Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский Национальный Технический Университет
Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»
Пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине «Водозаборные сооружения»
Тема: «Сооружения для забора подземных и поверхностных вод»
Исполнитель: Миланович А.А.
ст. гр. 110239
Руководитель: Климков В.Т.
Минск-2012
Состав проекта
Пояснительная записка на 42 странице.
Графическое приложение – лист формата А1:
1) план и разрез водозаборного сооружения в выбранном створе реки;
2) деталь: решетка;
3) план подземного водозабора;
4) разрез скважины и здания НС-I;
5) деталь фильтра скважины
Содержание
Введение…………………………………………………………….…..6
|
. |
||||||||||||||
|
||||||||||||||
|
2. Сооружения для забора поверхностных вод…………………………..20 |
||||||||||||||
|
2.1 Определение производительности водозабора………………………21 |
||||||||||||||
|
2.2 Выбор и обоснование створа реки и компоновки водозаборного сооружения………………………………………………………………….22 |
||||||||||||||
|
||||||||||||||
|
||||||||||||||
|
2.5Борьба с шугой…………………………………………………………..26 |
||||||||||||||
|
2.6 Очистка решёток………………………………………………………..26
|
||||||||||||||
|
||||||||||||||
|
2.11 Определение расчетных уровней воды в водоприемном колодце….34 |
||||||||||||||
|
2.12 Проектирование НС – I………………………………………………...35 |
||||||||||||||
|
2.13 Проектирование всасывающих и напорных линий………………......36 |
||||||||||||||
|
2.14 Подбор насосов…………………………………………………………37 |
||||||||||||||
|
2.15 Определение отметки оси насоса……………………………………...38 |
||||||||||||||
|
2.16 Конструирование водоприемного колодца…………………………...39 |
||||||||||||||
|
2.17 Подбор вспомогательного оборудования……………………………..39 |
||||||||||||||
|
2.18Зоны санитарной охраны поверхностных источников водоснабжения40 |
Список использованных источников………………………………………42
Введение
Водозаборные сооружения занимают особое место среди всех сооружений систем водоснабжения. Выполняя одну из ответственных задач – бесперебойного обеспечения водой снабжаемого объекта, водозаборные сооружения должны одновременно учитывать особенности и свойства используемых природных источников воды.
Все виды водозаборных сооружений могут быть разделены на две группы в соответствии с видом используемых природных источников:
Для систем хозяйственно-питьевого назначения должны преимущественно использоваться подземные источники воды, как наиболее удовлетворяющие санитарно-гигиеническим требованиям.
В данном курсовом проекте необходимо запроектировать сооружения для забора подземных и поверхностных вод. Сооружения запроектированы для водоснабжения небольшого города с водопотреблением 139 тыс. м3/сут. Согласно плану, сооружения для забора поверхностных вод расположены недалеко от города. Сооружения для забора подземных вод расположены в 2 районах: 3-й (напорный пласт) и 1-й (безнапорный пласт).
1 СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАБОРА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Подземные воды представляют особую ценность как источник питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также водоснабжения некоторых промышленных производств, для технологического процесса которых требуется вода питьевого качества.
В отличие от поверхностных подземные воды обычно благоприятны в санитарном отношении, имеют более низкую и мало изменяющуюся в течение года температуру, не содержат механических взвесей, что позволяет использовать их для водоснабжения без дополнительной очистки и обработки.
Подземные воды в РБ почти повсеместно имеют повышенное содержание железа, поэтому воду необходимо подвергать обезжелезиванию.
Подземные воды добывают из водоносных пластов и комплексов. Под водоносным пластом понимают ограниченную область геологических образований, представленную обводнёнными пористыми или трещиноватыми породами. Водоносный комплекс – это система гидравлически взаимосвязанных водоносных пластов.
Водоносные пласты характеризуются формой и размерами в плане, мощностью водоносной толщи, физическими параметрами водовмещающих пород, условиями залегания этих пород, запасами находящейся в них воды, граничными условиями на контуре пласта.
По размерам пластов в плане и по особенностям их использования они могут быть:
1) пласт неограниченных размеров – это пласт, контуры которого находятся за пределами воронки депрессии проектируемого водозабора;
2) полуограниченный пласт – пласт, контуры которого в плане с одной стороны пересекаются или совпадают с контурами предполагаемой воронки депрессии водозабора;
3)ограниченный пласт – пласт, контуры которого в плане пересекаются или совпадают со всех сторон с контурами воронки депрессии проектируемого водозабора.
1.1 Описание гидрогеологических условий и принятых схем отбора воды из подземного источника
По заданию на проектирование производительность водозабора подземных вод составляет 59тыс. м3/сут.
Для расчёта принимаем разрез в районе источников подземных вод №1 (22000 м3/сут), №3 (36000 м3/сут).
Водозабор забирает воду из напорного водоносного пласта (район №3),сложенный песками среднезернистыми с коэффициентом фильтрации k=10 м3/сут, и безнапорного водоносного пласта (район №1), сложенный песками мелкозернистыми с коэффициентом фильтрации k=2 м3/сут. Для дальнейших расчётов выбираем линейную схему расположения скважин.
