается - 8 м

Ширина – 2,4 м.

Проверка на незаиляемость водоводов

Скорость движения воды в водоводе должна быть достаточной, для предотвращения

выпадения мелких наносов в количестве ρ, кг/м3. Выполним проверку этого условия по

формуле:

 

 

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕСТА  РАСПОЛОЖЕНИЯ

И ТИПА ВОДОПРИЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ, ИХ КОМПОНОВКИ И

КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ

Водозаборные сооружения предназначены  для отбора воды из источника, ее грубого

осветления и подачи потребителю  в необходимом количестве и под  требуемым напором.

Выбор створа водозаборного сооружения на плане участка реки является

определяющим фактором в бесперебойной  и надежной работе сооружения. В  створе

водозаборного сооружения должны быть достаточные глубины для расположения

сооружения. Место отбора воды не должно заноситься и забиваться шугой. Створ

сооружения, по возможности, должен быть выбран оптимально крутым для уменьшения

длины коммуникаций и компактного  проектирования сооружения. В створе не должны

залегать просадочные грунты и  плывуны. Глубинное положение водоприемника  должно

быть увязано с требованиями судоходства, а створ сооружения должен учитывать также

требования рыбоохраны и расположения зон санитарной охраны.

По выбранному створу строится профиль  берега в горизонтальном и вертикальном

масштабах М 1:100 или М 200. Искажение  горизонтального и вертикального  масштабов не

допускается. На профиле отмечаются уровни воды в реке, фиксируется  ледостав, наносится

колонка грунтов, складывающих берег, и определяется заложение откосов. Крутыми

являются берега с заложением откосов 1:т < 1:1, пологими - с заложением откосов 1:т > 1:3.

Берега с заложением откосов 1:1>1:т >1:3 классифицируются индивидуально.

На крутых берегах проектируют  береговые водозаборные сооружения, на пологих –

русловые водозаборные сооружения и другие (перечисленные во введении) сооружения

Рассчитывается отметка дна реки в месте расположения водоприемника. Для этого от

отметки нижней кромки льда или горизонта  межени (в зависимости от того, какая  из этих

отметок окажется меньше) отнимают значения минимального слоя воды над верхом

водоприемных окон (0,2...0,3 м в зависимости от типа сооружения), высоты водоприемных

окон и величины порога между  дном и низом водоприемных окон (1 м).

Рассчитывается отметка берега, на которой проектируется береговой  колодец (не

менее 1 м выше горизонта половодья  реки).

В результате этих расчетов на профиль наносятся контуры водоприемника и

берегового колодца, что дает возможность  определить горизонтальное расстояние между

ними, т. е. длину самотечных, самотечно-всасывающих  или сифонных линий.

Выбор типа водоводов, для подачи воды из водоприемника в водоприемный колодец,

обосновывается на основании технико-экономических  расчетов и применяемых методов

строительства

Выбор типа водоприемника определяется в зависимости от гидрогеологических

условий источника водоснабжения  и требований заказчика.

Вопрос о компоновке берегового колодца и насосной станции первого  подъема

решается исходя из производительности сооружения, типа подобранных насосов  и

геологического строения берега. Кроме  того, в основании сооружений должны залегать

твердые непросадочные грунты, не допускающие различной величины просадки берегового

колодца и насосной станции первого  подъема.

В состав водозаборных сооружений должны входить колодцы с водомерами.

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Сомов Г.Ю., Журба М.Г. Водоснабжение. Том 1. Системы забора, подачи и распределения воды: Учеб. для вузов. – М.: Издательство АСВ, 2008,
1. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Госстрой России, 2004,
2. Справочное пособие к СНиП 2.04.02-84. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод.
3. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. Под ред. Назарова А.И. – М.: Стройиздат, 1977,
4. Справочник монтажника. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений. Под ред. А.С. Москвитина. – М.: Стройиздат, 1979,
5. Справочник строителя. Монтаж внешнего водоснабжения и канализации. Под ред. Перешивкина А.К. – М.: Стройиздат, 1988,
6. Москвитин Б.А., Мирончик Г.М., Москвитин А.С., Дерюшев Л.Г. Оборудование водопроводных и канализационных сетей и сооружений. Учебник для вузов. / Под редакцией Дерюшева Л.Г. – 2-е изд., переработанное и дополненное. – М.: ООО «ИД «БАСТЕТ», 2011,
7. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. – 9-е изд., исправленное. – М.: ООО «ИД«БАСТЕТ», 2009.