6. Сооружения, подводящие воду к насосной станции

6.1.Общие положения

При колебаниях уровня воды в водоисточнике не более 5,0 м, малом содержании твердого стока и в целях сокращения длины напорного трубопровода насосную станцию целесообразно располагать подальше от береговой линии водоисточника. Иногда ее удаляют за пределы переработки берегов водохранилища. В этом случае соединение водоисточника и насосной станции осуществляют открытым подводящим каналом или трубопроводами.

Преимущество закрытого подводящего сооружения перед открытым является возможность сельскохозяйственного использования отчуждаемой земли по трассе трубопровода, сохраняется возможность беспрепятственного переезда сельскохозяйственной и другой техники.

Сечение подводящих трубопроводов подбирается так же, как и диаметр напорных трубопроводов. Скорость в подводящих трубопроводах принимают в пределах 1,5-2,5 м/с.

Закрытые подводящие трубопроводы устраивают самотечными напорными или сифонными.

6.2 Гидравлический расчет подводящего канала.

Гидравлический расчет подводящего канала производится согласно “Руководству по проектированию магистральных и межхозяйственных каналов оросительных систем” (1974 г.). Канал проектируется в земляном русле. Характеристики поперечного сечения и уклон дна канала определяются по нормальному расходу, который соответствует максимальной координате графика водопотребления. По форсированному расходу вычисляется превышение берм и дамб канала над соответствующим уровнем воды и проверяется канал на неразмываемость. По минимальному расходу проверяется канал на незаиляемость.

Определим основные соотношения размеров канала. Поперечное сечение принимается трапециидальное соотношение

(6.1)

где b – ширина канала по дну, м;

h – глубина воды в канале при расчетном расходе, м.

Глубина воды в канале:

, м (6.2)

где Q – максимальный расход воды в канале, м³/с;

V_p – допускаемая неразмывающая скорость (табл.6.1), м/с.

Таблица 6.1

Допускаемые неразмывающие скорости V_p для связанных грунтов при гидравлическом радиусе R = 1…2 м

Грунт	Vp, м/с	n
Супесь уплотненная	1	0,0225
Суглинки легкие	0,7…0,8	0,0225
Суглинки средние	1	0,0225
Суглинки плотные	1,1…1,2	0,0225
Глины нормальные	1,2…1,4	0,0225

Площадь живого сечения канала . (6.3)

Ширина канала по дну определяется из формулы (6.4)

; (6.5)

Коэффициент заложения откосов “m” принимается из табл.6.2 в зависимости от грунтов и глубины наполнения.

Таблица 6.2

Коэффициенты заложения откосов “m”

Грунт	Подводных откосов при глубине наполнения			Надводных откосов (выше бермы)
	1	1…2	2…3
Глина, суглинок тяжелый и средний	1	1,5	1,5	1
Суглинок легкий и супесь	1,5	1,5	2	1,5

Полученное значение “b” увязывается с рекомендованной шириной канала по дну

b_cm= 0,8; 1,0; 1,5; 2;2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 7; 8; 9; !0; м

Принимаем “b” равной ближайшему большему стандартному значению.

b_cm= 0,6 м.

Уточняем при принятом стандартном значении “b_cm” глубину воды в канале, испоьзуя формулу ;

; м (6.6)

Проверяем ; (6.7)

Если полученное значение “ ” меньше рекомендуемого = 2,2…5, то принимаем b= 2,2h, следовательно

Определяем глубину воды в канале из формулы при b= 2,2h; вычисляем “b” и принимаем ближайшее рекомендуемое “b_cm”. b_cm=2,5м.

Уточняем глубину воды в канале при принятом значении “ b_cm ”.

Вычисляем смоченный периметр сечения

, м (6.8)

м

и гидравлический радиус , м (6.9)

Уклон дна канала определяем из формулы Шези:

; (6.10)

где ; (6.11)

при R < 1 м;

при R > 1 м; (6.12)

n – коэффициент шероховатости (см. табл. 1)

В результате выполненного расчета получаем характеристики поперечного сечения канала “b”, “h”, “m” и уклон дна канала.

Для того, чтобы иметь возможность определять глубины воды в канале при разных расходах, производим с использованием формулы Шези соответствующие гидравлические расчеты и строим график наполнения канала

Расчеты проводим в табличной форме (табл. 6.3)

Таблица 6.3

Таблица расчета

h			R	C
0,3	0,885	3,78	0,23	31,9	0,45	0,39
0,5	1,625	4,79	0,34	34,86	0,61	0,99
0,7	2,48	5,7	0,43	36,76	0,72	1,79
0,9	3,46	6,62	0,52	38,36	0,83	2,87
1,1	4,56	7,54	0,61	39,77	0,93	4,25
1,3	5,78	8,46	0,68	40,75	1,01	5,84

По данным таблицы строим на миллиметровке график зависимости , на который наносим расходы, взятые с графика водопотребления, и соответствующие им глубины воды в канале (рис. 6.1)

h=f(Q)

h,м

1,3

1,1

0,9

0,7

0,5

0,2

Q, м³/с

6

5,5

5

4,5

4

3,5

3

2,5

2

1,5

1

0,5

Рис. 6.1. Характеристика поперечного сечения канала

Для обеспечения забора необходимого количества воды из водосточника устанавливают отметку дна канала в его голове. Превышение уровня воды в источнике над уровнем воды в подводящем канале принимается 0,07 м как для оконного подтопленного водослива с широким порогом. Принимаем равномерное течение воды в канале, а отметку его дна определяем по отметкам уровня воды в источнике .

Расчет сводим в таблицу 6.4

Таблица 6.4

Определение отметки дна канала

№ п/п	Периоды с одинаковыми отметками уровней воды в источнике	Расход канала Q. М3/с	Глубина наполнения h
	0,4	0,5	0,34	175	174,23
	0,5	1	0,5	175,5	174,73
	0,6	1,5	0,65	176	175,23
	0,7	2	0,75	176,5	175,73
	0,8	2,5	0,65	176	175,23
	0,9	1	0,5	175,5	174,73
	1,0	0,5	0,34	175	174,23

Из таблицы 6.4 видно, что необходимо принимать наименьшую отметку дна =174,23, при которой обеспечивается забор воды необходимого расхода в любой период времени. Однако в период с большими расходами глубины наполнения будут больше, чем расчетные, а скорости заиляющими, поэтому саморегулирующие каналы со значительным количеством насосов необходимо проверять на условия незаиляемости.