1.2 Проектирование и расчет взаимодействующих скважин в напорных условиях
Мощность водоносного пласта m=20,5 м.
Статический уровень воды находится на отметке 106,0 м.
Коэффициент фильтрации водонасыщенного грунта (песок мелкозернистый) равен 10 м3/сут.
Понижение уровня воды в скважине составляет:
где hн – потери напора в насосе, hн = 3,1..8,5 м (принимаем 5,6м).
1.2.1 Определение производительности скважин
Определение производительности скважин производят в следующей последовательности:
Производительность одной скважины предварительно намечается:
м3/ч
где S-понижение уровня, м;
q-удельный расход водовмещающей породы, q =6 м3/ч.
Число рабочих скважин в водозаборе:
скв.
где nраб – количество рабочих скважин;
QВЗ – объем воды, забираемый водозабором;
– предварительно принятая производительность скважины.
При числе рабочих скважин от 5-12, принимается 2 резервные скважины, если число скважин более 12, то резервных 20% от количества рабочих.
Тогда общее количество скважин:
скв.
Расстояние между скважинами принимается равными =50м, тогда протяженность водозабора при линейном расположении скважин:
м
Радиус влияния скважин для среднезернистого песка принимается 300 м. Радиус скважин rс=0,2 м. Безразмерное фильтрационное сопротивление системы скважин при их линейном расположении составляет:
Длина фильтра составляет:
м.
Принимаем
Допустимая скорость фильтрации:
м/сут .
Значения дополнительного безразмерного фильтрационного сопротивления приводятся в справочной литературе в зависимости от степени вскрытия пласта и отношения (фильтр примыкает к водоупору)
Исходя из предыдущих данных получаем .
Коэффициент несовершенства скважины :
где hср=m=20,5 м.
S – понижение уровня воды в скважине.
Потери напора в фильтре:
, м
м
Производительность скважин после первого приближения составляет:
Так как расхождение между значениями и составляет больше 10%, то делаем второе приближение.
скв.
скв
Тогда общее количество скважин:
скв.
=50м, м
Радиус влияния скважин для среднезернистого песка принимается 300 м. Радиус скважин rс=0,2м.
Коэффициент несовершенства скважины :
Производительность скважин после второго приближения составляет:
Так как , производительность скважины в напорном пласте равна 33,6 м3/ч. В таком случае количество рабочих скважин nраб = 45, резервных – nрез = 9, общее число скважин n=54.
1.2.2 Расчет фильтра скважин
Конструкция фильтра зависит от водовмещающей породы. Так как водовмещающая порода напорного водоносного пласта – песок среднезернистый, то в соответствии со стандартами и нормами Беларуси принимается каркасно-стержневой фильтр с гравийной обсыпкой.
Так как длина фильтра должна соответствовать требованию, то принятое значение =10,3 м подходит.
Необходимая площадь фильтрующей части составляет:
м2
Диаметр фильтра определяется из формулы:
м
Диаметр обсадных труб скважин принимается из возможности опускания в них погружных насосов и создания необходимых условий для отбора воды из скважин. Минимальный диаметр обсадных труб:
м
1.2.3 Расчет сборных водоводов
Гидравлический расчет сборных водоводов выполняется по схеме расчета тупиковых водопроводных сетей. Длина каждого участка сборного водовода принята 50м, последнего участка до РЧВ – 500м. Длина горизонтальных линий подключения скважин к сборному водоводу намечена в пределах 30м ( принимаем 20м). Диаметр трубопроводов линий подключения принимается равным 100мм. Результаты расчета сводим в таблицу.
|
N участка |
q, л/с |
d, мм |
L, мм |
h=il |
Hi |
|
1-2 |
9,3 |
100 |
50 |
0,78 |
0,78 |
|
2-3 |
18,6 |
150 |
50 |
0,55 |
1,33 |
|
3-4 |
27,9 |
200 |
50 |
0,81 |
2,14 |
|
4-5 |
37,2 |
200 |
50 |
0,49 |
2,63 |
|
5-6 |
46,5 |
200 |
50 |
0,75 |
3,38 |
|
6-7 |
55,8 |
250 |
50 |
0,35 |
3,73 |
|
7-8 |
65,1 |
250 |
50 |
0,46 |
4,19 |
|
8-9 |
74,4 |
300 |
50 |
0,24 |
4,43 |
|
9-10 |
83,7 |
300 |
50 |
0,30 |
4,73 |
|
10-РЧВ |
418,5 |
300-600 |
2700 |
10,70 |
15,43 |
1.2.4 Определение необходимого напора насосов и подбор водоподъемного оборудования
Требуемый напор насосного оборудования скважин определяется по формуле:
, м
где Нг – геометрическая высота подъема воды:
м
Тогда напор насоса в первой скважине равен:
Исходя из расчетной подачи насоса, равной 33,6 м3/ч, и напора 37 м принимается насос ЭЦВ 8 -40-70 для всех скважин.
