11. Выбор типа и определение основных размеров водозаборных сооружений

Водозаборное устройство - это гидротехническое сооружение в голове узла машинного водоподъема, предназначенное для гарантированного забора практически чистой воды из водоисточника при любых колебаниях уровней воды и независимо от погодных условий.

По соединению с насосной станцией водозаборные устройства бывают совмещенного и раздельного типа. В первом случае здания водозаборных устройств и насосной станции объединены в одно целое, во втором случае они расположены раздельно и соединены водоподводящим сооружением.

Рассмотрим наиболее часто применяемые типы водозаборных сооружений.

11.1 Раздельное водозаборное сооружение насосной станции на тупиковом канале.

Водозаборное сооружение конструктивно представляет собой камеру с ремонтным затвором и сороудерживающей решеткой, устанавливаемой вертикально или наклонно (рис. 11.2).Обычно применяется для подачи воды к насосам станции незаглубленного типа. Число сооружения равно числу насосов. Решетка очищается "вручную" или решеткоочистной машиной.

Основные размеры сооружения представлены на рис. 11.2. диаметр входного отверстия всасывающей трубы принимается:

D_вх = (1,2 – 1,25) или по рекомендуемой скорости входа жидкости равной (0,8 - I) м/с. Заглубление входного отверстия трубы под минимальный уровень воды водоисточника принимается равным h₂ = (0.6 - 0,8) D_x , но не менее 50 см; расстояние от дна сооружения до входного отверстия – h₁ = (0,5 - 0,6) D_вх;

ширина камеры – b = (1,2…1,5) D_вх. Длина камеры получается конструктивно исходя из условия размещения в ней водозаборных устройств (затвора и решетки), но не менее 3 D_вх.

Высота сороочистной решетки при известной ширине камеры, определяется по рекомендуемой скорости течения-жидкости через решетку, равной V (0,4 - 0,6) м/с. Площадь водоприемного отверстия, в этом случае равна:

ω = k · Q_p / V_реш (11.1)

где k - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки и ее засорение k ≈ 1,25…1,3

Q_p - подача насоса.

Из камер вода подается к насосам по всасывающим трубам.

Максимальный угол поворота труб 45°. Соединения труб сварные. Минимальное расстояние от водозаборного сооружения до здания насосной станции - 8м.

11.2. Береговое раздельное водозаборное сооружение камерного типа.

Раздельное водозаборное сооружение камерного типа обычно применяют при средних амплитудах колебаний уровней воды в реке (до 8 м) и использовании насосов с положительной высотой всасывания.

Водозаборное сооружение выполняют прямоугольного сечения из железобетона. Сооружение разделено на водоприемные камеры по числу всасывающих труб насосов. Вода из водоисточника посыпает в камеры непосредственно через отверстия, перекрываемые вертикально расположенными сороудерживающими решетками (рис. 11.3).

При достаточно большой амплитуде колебаний уровней воды

Рис. 11.2 Водозаборное сооружение раздельного типа на тупиковом канале.

Рис. 11.3. Береговое раздельное водозаборное сооружение камерного типа

страивают два ряда водоприемных отверстий. Верхнее отверстие работает при высоких уровнях воды, когда в нижних слоях потока может быть большое количество наносов. При малой амплитуде колебаний уровней делают лишь нижний ряд отверстий.

Каждое окно имеет самостоятельные пазовые конструкции для решеток и стальных плоских затворов. Площадь водоприемного отверстия определяется по формуле приведенной выше. Рекомендуемая скорость сечения жидкости через решетку - (0,6 - 0,8) м/с.

У задней стенки каждой камеры размещаются всасывающие трубы насосов. Заглубление входного отверстия всасывающей трубы под минимальный уровень воды h₂ = (1,0 - 1,5) D_вх , но не менее 50 см. Расстояние между входным отверстием всасывающей трубы и дном камеры h₁ = 0,8 D_вх. Ширину камеры принимают равной b = (1,5…2,0) D_вх. Длина камеры определяется из условия, чтобы ее объем составлял I5...20 - секундных расходов насоса при минимальном уровне воды в водоисточнике.

(11.2)

Для борьбы с донными наносами сооружение имеет порог высотой не менее 50 см. Наверху находятся колонки управления затворами, люки, а на стенах - скобы для спуска в камеры. Для сбора наносов в дне камеры устраивают приямки.

11.3 Береговое совмещенное водозаборное сооружение.

Совмещенное водозаборное сооружение камерного типа приме-1яют при значительных колебаниях уровней воды в источнике и при установке на станциях насосов с отрицательной высотой всасывания. Конструкция сооружения аналогична конструкции раздельного водозаборного сооружения камерного типа (рис. 11.4).

Ширина каждой камеры водозаборного сооружения в этом случае будет определяться расстоянием между осями агрегатов; длина камеры - ее объемом при минимальном уровне воды в источнике:

(11.3)

Q -подача насоса, м³/c.

h_min - расстояние от дна камеры до минимального уровня воды, м.

Рис. 11.4. Береговое совмещенное водозаборное сооружение камерного типа

Минимальная длина камеры 150 см.

Водозаборное сооружение оборудуется грузоподъемным устройством.

11.4 Совмещенное водозаборное сооружение насосной станции на тупиковом канале

Водозаборное сооружение данного типа применяют при больших подачах насосной станции и любых колебаниях уровней воды в источнике. Конструкция сооружения представлена на рис.31.

В основном размеры сооружения принимаются конструктивно. Ширина камеры " b " определяется шириной водозаборного окна в теле здания насосной станции, длина - условиями размещения необходимых водозаборных устройств. Ориентировочно минимальное заглубление верхней кромки суженного отверстия всасывающей трубы определяется по формуле:

S = 0,7 · V · h^0.5 (11.4)

где V - средняя скорость в сжатом сечении, м/с;

h - высота сжатого сечения, м.

Высоту отверстия " h_вх ", перекрываемого решеткой, определяют, используя формулу 11.1