9.2. Сороудерживающие решетки

Площадь водоприемного окна:

=1,125 м²

По полученной площади принимаем 2 стандартные решетки 1000x1200, представляющую собой металлическую раму (из уголков и швеллеров) с металлическими вертикальными стержням массой по 90 кг.

Часовой расход электроэнергии:

Э = Q_вЭ_0, кВтч

где Q_в - часовая производительность водозабора, м³/ч; Эо - удельные затраты электроэнергии на подогрев воды, принимаем 6,5 кВтч/ м³.

Подводимая к решеткам мощность:

N = , кВт

где к - коэффициент запаса, к = 1,5; Т_р - температура на поверхности стержней решетки, Т_р = 0,05°С; Т_в - температура речной воды во время шугохода, Т_в = 0,02°С; Ω - площадь поверхности стержней решетки, м²; α - коэффициент теплопередачи от решетки к воде:

,

где V - скорость движения воды в отверстиях решеток, м/с, V = 0,2 м/с.

Запроектированы 2 стандартные решетки размерами 1000x1200 и массой по 90 кг. В каждой решетке по 18 стержней. Площадь поверхности стержней решетки:

Ω = ,

где - площадь боковой поверхности стержней, м², 36 – количество стержней решеток.

Ω = = 0,864 м²

N = = 0,011 кВт

Э = = 6770,84 кВтч

Расчет токов и напряжений для обогрева решеток:

, ,

где R – сопротивление решетки (Ом), I – сила тока (А), N – число стержней решетки.

R = ,

где ρ – удельное сопротивление материала стержней решетки, принимаем 0,098 Ом∙м, ω – площадь поперечного сечения стержня (м²), H – высота решетки (м).

ω =

ω = = 78,5∙10^-6 м²

R = = 332,91 Ом

= 0,33 А.

= 109,86 В.

Расчет усилия для подъема решеток:

P = (М+h∙f∙F) ∙K,

где М – масса решетки (т), h – давление воды на 1 м² решетки (при допустимом перепаде в 0,5 м h = 0,5 т/ м², f – коэффициент трения металла по смоченному металлу (f = 0,44), F – площадь решетки (м²), K – коэффициент запаса (К = 1,5)

P = (0,09+0,5∙0,44∙1,2∙1) ∙1,5 = 0,531 т.

9.3. Самотечные линии

Количество водоводов должно быть не менее двух. Их выполняют из стальных труб, допускается применение железобетонных и пластмассовых труб или в виде железобетонных галерей, если самотечные линии прокладывают в осушенном котловане водозабора. В случае укладки самотечных водоводов путем опускания под воду применяют стальные трубы с усиленной изоляцией.

Расстояние между линиями водоводов принимается от 0,7 до 1,5 м. 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 наброской. Водоводы не должны иметь резких поворотов. Самотечные трубы могут быть уложены как горизонтально, так и с прямым или обратным уклоном в зависимости от глубины реки.

Самотечные во всех грунтах, за исключением скальных, плывунных и болотистых, укладывают на профилированном основании (естественном) ненарушенной структуры.

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 ввода промывной воды может быть уложена внутри или вне колодца. При укладке трубы вне колодца под ней устраивается искусственное основание в местах нарушенных грунтов. В колодце труба промывной воды присоединяется к водоводам.

Расчет самотечной линии заключается в определении диаметра водовода и потерь напора в нем, исходя из следующих требований: скорость движения воды должна быть не менее скорости течения в реке при УНВ и не менее незаиляющей скорости 0,7 м/с (СНиП 2.04.02-84) откуда диаметр самотечных труб.

Скорость движения воды в самотечных трубах принимается не менее скорости течения реки. Скорость течения реки 0,8 м/с, примем скорость течения в самотечных трубах 0,9 м/с. (V_сам)

Диаметр самотечных труб определяется при уровне низких вод (УНВ) по расходу при нормальном режиме работы водозабора и по скорости движения воды 0,7-2,0 м/с. Большие величины скоростей принимают при большой производительности и значительном количестве наносов, а также при малой длине труб. Скорость движения воды в самотечных трубах принимается не менее скорости течения реки при УНВ.

Водозабор первой категории надежности и скорость течения в самотечных трубах 0,9 м/с (V_сам), следовательно, длина водовода в пределах 300-500 м. К проектированию принимаем 2 водовода длиной по 400 м.

Определение диаметра самотечных труб:

Q_c = 0,15 м³/с – расход в самотечной трубе.

Q_c = V_сам∙S,

где S – площадь поперечного сечения трубы.

м²,

= 0,46 м

Принимают стандартные диаметры труб, округляя полученные расчеты в меньшую сторону, и по принятому стандартному диаметру уточняют скорость V_сам.

D = 0,45 м, V_сам = 0,94 м/с

Скорости в самотечных трубах должны быть проверены:

а) на незаиляемость транспортируемыми по трубе наносами:

,

где V_сам - скорость течения воды в самотечных линиях, м/с; р - количество наносов, кг/м³; ω - средневзвешенная гидравлическая крупность наносов, мм/с; D - диаметр водовода, м; U - скорость выпадения частиц взвеси в потоке: U ≈ 0,07V, м/с.

Крупные наносы отсутствуют, принимаем их в размере 0,4 кг/м³, наносы представлены крупной глиной с гидравлической крупностью 0,005 мм/с и размером частиц 0,003 мм.

= 0,486 м/с

б) на подвижность захватываемых в трубу наносов крупностью D, м:

м/с,

где А - параметр, принимаемый равным 7,5-10,0; d- диаметр частиц взвеси, м.

м/с = 0,289 м/с

Расчетные расходы Q_п для промывки решеток водоприемников и кассет принимаются:

- для отверстий, расположенных в вертикальной плоскости и огражденных сороудерживающими решетками: Q_п = 0,75Q_с = 0,1125 м³/с

Диаметр трубы для подвода промывной воды от насосной станции к самотечным линиям назначается по наибольшему потребному расходу и скорости 2-3 м/с (V = 2,8 м/с).

= = 0,226 м