1.3 Проектирование и расчет взаимодействующих скважин в безнапорных условиях
1.3.1 Определение производительности скважины
Определение производительности скважин производят в следующей последовательности:
Производительность одной скважины предварительно намечается:
м3/ч
где S-понижение уровня, м;
q-удельный расход водовмещающей породы, q =2 м3/ч.
Число рабочих скважин в водозаборе:
скв.
где nраб – количество рабочих скважин
QВЗ – объем воды, забираемый водозабором
– предварительно принятая производительность скважины
Для водозаборного сооружения I-й категории надежности при числе рабочих скважин до 12, количество резервных скважин равно 2, если более 12, то количество резервных скважин равно 20% от количества рабочих.. Тогда общее количество скважин:
скв.
Расстояние между скважинами принимается равными =50м, тогда протяженность водозабора при линейном расположении скважин:
м
Радиус влияния скважин для гравия мелкого принимается 150 м. Радиус скважин rс=0,2м. Безразмерное фильтрационное сопротивление системы скважин при их линейном расположении составляет:
Длина фильтра составляет:
Допустимая скорость фильтрации:
м/сут
Значения дополнительного безразмерного фильтрационного сопротивления приводятся в справочной литературе в зависимости от степени вскрытия пласта и отношения .
Исходя из предыдущих данных получаем
Определим допустимое понижения уровня в скважине:
,м
где H- высота статического уровня воды в скважине, H=35м.
м
Потери напора в фильтре скважины:
,м
м.
Поправочный коэффициент ξ2:
Определим производительность скважин после первого приближения:
Так как расхождение между приближениями составляет больше 10% делаем второе приближение.
скв.
скв
Тогда общее количество скважин:
скв.
Пересчитаем :
Производительность скважин после второго приближения составляет:
Так как , производительность скважины в напорном пласте равна 21,8 м3/ч. В таком случае количество рабочих скважин nраб = 40, резервных – nрез = 8, общее число скважин n=48.
1.3.2 Расчет сборных водоводов
Гидравлический расчет сборных водоводов выполняется по схеме расчета тупиковых водопроводных сетей. Длина каждого участка сборного водовода принята 50м, последнего участка до РЧВ – 500м. Длина горизонтальных линий подключения скважин к сборному водоводу намечена в пределах 20м.
Результаты расчета сводим в таблицу:
|
N участка |
q, л/с |
d, мм |
L, мм |
h=il |
Hi |
|
1-2 |
6,06 |
80 |
50 |
0,86 |
0,86 |
|
2-3 |
12,12 |
125 |
50 |
0,58 |
1,44 |
|
3-4 |
18,18 |
150 |
50 |
0,52 |
1,96 |
|
4-5 |
24,24 |
175 |
50 |
0,61 |
2,57 |
|
5-6 |
30,3 |
200 |
50 |
0,33 |
2,90 |
|
6-7 |
36,36 |
200 |
50 |
0,46 |
3,36 |
|
7-8 |
42,42 |
200 |
50 |
0,62 |
3,98 |
|
8-9 |
48,48 |
250 |
50 |
0,26 |
4,24 |
|
9-10 |
54,54 |
250 |
50 |
0,33 |
4,57 |
|
10-РЧВ |
236,34 |
250-450 |
2400 |
13,30 |
17,87 |
1.3.3 Определение необходимого напора насосов и подбор водоподъемного оборудования
Требуемый напор насосного оборудования скважин определяется по формуле:
, м
где - отметка воды в РЧВ и отметка динамического уровня воды в скважине соответственно.
Σhс – потери напора в напорном трубопроводе по пути следования до РЧВ.
м
Исходя из расчетной подачи одной скважины 21,8 м3/ч и напора в 37,4 м принимаем насос ЭЦВ 6-25-50 для всех скважин .
1.4 Проектирование здания насосной станции первого подъема
Насосные станции I подъема сооружают над устьем скважины. Помещение для насосных установок выполняют в виде наземного павильона. В нем находится устье скважины, запорно-регулирующая и предохранительная арматура, контрольно-измерительные приборы.
Насосные станции в виде наземных павильонов по сравнению с подземными удобнее в эксплуатации, в них надежнее сохраняется оборудование и арматура.
1.5 Зоны санитарной охраны подземного источника водоснабжения
Зоны санитарной охраны создаются на водозаборных сооружениях, использующих подземные воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Они имеют три пояса. Границы первого пояса устанавливаются в зависимости от степени защищенности используемого пласта от загрязнений.
Первый пояс зоны санитарной охраны образуется выделением вокруг каждой скважины ограждённых участков территории с удалением их границ от скважины на 30-50 м в любом направлении. На территории первого пояса зоны санитарной охраны запрещается вести сельскохозяйственные работы с применением органических и минеральных удобрений. Запрещаются также все виды строительства, проживание людей, прокладка трубопроводов различного назначения (за исключение трубопроводов, обслуживающих водопроводные сооружения), выпас скота.
