5.2. Водоприёмный оголовок

Размеры водоприемных окон или фильтры принимаются конструктивно в соответствии с расчетным сечением. Основание водоприемника заглубляют на 1,0-1,5 м ниже дна реки для защиты от подмыва. Пространство между стенками водоприемника и откосами выемки заполняет камнем. При размываемых грунтах предусматривает укрепление дна вокруг водоприемника.

Низ впускных окон должен быть выше дна не менее, чем на 0,5 м.

Расстояние от нижней кромки льда до верха водоприемника принимается не менее 0,2-0,3 м. Водоприемнику придают обтекаемую форму. Концы труб, выведенных из водоприемника, соединяют под водой с самотечными трубами при помощи муфт.

5.3. Самотечные линии

Расстояния между линиями водоводов от 0,7 до 1.5 м /1/ . Водоводы заглубляют под дно реки не менее, чем на 0,5 м на несудоходных реках и на 0,8+1,5 м – на судоходных для защиты от подмыва речным потоком, истирания песком и повреждения якорями судов и плотов. Траншея с уложенными водоводами засыпается грунтом, который сверху укрепляется каменной на броской.

Водоводы не должны иметь резких поворотов. Самотечные трубы могут быть уложены горизонтально или с прямым (обратным) уклоном в зависимости от глубины реки.

Самотечные, сифонные и всасывавшие трубы во всех грунтах, за исключением скальных плывунных и болотистых укладывают на профилированном основании (естественном) ненарушенной структуры. В скальных грунтах основание выравнивают слоем песка. В плывунных, болотистых, рыхлых и нарушенных грунтах под трубы устраивают искусственное основание. В нарушенных грунтах между колодцем и насосной станцией всасывающие трубы и трубы про­мывной воды часто укладывают в галерее.

В месте примыкания самотечных линий к береговому колодцу обычно требуются глубокие траншеи. Применяют бестраншейную укладку труб методом прокола, продавливания или горизонтального бурения.

Для промывки самотечных водоводов к береговому колодцу подводят воду от насосной станции. Труба для подвода промывочной воды может быть уложена внутри или вне колодца.

Глава 6. Проверка на устойчивость водопроводного оголовка и берегового колодца

6.1. Расчет статической устойчивости оголовка

Исходя из необходимости размещения в оголовке двух решеток размером1500*2000, принимается железобетонный оголовок высотой 2,8м, шириной 3,4 и длиной 7,25 м см. Приложение 1.

Оголовок устанавливается на подготовку из мелкого камня со щебнем. Объем оголовка, имеющего каплевидную форму, за вычетом водоприемных окон и диффузоров равен:

V_ог=37,51 м³

Масса и сила тяжести оголовка соответственно:

m_ог = V_ог* ρ_ог ,кг

m_ог =57,18*2300=131506,8 кг

G_ог = m_ог* g ,Н

G_ог =131506,8 *9,81=1288,7 кН

(ρ_ог=2300 кг/м³ ,в зависимости от армирования).

Взвешивающая сила:

Р = ρ_в*g*V ,Н

Р=1000*9,81*57,18=560,935кН

где ρ_в – плотность воды (ρ_в=1000 кг/м³)

Сила гидродинамического воздействия на оголовок определяется по формуле:

F=φ*g*ρ_в*ω*(υ²/2g), Н

где φ – коэффициент лобового сопротивления потоку, равный для каплевидного в плане профиля 0,07;

ω – площадь поперечного сечения той части оголовка, которая воспринимает гидродинамическое давление потока(расположенная над плоскостью дна источника перпендикулярно к потоку часть его вертикального сечения), м²; ω =1,8*2,8=5,04м²

υ – скорость набегания потока на оголовок, принимаемая равной расчетной скорости течения воды в источнике, м/с.Исходя из условий требования устойчивости оголовка, принимаем максимальную скорость течения воды в источнике.

F=0,5*1*2,75*3,904*1*1/2=2,68 кН

Коэффициенты запаса на сдвиг и опрокидывание:

К_сдв = (G-P)f/F≥[К_сдв];

K_опр=Gx_G/ (Fy_F+Px_P) ≥ [K_опр];

где f – коэффициент трения подошвы по его основанию (f=0,6 при трении бетона по каменной наброске);

x_G ,y_F ,x_P – плечи сил, действующих на оголовок относительно точки его опрокидывания;

[К_сдв], [K_опр] – допустимые коэффициенты статической устойчивости оголовков соответственно на сдвиг и опрокидывание, принимаемые равными 1,1…1,4.

К_сдв = (1655,71-762,83)*0,67/1,35=200>>1,4

K_опр=1655,71*1,38/(2,68*1,95+762,83*1,38)=2,16>1,4

Таким образом, статическая устойчивость запроектированного оголовка обеспечена.

Скорость неразмывающего потока в реке при приведенном в исходных данных составе частиц донных наносов равна:

υ_доп=1,65 ⁴d₁₀H/d² gd(1+3ρ_ч^2/3), м/с

где d₁₀ – наибольший диаметр отложений на дне (каменного крепления) с содержанием частиц в смеси не более 10%, м;.. (d₁₀=0,0005м)

Н – глубина потока у сооружения, м; (Н=2,8м)

d – средний диаметр отложений на дне потока, м; (d=0,0001м)

ρ_ч – мутность руслоформирующих фракций, кг/м³. (ρ_ч=0,1 кг/м³)

υ_доп=1,65*⁴0,1*2,7/0,05²* 9,81*0,05(1+3*0,05^2/3)=4,42м/с

υ_факт= υ_сред =1м/с–фактическая скорость придонного течения потока в зоне расположения оголовка. υ_доп > υ_факт, т.е. условие выполняется, поэтому устойчивость русла реки у оголовка обеспечена даже при его возможном стеснении.