Государственное агентство по образованию.

Государственное учреждение высшего профессионального образования.

Кузбасский государственный технический университет.

Кафедра строительных конструкций.

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

Водозаборные сооружения.

Выполнил: Шалин.А.

Студент гр. ВВ-021

Проверил: Савельева Л. Н.

Кемерово, 2006.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кузбасский Государственный Технический Университет

Кафедра Строительных конструкций

ЗАДАНИЕ

на выполнение курсового проекта

Студенту Шалину Антону Евгеньевичу

Группы ВВ-021 Шахтостроительного факультета

Тема: «Водозаборные сооружения»

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Производительность Q, м³/сут 43000

2. Полная высота подъема воды насосами HC-I Н, м. 30

3. Категория надежности подачи воды Первая категория

4. Характеристика источника в расчетном створе:

• средний расход воды в реке Q_min, м³/с; ___15__

• наименьшая V_min, м/с; 0,45

• наибольшая V_raax, м/с; 1,3

• наибольшая мутность воды в период паводка ρ, кг/м ; 1,5

• средневзвешенный диаметр наносов d₁₀, мм 1,1

• минимальный горизонт воды Z₂, м; 92,5

• низший уровень ледостава Z₄, м; 92,8

• высший уровень ледостава Z₅, м; 93

• максимальный горизонт воды Z₃, м; 99

• толщина льда δ м; 0,8

• высота волны h_в, м 1,9 5. Характер внутриводного льдообразования в предледоставный период:

нет

8. Глубина промерзания грунта Н, м. 2

9. Значение водоисточника лесосплав

Задание выдано «­­__»____________200 г.

Курсовой проект необходимо сдать до «__»____________200 г.

Защита курсового проекта состоится «__»____________200 г.

Задание выдал _______________________________________

Задание получил студент ________________________________________

Содержание:

Введение 5

1. Выбор и обоснование места водозабора 6

2 Выбор типа и схемы водозабора 7

2.1 Тип водозабора. 7

2.2 Тип конструкции водоприёмника 7

2.3. Категория надёжности водозабора 9

2.4 Природные условия забора воды 9

3 Гидравлический расчет водозаборов 10

3.1 Определение размеров водоприёмных окон и решеток русловых водозаборов 10

3.2. Выбор типа сеток береговых колодцев 14

4 Определение диаметров самотечных водоводов 15

5. Определение отметок уровней воды в приемных и всасываю­щих отделениях. 16

6 Расчет насосной станции первого подъема 17

7. Определение отметок берегового колодца 18

8 Промывка самотечных водоводов. Обратная промывка. 20

9. Технологические расчёты 22

9.1. Подбор грузоподъемного устройства 22

9.2 Удаление наносов из водоприемных камер 22

9. 3. Расчет сооружений на устойчивость. Устойчивость русловых оголовков. 23

9.4 Рыбозащитные устройства 23

9.5 Зона санитарной охраны 25

9.6 САНИТАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ЗОН 26

9.7 Мероприятия по борьбе с шуголедовыми помехами 29

Список литературы: 32

Введение

Водозаборными сооружениями называют комплекс гидро­технических сооружений, служащий для забора воды из источ­ника, ее предварительной очистки с последующей подачей во­ды под необходимым напором на очистные сооружения.

Водозаборы должны быть запроектированы и построены таким образом, чтобы подача воды требуемых количеств и каче­ства была бы гарантирована при всех расчетных расходах или уровнях ее в источнике. Конструкции водозаборных сооруже­ний зависят от сочетаний гидрогеологических, гидравлических, гидрологических, термоледовых и других условий.

Водозаборы должны:

• обеспечивать с необходимой надежностью забор из водо­источника расчетного расхода и подачу его потребителю;

• защищать систему водоснабжения от сора, наносов, льда, планктона и др.;

• не допускать попадания молоди рыб в водоприемник на водоемах рыбохозяйственного значения.

1. Выбор и обоснование места водозабора

Выбор места водозабора производится на основании изуче­ния ситуационного плана источника, населённого пункта, при­токов, островов и других характерных факторов, влияющих на выбор места водозабора

Для хозяйственно-питьевого водопровода необходимо учи­тывать санитарные условия и располагать водозабор выше насе­лённого пункта с учётом притоков. Наиболее благоприятным местом для водозабора является вогнутая часть берега.

На прямых участках реки водозаборы следует располагать в пределах третьей четверти длины плеса, считая от верхнего пе­реката из условия шугозаполнения русла при ледоставе.