Территория первого пояса должна быть огорожена и озеленена. Рекомендуется глухое ограждение высотой 2,5 м и сторожевая сигнализация.
Границы второго пояса.
Второй пояс включает территорию, находящуюся в радиусе R от крайних скважин:
где Q – дебит скважины, м3/сут
Т – время продвижения микробного загрязнения; для второй климатической зоны, в которой расположена Республика Беларусь: для безнапорных пластов – 200 суток, для напорных пластов – 200 суток;
m – мощность пласта, м
ρ – пористость водоносного пласта, ρ нап=0,3; ρ безнап=0,35.
Границы третьего пояса ЗСО .
Третий пояс включает территорию, находящуюся в радиусе R, определяемом по той же формуле, что и для второго пояса, но при Т = 25лет = 9125сут. (время службы скважины, расчетное время продвижения химического загрязнения).
На территории третьего пояса запрещается размещение складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов, минеральных удобрений, шламонакопителей и других объектов, которые могут вызвать химические загрязнения.
2 СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАБОРА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
Водозаборные сооружения из поверхностных источников кроме основной задачи – обеспечение бесперебойного получения требуемого качества воды – выполняют функции предварительной механической очистки забираемой воды, защиты от попадания в неё льда. Выполнение всех этих функций учитывается при выборе места расположения водозабора, его типа и оборудования.
Речные водозаборные сооружения систем водоснабжения населенных пунктов должна размещаться выше водоснабжаемого объекта по течению реки. При определении объекта водозабора необходимо учитывать вероятность увеличения территории снабжаемого объекта с ним, чтобы обеспечить определенный резерв с территории водозаборных сооружений и станции очистки воды и обеспечить возможность организации зон санитарной охраны.
Речные водозаборные сооружения следует располагать в тех местах, где менее наблюдается интенсивность осаждения наносов и не происходит разрушения берега. Не следует располагать в выпускной части реки и прямых местах.
Наиболее благоприятны вогнутые берега реки, где отложения наносов не происходят, но необходимо предусмотреть берегоукрепительные мероприятия. Также следует предусматривать ледовые условия реки.
На судоходных и лесосплавных реках водозаборные сооружения должны располагаться вне зоны движения плотов или судов.
Речные водозаборные сооружения должны быть запроектированы так, чтобы их расположение и форма обеспечивали плавное обтекание, наименьшее стеснение русла реки и не вызывали его переформирования.
Определим категорию надёжности водозаборного сооружения:
Qmax сут = Kн∙ Кmax сут∙ q ∙ N/1000, м3/сут
где Qmax сут – максимальное суточное водопотребление города, м3/сут;
Kн – коэффициент, учитывающий неучтённые расходы, Kн = 1,2;
Кmax сут – коэффициент суточной неравномерности, Кmax сут = 1,3;
q - суточная средняя за год проектная норма водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на одного жителя, q = 140 л/сут∙чел;
N – количество жителей, чел.
N = Qmax сут ∙ 1000/ Kн∙ Кmax сут ∙ q, чел
N = 80000∙ 1000/1,2∙1,3∙ 140 = 366300 чел
Так как N > 50000 чел, следовательно, водозаборное сооружение относится к I – й категории надёжности.
Производительность водозабора определяется:
Qв = (1+0,01р) ∙ Qmax сут , м3/сут;
Qв = (1+0,01р) ∙ Qmax сут /t , м3/с
где Qmax сут – максимальное суточное водопотребление города (из задания), м3/сут;
5 – 10% - расходы воды на собственные нужды водопровода;
t – расчётная продолжительность работы водозабора в сутки наибольшего водопотребления, t = 24 часа.
Qв =(1+0,01∙6) ∙ (80000/86400) = 0,98 м3/с
Производительность одной секции водозабора определяется:
Q1 = Qпов/n, м3/с
где n – количество секций, n = 2;
Qпов – производительность водозабора поверхностных вод, м3/сут.
Q1 = 0,98/2 = 0,49 м3/с
При работе водозабора в аварийном режиме:
Qав = 0,7∙ Qпов, м3/сут
Qав = 0,7∙ Qпов/t, м3/с
где Qпов – производительность водозабора поверхностных вод, м3/сут;
0,7 – коэффициент допустимого снижения подачи воды в период аварии.
Qав = 0,7∙ 80000 = 56000 м3/сут
Qав = 0,7∙ 80000/86400 = 0,65 м3/с
2.2 Выбор и обоснование створа реки и компоновки водозаборного сооружения
В данном курсовом проекте разрабатывается русловое водозаборное сооружение раздельного типа, т.к.:
- производительность водозабора до 2 м3/ с;
- амплитуда колебаний уровней воды в источнике меньше 6 м;
- наличие пологого берега, т.е. недостаточность глубины воды у берега.
