1.4.2. Вариант 2. Источники водоснабжения – реки

Головные водопроводные сооружения (рис.1.6) состоят из водоприемника, насосной станции первого подъема, очистных сооружений, резервуаров чистой воды и насосной станции второго подъема.

Проектирование и расчет водоприемника. На основании данных о профиле реки в створе расположения водоприемника (см. приложение 6) и гидрологических показателей реки (см. приложение 7), а также о геологическом разрезе разведочной скважины на берегу реки в месте расположения головных водопроводных сооружений (см. приложение 4) можно рекомендовать водоприемник руслового типа (рис.1.7), раздельный с насосной станцией первого подъема.

Водоприемник состоит из оголовка затопленного типа, самотечных линий и берегового колодца.

Оголовок предназначен для размещения водоприемных устройств (окон) и закрепления в русле реки концов самотечных трубопроводов.

Насосную станцию следует располагать на расстоянии не далее 20...25м от берегового колодца.

В задании предполагают судоходный и не судоходный варианты реки. В первом случае оголовок должен быть массивным (бетонным), а во втором – свайным.

Водоприемные окна оголовка перекрыты решетками с вертикальными стержнями для защиты самотечных труб от попадания крупных предметов и рыбы. Размеры водоприемных окон определяются гидравлическим расчетом.

В случае круглых окон их диаметр определяют по формуле:

(1.21)

где q – расчетный расход воды водозабора, л/с; n – количество самотечных линий; V_вх – нормативная средняя скорость входа воды в водозаборные окна, (V_вх=0,1...0,3м/с); k₁ – коэффициент, учитывающий стеснение отверстия стержнями решетки (при расстоянии в свету между стержнями b=5см и диаметре стержней d=1см, ); k₂ – коэффициент засорения решетки, принимаемый равным k₂=1,25.

Потери напора в решетке можно принять H_p=0,1м.

Расчетный расход водозаборного сооружения определяют по формуле:

(1.22)

где К – коэффициент, учитывающий расход воды на промывку фильтров очистных сооружений и другие нужды, принимаемый k=1,1;Т – продолжительность в часах работы насосной станции в течение суток; Q_сут - расчетный суточный расход воды в населенном пункте.

Водоприемные окна оголовка располагают в зоне наилучшего качества воды. Верхняя кромка водоприемных окон (или трубы) должна располагаться не менее чем на 1,0...1,5м ниже горизонта высоких вод (ГВВ). Одновременно, для предотвращения возможности закрытия окон льдом, верхняя кромка должна быть ниже горизонта низких вод (ГНВ) не менее чем на 0,30,5м и не менее чем на 0,20,3м от нижней кромки льда.

Нижний обрез водоприемных окон должен возвышаться над дном реки: при небольших глубинах в реке на 0,51,0м, при больших – на 1,01,5м.

Водоприемную часть самотечной линии выполняют в виде конфузора, приваренного узкой частью к самотечной линии.

Вода из водоприемной камеры во всасывающую поступает через внутренние окна, выполненные в стенке, разделяющей колодец на две части. Эти окна снабжены сороудерживающими сетками квадратного плетения, выполненные из проволоки d=1мм с размерами отверстий в свету b=(5х5)мм.

Площадь сетки определяют по формуле:

(1.23)

где V_c=0,20,4 ^м/с - допустимая скорость течения воды в сетке;

k₂ – коэффициент засорения сетки, равный k₂=1,5.

Потери напора в сетке принимают h_l=0,1м. Для устройства самотечных линий используют стальные и чугунные трубы, прокладываемые в две и более ниток, с уклоном к водоприемнику i=0,0015 ... 0,003.

Необходимый диаметр d труб (м), для двухниточной самотечной линии:

(1.24)

где V – средняя скорость движения воды в трубе, принимаемая равной 0,7...1,5 м/с; q – рассчитанный расход ,м³/с.

Подобранный стандартный диаметр трубы d_ст должен обеспечить скорость движения воды в трубе большую, чем минимальная скорость движения воды в реке, для создания самоочищающего потока воды в трубах, т.е.:

Потери напора в самотечной линии

(1.25)

где k_v – поправочный коэффициент скорости движения воды в трубе; A – удельное сопротивление трубы, с²/м⁶; l - длина трубопровода, м.

Потери напора на входе в колодец:

а) в паводок (1.26)

б) в межень (1.26)

Здесь V_макс и V_мин – соответственно максимальная и минимальная скорости движения воды в реке.

Общие потери напора в самотечной линии составят:

(1.27)

где h_p – потери напора в решетке.

Отметка уровня воды в приемной камере колодца:

а) в паводок ₆=₁-h_c ; (1.28)

б) в межень ₄=₁-h^’_c . (1.28)

Здесь ₁ и ₄ – отметки уровня воды в реке соответственно при ГВВ и ГНВ.

Отметка трубы при входе ее в береговой колодец :

₁₂=₆ – 0,5. (1.29)

Отметка уровня воды в насосной камере берегового колодца :

а) в паводок ₇=₆ – 0,1 м ; (1.30)

б) в межень ₇=₆ – 0,1 м . (1.30)

Отметка дна колодца в приемной камере:

₁₁=₁₂ – (0,7 ... 1,5) м (1.31)

Отметка нижнего края сетки, отделяющей приемную камеру от всасывающей:

₈=₁₁ + 0,55 м . (1.32)

Отметка ₉ верхней кромки сетки определяется с учетом высоты последней.

Отметка ₁₀ входного отверстия всасывающей трубы насоса определяется из следующих условий:

1. во избежание подсоса воздуха в межень положение всасывающего отверстия принимают ниже отметки уровня воды в насосном отделении на величину h=2d₀, где d₀ – диаметр входного отверстия всасывающей трубы;

2. во избежание захвата отложений со дна колодца входное отверстие должно быть выше дна на h=0,5м, т.е.

₁₀=`₇ – 0,5 м . (1.33)

Отметка дна всасывающей камеры колодца:

₁₁=₁₀ – 0,5 м . (1.34)

Рекомендуется отметку первого (наиболее высоко расположенного) сооружения очистной станции принимать выше отметки поверхности земли на 2,5 … 3,0м, т.е.:

₁₃=_пз + (2,5 ... 3,0) м (1.35)

где _ПЗ – отметка поверхности земли, м.