В настоящем курсовом проекте водозабор расположен в верхнем створе реки, при удалении от города.

2 Выбор типа и схемы водозабора

2.1 Тип водозабора.

Для выбора типа водозабора в мас­штабе вычерчивается поперечный профиль поверхности земли по выбранному створу, с указанием на нём уровни воды,

Принят русловой водозабор раздельного типа.

.

Русловой водозабор:

Пологий берег, наличие пой­менной террасы, отсутствие достаточных глубин у берега, нескальный грунт

Количество незави­симо работающих секций принято в равным двум.

Русловой водоприёмник (оголовок) представляет собой конструкцию, способную безопасно выдержать все дина­мические воздействия, которые возможны в данных условиях

Принят железобетонный раструбный защищенный оголовок

2.2 Тип конструкции водоприёмника

Условия водозабора воды зависят от концентрации взвесей, устой­чивости ложа, наличии шуги, толщины льда и т.п. Они делятся на: легкие (концентрация взвесей ρ до 0,5 кг/м , устойчивое ложе, отсутствие шуги и донного льда, водорослей, ракушек, толщина льда не более 0,8 м); средние (ρ до 1,5 кг/м³, наличие внутриводного льда, шуги, сора и водорослей, лесосплав и судоходство, устойчивый ледостав мощностью менее 1,2 м); тяжелые и очень тяжелые (ρ до 5 кг/м³ и более, неустойчивые русло и ледяной покров, шугоходы и шугозажоры, заторы и навалы льда на берег). Смотри приложение А.

По надежности забора воды и доступности водоприемных отвер­стий для обслуживания все водоприемники делятся на три категории. Все типы русловых затопленных водоприемников, расположенных в удалении от берега и недоступных в периоды шугохода, ледохода и т.п., в средних природных условиях относятся ко II категории надежности забора воды.

Тип и конструкцию водоприемника выбирают в зависимости от производительности водозабора, требований органов рыбоохраны, нали­чия судоходства и лесосплава на реке, глубины реки, грунтовых условий и т.п. Некоторые из них:

Затопленные водоприемники не должны нарушать движение водного потока и донных наносов, их форма должна быть удобообтекаемой. Из этих условий отношение длины оголовка к его ширине должно быть близко к трем (рис.2).

Для всех типов оголовков расстояние от дна реки до порога входных окон принимается не менее 0,5 м, а от верха водоприемных отверстий или выступающей части затопленных сооруже­ний до нижней кромки льда не менее 0,2 м.

Днище оголовков заглубляют под уровень дна реки на 1...1.5 м. а в слабых грунтах устраивают свайный ростверк или надежное осно­вание другого типа. Отверстия для входа воды располагают так, чтобы в них не завлекались и не прижимались к решеткам потоком воды донные наносы, шуга, сор и рыба

2.3. Категория надёжности водозабора

Категория надежности водозабора 1-я. В соответствии с этим минимальная среднемесячная обеспеченности водой потребителя принимается в размере 95% (по (1) п.3,6)

2.4 Природные условия забора воды

Оцениваются в зависимости от устойчивости берегов и ло­жа источника, русловых и шуголедовых режимов, толщины льда, мутности воды в источнике и других, .Общая характеристика условий забора воды опреде­ляется по наиболее тяжёлому виду затруднений. Определяется по таблице 12 (1). В данном случае принимаются легкие природные условия.

3 Гидравлический расчет водозаборов

3.1 Определение размеров водоприёмных окон и решеток русловых водозаборов

Размеры основных элементов водозабора (входных окон, сеток, труб, каналов), а также вертикальные размеры (отметки) определяются гидравлическими расчётами при расчётных рас­ходах и минимальных уровнях воды в источнике. При этом сле­дует учитывать отключение одного самотечного водовода или секции водоприёмника на ремонт или ревизию.

Размеры водоприёмных отверстий следует определять по средней скорости втекания воды в отверстия сороудерживающих решеток или сеток с учётом требований рыбозащиты. С учетам требований рыбозащиты в соответствии с (1) принять скорость втекания, равной 0,15 м/с.

Указанная величина относится к сечению отверстий сороудерживающих решеток или рыбозаградительных сеток в свету.