Технологические элементы руслового водозаборного сооружения раздельного типа:
- затопленный водоприемный оголовок;
- самотечные водоводы;
- береговой сеточный колодец;
- насосная станция первого подъема;
- камера предохранительной арматуры.
2.3 Определение размеров водоприемных окон
Размеры водоприемных окон зависят от размеров решеток, которые предназначены для задержания плавающих загрязнений. Требуемая площадь водоприемных окон каждой секции водозабора равна пощади решетки:
м2;
где 1,25 – коэффициент, учитывающий засорение отверстий;
Q1 – расчетный расход одной секции водозабора, м3/ с;
Кст – коэффициент, учитывающий стеснения отверстий стержнями решеток;
где а – расстояние между стержнями решеток в свету, в зависимости от загрязненности воды источника ( a = 30…50мм); а = 40 мм.
с – толщина стержней решетки, с =6…12 мм, принимаем 8 мм:
–средняя скорость втекания воды в водоприемные отверстия, м/с.
Эта скорость принимается в зависимости от природных условий забора воды, особенностей водоприемных устройств и требований рыбозащиты. В водотоках со скоростями течения v<0,4 м/с и на водоемах vвт =0,3 м/с.
Потери напора в рассматриваемых отверстиях определяются:
, м
где γ – коэффициент сопротивления решетки по расходу:
расход воды через решетку.
, с2/м5
где ω – площадь окна,м2
g – ускорение свободного падения, g = 9,81м/с2
a – расстояние между стержнями решетки, a = 40 мм;
с – диаметр стержней решетки, с = 8 мм
=0,7- для стержней прямоугольной формы.
ζр – сумма местных сопротивлений:
k1 – коэффициент, учитывающий профиль сечения стержней решетки, для прямоугольного сечения k1 =2,42
α – угол наклона решетки , для водозаборов коммунального значения α = 90º
с2/м5
м.
2.4 Подбор решеток
Решетки устанавливаются на водоприемных окнах водозаборных сооружений и предназначены для задержания плавающих загрязнений. Чтобы решетки можно было очищать, их рекомендуется делать съемными. По данным размерам водоприемного окна принимаем съемную решетку размером 1260 x 1400, площадь живого сечения решетки 5,08 м2.
Проверяем, подходит ли выбранная решетка:
5,08 = 1,25*1,2*0,2/Vвт;
Vвт = 0,3/ 5,08 = 0,06 ≈ 0,1 м/с
Выбранная решетка подходит.
Расчетная глубина потока воды в водоисточнике должна быть достаточной для того, чтобы разместить в нем водоприемные отверстия выбранных размеров.
Глубина реки в месте водозабора:
где 0,5-низ водоприемного отверстия до дна реки;
высота выбранной решетки;
K - величина, принимаемая 0,2-0,3м;
0,2 – запас;
толщина льда, м.
2.5 Борьба с шугой
Различные водяные кристаллы и их скопления в толще воды в виде губчатой непрозрачной массы образуют водный лед, всплывая с другими формами ледниковых образований, формирует шугу (скопление рыхлого глубинного льда в водной толще). Шуга вызывает большие отложения при эксплуатации водозаборных сооружений. Поэтому чтобы обеспечить надежность подачи воды, для борьбы с шугой применяем следующие меры:
- шуга не допускается в водоприемник
- дополнительные фильтрующие секции на время шуги
- покрытие стержней и решёток специальными теплоизоляционными материалами
- устройство плавающих запаней с погруженными на требуемую глубину щитками
-пропускание электрического тока.
2.6 Очистка решёток
Во время эксплуатации на решётках задерживаются крупные плавающие загрязнения. Для их удаления применяем обратную промывку. Но кроме таких загрязнений встречаются биологические обрастания. Для борьбы с этими обрастаниями применяем промывку горячей водой с температурой 45-55°C, если этого не достаточно, то можно покрыть решетки специальными необрастающими красками. Но в летнее время при интенсивном обрастании моллюсками необходимо промывать водозаборное устройство хлорным или медным купоросом и обрабатывать каждые двое суток в течение часа. Для промывки вода забирается из напорной линии.
При уменьшении расхода через решетки на 25%, они снимаются и подвергаются механической очистке.
2.7 Выбор и обоснование типа оголовка и определение его размеров
В данном курсовом проекте принимаем затопленный оголовок, образующий приемную камеру, в который поступает речная вода и к которому присоединены самотечные линии. Общие причины проектирования затопленных оголовков:
1. Конструкция и размеры оголовков должны создавать минимальное стеснение русла и иметь обтекаемую форму в плане;
2. Они не должны мешать судоходству и лесосплаву, т.е. их нельзя располагать в фарватере реки;
3. Должны обеспечить забор воды при любых уровнях и расходах в источниках водоснабжения;
4. Оголовки должны быть доступны для осмотра и ремонта;
5. Иметь сигнальные знаки;
6. Иметь минимальные входные скорости в зависимости от требований рыбозащиты;
7. Поверхность дна реки у оголовка должна укрепляться;
8. Низ и верх входных отверстий должны размещаться с учетом наличия наносов и льда;
9. Входные отверстия перекрываются решетками, которые при необходимости должны оборудоваться специальными приспособлениями для борьбы с шугой.
Принимаем железобетонный раструбный защищенный оголовок с лобовым приемом воды.
1 – сороудерживающая решетка;2 – раструб;3 – железобетонный корпус оголовка;4 – самотечный или сифонный водовод;5 – крепление русла каменной наброской.
Рисунок 1 – Железобетонный раструбный защищённый оголовок
Проверка условия устойчивости оголовка на сдвиг.
,
где G- вес оголовка;
Pвзв. - взвешивающая сила;
F- сила гидродинамического давления.
f=0,6-коэффициент трения
, кг
где Ψ=0,6-для прямоугольного в плане оголовка;
ρв=1000 кг/м3- плотность воды;
ω=2,5·2,1=5,25 м2- площадь поперечного сечения оголовка;
υ=1,3 м/с- скорость набегания потока на оголовок, принимаемая равной максимальной скорости течения воды в реке;
Тогда:
следовательно, условие выполняется.
2.8 Проектирование и конструирование самотечных водоводов
Самотечные водоводы служат для подачи воды от места забора до берегового сеточного колодца. Их прокладываются в одну нитку для каждой секции сооружения, в целях обеспечения бесперебойной подачи воды. Линии выполняются из стальных труб, уложенных горизонтально. На участке примыкания к оголовку трубы укладываются на прочное основание.
В береговой колодец самотечные водоводы вводят с помощью сальников, после их прокладки дно крепится каменной наброской.
Диаметр самотечных линий определяем в зависимости от заданного расхода и принятого значения расчетной скорости, которая не должна быть сильно большой, во избежание увеличения потерь напора, но и не должна быть сильно малой во избежание заиления линий. Для сооружения I категории эти скорости принимаются:
d≤500 мм – 0,7…1,0 м/с;
d=500-800 мм – 1,0…1,4 м/с;
d≥800 мм – > 1,5 м/с;
Для скорости υ=1,3м/с:
,
тогда принимаем диаметр самотечных линий – 700мм.
Скорость в самотечных трубах должны быть проверена на незаиляемость транспортируемыми наносами по формуле:
, м/с
где А – параметр, принимаемый равным 7,5 – 10 А = 8;
D = 0,8 м – диаметр самотечной линии;
d = 0,6 мм = 0,0006 м – средневзвешенный диаметр осевших частиц.
м/с
Потери в самотечных водоводах складываются из потерь по длине и местных потерь, т.е.
где - потери по длине;
Местные потери принимаем равными 10% от потерь по длине т.е. . Таким образом получаем
где l = 16 м – длина самотечной линии;
i – гидравлический уклон, принимается по таблице Шевелёвых в зависимости от диаметра и расхода водовода.
Для диаметра D = 700 мм и расхода Qвод = 0,98 м3/с принимаем i=10,5·10-3
2.9 Рыбозащитные мероприятия
Любой водозабор, являясь элементом водоснабжения, должен функционировать как природоохранное сооружение. Поэтому рыбозащитные устройства должны быть обязательно.
Главные требования к РЗУ:
РЗС предназначены для защиты рыб от источников опасности путем предотвращения их попадания в опасные участки.
РЗ сетки устраиваются из нержавеющей стали с отверстиями 2-4 мм и используются в береговых водоприемниках в виде сетчатых барабанов и стенок, которые в период нереста опускаются на водоприемное окно. Они промываются подвижным промывным устройством, которое называется флейтой.
Также могут, устраиваются рз. фильтры из гальки, щебня; рыбоотгораживающие устройства в виде стационарных и перемещаемых донных ограждений , зонтичных оголовков и др.
Для водозаборных сооружений всех типов размеры ячеек для жестких сеток следует принимать 1х1 мм (для всех), 2х2 мм – для молоди l>15мм, 4х4 – для молоди l>30мм. Плоские сетки устанавливаются на отверстия водоприемных окон с vдоп- 0.25 м/с
РЗУ могут не применять:
В данном курсовом проекте предусмотрена установка рыбозащитных сеток, которые опускаются в период нереста.
2.10 Определение типа и размеров сороудерживающих сеток
Сетки, через которые проходит вода, поступающая из приемного отделения во всасывающее, могут быть двух типов – плоские(подъёмные) и вращающиеся.
При производительности менее 1 м3/с устраиваются плоские сетки. Определим площадь сетки:
где 1,25 – коэффициент, учитывающий засорение сетки;
Кст – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий сетки:
где а – размер ячейки сетки в свету a=2…5 мм,
d – диаметр проволоки сетки d=1…2 мм.
v – рекомендуемая скорость потока в прозорах сетки между водоприёмным и всасывающим отделениями, v = 1,0 м/с
Q1 – производительность одной секции водозабора, м3/с
, м2
Рабочая высота сетки:
, м
где В – рабочая ширина сетки, В = 1180 мм (стандартная решетка шириной 1500 мм ).