Определение размеров и площади водоприёмных отверстий производится при одновременной работе всех секций во­дозабора (кроме резервных) по формуле:

где: Ω - площадь отверстия (брутто) одной секции водоприём­ника, м²;

1,25 – коэффициент учитывающий засорение отверстий решёток

v_вт - скорость втекания в водоприёмные отверстия, м/с;

q_р - расчётный расход воды одной секции, м³/с;

К_ст - коэффициент, учитывающий стеснение потока решеткой или сеткой, принимаемый:

для решеток:

для сеток:

где а_cm — расстояния между стержнями, см; рекоменду­ется для решеток а=50мм, для сеток размер ячеек в свету 5 мм;

с_ст — толщина стержней, см (для решёток круглые диаметром 8-12 мм, для сеток диаметр про­волоки 2 мм).

При расчете плоских сеток скорость движения воды в ячейках при­нимают равной 0,2...0.4 м/с: для вращающихся 0,4...0,5 м/с.

В данном случае,

После определения площади решеток или сеток принимаются их раз­меры. Высота решетки Н_р зависит от глубины воды в реке. Ширина решетки определяется делением ее площади на высоту и подбирается по табл. 3 (2). Решетки могут собираться на местах и иметь другие размеры.

Размеры плоских сеток необходимо принимать типовыми по табли­це 4. Чтобы не увеличивать размеры сеток и грузоподъемность тали, в одной секции возможна установка двух сеток с площадью, в сумме рав­ной расчетной.

Определение расчетного расхода с учетом подачи воды на собствен­ные нужды очистной станции;

Q_cym =1.07* 43000 = 46010м³; 532 л/с.

Определяем площадь входных окон водоприемника..

Ω=1,25 (0,532/2*0,15) 1,16=2,52м²;

По условиям эксплуатации реки и расходу принимаем водоприемник типа «железобетонный раструбный защищенный оголовок» с размерами решеток 1260*2000 мм из полос лис­товой стали толщиной 6 мм.

При расходе менее 1 м³/с принимаем плоские сетки с ячейками 2*2 мм из проволочек толщиной 1 мм. Скорость втекания воды в отверстия ячеек принимаем 0,15 м/с. Их площадь определяем по формуле

Ω=1,25*(0,532/2*0,15) 2,25= 4,98м²,

По таблице 4 (2) принимаем 1 плоские сетки размером 1750x1500 мм, с ячейками размером 2x2 мм.

После определения расчетной площади водоприёмных от­верстий затопленных русловых оголовков производится выбор типа оголовка с учётом количества водоприёмных окон, его конструкции и количества оголовков.

После выбора типоразмера решёток производится проверка фактической скорости входа воды в решётки.

Водоприёмники должны быть защищены от подмыва обте­кающим потоком путём устройства заглубленного основания и крепления дна вокруг них. Проверку неразмываемости дна или его каменного крепления и_п в м/с для спокойных потоков сле­дует выполнять по формуле:

Где: v_н - неразмывающая скорость, м/с;

d - средний диаметр отложений на дне или каменного крепления, м;

d₁₀ -наибольший диаметр отложений на дне, содержащих­ся в смеси не более 10 %, м;

ρ - величина мутности от руслоформирующих фракций, кг/м³;

Н - глубина потока у водоприёмника, м.

Таким образом,

v_n=

Низ водоприёмных отверстий должен быть не менее 0,5 м выше дна водотока, верх не менее 0,2 м от нижней кромки льда и не менее 0,3 м ниже ложбины волны. С учетом высоты водо­приёмных окон затопленных оголовков определяется необходи­мая глубина воды в расчетном створе и место их расположения согласно следующей схеме.

Затопленный водоприёмник располагают в русле реки, там, где глубина воды не менее Н (см. рис.5):

Н = a + k + h + p,

где а — расстояние между верхом водоприёмника и нижней по­верхностью льда (не менее 0,2 м) или между верхом водоприём­ника и ложбиной волны (не менее 0,3 м);

к - расстояние от верха водоприёмника до верха водопри­ёмного отверстия; зависит от конструкции водоприёмника и для предварительных расчетов может быть принято равным 0,2-0,4 м;

h - вертикальный размер водоприёмного отверстия, м;

р — расстояние от дна до низа водоприёмного отверстия (порог водоприёмных отверстий) - не менее 0,5 м.

H=a=2 м. так, как выбран оголовок с верхнем входом воды.

В процессе эксплуатации при больших толщинах льда (в условиях Сибири) наблюдается осадка льда на водоприёмни­ки. При подвижке ледяного покрова водоприёмники повреждают­ся. Во избежание такого явления рекомендуется толщину льда от­считывать от самого низкого уровня воды в водоисточнике.