м
Потери напора в сетках определяются по формуле:
, м
где γ – коэффициент сопротивления решетки по расходу:
расход воды через сетку.
, с2/м5
где ω =2,6 м2 – рабочая площадь сетки
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2
где a – размер ячеек в свету, а = 3 мм;
d – диаметр проволоки сетки, d = 2 мм
ζс – сумма местных сопротивлений
Число Рейнольдса определяется по формуле :
где - скорость прохода воды через сетку ( 1,0 м/с);
k3 – коэффициент, принимаемый для расчета 1,25;
А – коэффициент, принимаемый для расчета 0,6;
=1,31·10-6 м2/с
N – число проволок на 10 см;
с2/м5
м.
Принимаем размеры сетки: 1500 х 2000
2.11 Определение расчетных уровней воды в водоприемном колодце
1. Определим отметку воды в приёмной камере колодца
,
где УНВ=62,0 м – уровень низких вод;
hр. =0,01 м– потери в решетке;
hс.л.=0,18- потери в самотечных линиях.
2. Определим отметку воды в всасывающей камере колодца:
где hсет.=0,03м - потери в сетке.
2.12 Проектирование насосной станции I подъема.
Насосные станции первого подъема предназначены для подачи воды из источника водоснабжения на очистные сооружения или непосредственно в сеть, если очистка воды не требуется.
Насосные станции первого подъёма обычно устраиваются заглубленные. Подземную часть здания НС – I возводят из железобетона и тщательно изолируют от подземных вод. В плане здание может быть прямоугольного или круглого очертания.
Как правило на НС – I часто устанавливаются два рабочих агрегата и один или два резервных. Требования к резервному оборудованию бесперебойности работы станции в целом зависит от её начертания. Как правило, в НС – I устраиваются отдельные всасывающие линии для каждого насоса. Коллекторы и узлы переключения напорных трубопроводов монтируют в отдельных камерах, примыкающих к НС или расположенных в непосредственной близости от неё. В этих же камерах располагают задвижки и обратные клапаны, предохраняющие машинный зал от затопления в случае аварии на трубопроводах в пределах насосной станции. Все трубопроводы как в пределах НС, так и вне её защищают от наружной коррозии соответствующей изоляцией. Для удаления воды, проникшей в здание через неплотности стен и днища станции, а также выливающейся из внутренних трубопроводов при ремонте оборудования, в машинном зале НС устанавливают дренажные насосы.
Кроме основного помещения – машинного зала, в здании предусматривают вспомогательные и бытовые помещения. К вспомогательным помещениям относятся: помещения распределительных установок и мастерских и т.д.
Проектируемая в курсовом проекте НС–I предназначена для забора воды из берегового водоприемного колодца и подачи её на ОС. Насосное оборудование устанавливается под залив. Здание НС заглубленного типа и прямоугольного очертания в плане.
2.13 Проектирование всасывающих и напорных линий
Схема коммуникаций трубопроводов в НС, взаимное расположение насосов и взаимность их переключения определяют надежность работы и удобство обслуживания НС.
Всасывающий трубопровод устраиваем небольшой длины. Уклон 0,005, чтобы воздух мог свободно двигаться вместе с потоком воды и удаляться насосами. Образование воздушных мешков на всасывающих трубопроводах не допускается.
Для монтажа всасывающих трубопроводов применяются обычно стальные трубы на сварке или на фланцевых соединениях в местах примыкания к арматуре или насосу. Диаметр всасывающих трубопроводов принимаем на сортамент больше, чем напорных линий dвс= 800мм; Скорость движения воды в них должна быть 0,8 -1,5м/с (v=1,25м/с).
Для предотвращения попадания воздуха во входное отверстие всасывающих труб нижняя часть приемной воронки заглублена ниже поверхности воды в камере на 1м .
Количество всасывающих линий принимаем равным двум.
Напорные трубопроводы, оборудуются задвижками, обеспечивающими возможность отключения того или иного насоса, каких–то участков трубопровода, как при нормальной работе станции, так и в случае аварии на станции или водоводах.
Расположение и число задвижек принимается исходя из числа рабочих и резервных агрегатов. При проектировании и монтаже всасывающих и напорных трубопроводов НС следует придерживаться выработанных практикой приёмов и способов, удобство монтажа обеспечивающих и надёжность работы.
Количество напорных линий принимаем равным двум (станция первой категории надежности)
Диаметр напорных линий определяется по таблицам Шевелева для Qн = 980 л/с, dнап. = 700 мм.
Всасывающие и напорные трубопроводы внутри НС следует располагать над полом, укладывая их на опорах так, чтобы был обеспечен проход и обслуживание оборудования и арматуры. Над трубопроводами устанавливаются мостики.
2.14 Подбор насосов
Основными параметрами при выборе насоса являются напор и производительность.
Расчет производительности насосов.
Средняя подача НС–I Qчас, м3/ч составляет:
,
где α =1,05– коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды НС-I;
Qmax.сут= 80000 м3/сут – максимальное суточное водопотребление города;
T – число часов работы НС, Т = 24 часа
м3/ч
Так как на станции устанавливают 2 рабочих насоса, определим подачу одного насоса Q1Н, м3/ч;
м3/ч
Расчет напора, развиваемого насосами.
Напор, который должен развивать насос первого подъема, рассчитывают конкретно для данной схемы размещения НС в системе водоснабжения.
Если НС–I подает воду на ОС, то полный напор, который должен развивать насос, определяется:
где Zос =80+6=86 м – отметка точки излива в ОС, принимается на 6м выше отметки земли в месте расположения ОС;
Zвк=61,77 м - отметка воды во всасывающей камере колодца;
hизл – напор, требуемый в точке излива, hизл = 1м
ihнап – потери в напорном водоводе.
м
Принимаем насос Д 3600-40, который соответствует следующим характеристикам:
Q=3528м3/ч
H=27м
На секцию принимается один рабочий и один резервный насос.
2.15 Определение отметки оси насоса
Отметка оси насоса определяется по формуле:
,м
где Zвк=61,77 м - отметка воды во всасывающей камере колодца;
hвс=6м –допустимая высота всасывания насоса Д3600-40;
Σh – потери на всасывающей линии d=800 мм:
где i- гидравлический уклон, для трубопровода d=800 мм, i=0,0018;
l – длина всасывающего трубопровода, l=30м.
м
Таким образом ось насоса должна быть установлена не выше чем на отметке 67,71 м. В данном курсовом проекте насосы устанавливаются под залив, с отрицательной высотой всасывания. Следовательно, отметка оси насоса не должна превышать отметки уровня воды во всасывающей камере колодца 61,77м.
2.16 Конструирование водоприемного колодца
В плане береговой колодец имеет круглую форму, в нем предусмотрено 2 секции. Проектируем береговой сеточный колодец, в который вода поступает по самотечным водоводам в приемную камеру, а затем через вращающуюся сетку попадает в камеру всасывания. Из условий нормального размещения оборудования и обеспечения необходимых режимов его работы, рационального расходования строительных материалов, а также технологических возможностей выполнения всех строительно-монтажных работ диаметр водоприемного колодца принимаем 7,8 м, толщину стенок – 0,03м.
Глубину осадочной части принимаем 1 м.
Предусматриваем берегоукрепление, т.к. в процессе производства строительных работ берег всегда нарушается.
В береговом колодце устанавливаем датчики уровней воды до и после сеток.
2.17 Подбор вспомогательного оборудования.
К вспомогательному оборудованию относятся задвижки, обратные клапаны, грузоподъемное оборудование, дренажная система.
Задвижка параллельная с эл.приводом d=800 мм
Обратный клапан поворотный фланцевый с противовесом d=800 мм.
Подъемно-транспортное оборудование на водопроводных насосных станциях служит для монтажа и демонтажа насосов, электродвигателей, задвижек, трубопроводов и фасонных частей.
Грузоподъемное оборудование выбирается в зависимости от максимальной массы поднимаемой детали.
Тип кранового оборудования зависит от конструкции здания НС.
Максимальная масса поднимаемой детали mmax = 5т. Выбираем мостовой двухбалочный кран грузоподъемностью 5–20т. Для мостового крана здание оборудуется подкрановыми путями, которые опираются на консоли железобетонных колонн.
2.18 Зоны санитарной охраны поверхностных источников водоснабжения
Предназначены для обеспечения санитарно-эпидемиологической надежности водозаборных сооружений. Зоны санитарной охраны состоят из 3 поясов:
а) для рек, каналов: вверх по течению не менее 200 м; вниз по течению не менее 100 м от уреза воды при летне-осенней межени; в направлении к противоположному берегу – вся акватория источника и его противоположный берег шириной 50 м от уреза воды в летне-осенний межень, если ширина источника менее 100 м, и полоса акватории шириной не менее 100 м, если ширина водоисточника более 100 м;
б) для водоемов: по акватории – не менее 100 м, по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100 м от уреза воды;
2) режим ограниченной хозяйственной деятельности. Границы в водотоках: вверх по течению принимаются в зависимости от скорости течения воды, усредненной по ширине и длине водотока или на отдельных его участках и времени его протекания от границы пояса до водозабора при среднемесячном расходе воды в летне-осенней межени 95% обеспеченности не менее 5 суток для 1-ого климатического района и 2-ого климатического подрайона и не менее 3 суток для остальных климатических районов, вниз по течению – на расстоянии не менее 250 м; боковые границы – на расстоянии 500 м от уреза воды при равнинном рельефе, не более 700 м при пологом склоне.
3) режим ограниченной хозяйственной деятельности. Границы этого пояса: вверх по течению или во все стороны по акватории водоема совпадают со всеми границами 2-ого пояса; боковые границы – по водоразделу, но не более 3-5 км от водотока или водоема.
Список использованных источников