Самотечные водоводы

Диаметр каждого водовода назначается по условию:

пропускная способность водовода q₁ = = 0,0825 м³/с, при 0,7  ₁  1 м/с (п.5.99 СНиП 2.04.02-84).

Если _1 =0,9 м/с, то

D_вод = = =0,3410,34 м.

По справочнику строителя (под ред. Перешивкина А.К.) выбираются трубы для самотечных водоводов: стальные трубы D_у 350 мм с внутренним цементно-песчаным покрытием. Толщина покрытия =5 мм.

Анализируя план источника водоснабжения (выданного по заданию), выбирается место размещения оголовков и водоприемного колодца. Оценивается длина водоводов.

В данном проекте длина самотечных водоводов одинаковая и равна: L_вод=55,0м.

Потери напора в водоводе при аварийном режиме составят:

h=i∙L _вод· 1,2= A·k∙q²∙L _вод· 1,2=0,3192∙0,98·0,7· 0,165²·55,0·1,2=0,40м,

при q =0,7·0,165=0,1155 м³/с, D_у =350 мм, _70% = 1,11 м/с, k=0,98, A =0,3192

Вихревая камера

Вихревая камера (коллектор) монтируется из стальных телескопических труб с такими диаметрами, которые бы по всей длине камеры обеспечивали равномерное движение воды.

Расход воды, который приходится на один оголовок, составляет: q = 0,0825 м³/с . Усредненная скорость в камере принимается равной =0,8 м/с.

через одно окно в оголовок поступает q_ок = = =0,021 м³/с, при =0,8 м/с

где n –количество входных окон.

В этой связи размеры вихревой камеры (коллектора) принимаются:

в конце камеры- D_кам= D_вод=400 мм;

в начале - D_кам= = 0,18 м, D_кам 200 мм;

после 2 окна- D_кам= = 0,26 м, D_кам 300 мм;

после 3 окна- D_кам= = 0,31 м, D_кам 350 мм;

Длина камеры принимается: L= 610 D_мак =10∙0,4=4 м. Длина оголовка, с учетом условий устойчивости, прочности и размеров его составных узлов, принимается - 8 м Ширина – 2,4 м.

Проверка на незаиляемость водоводов

Скорость движения воды в водоводе должна быть достаточной, для предотвращения выпадения мелких наносов в количестве , кг/м³. Выполним проверку этого условия по формуле:

  0.11(1- )^4,3 ( ),

где  - мутность воды в реке; для легких условий забора воды  0,5 кг/м³;

по заданию:

=0.1 кг/м³;

G -гидравлическая мутность взвеси, G=0,0093 м/с;

U – скорость выпадения взвеси, U= ;

C - коэффициент в формуле Шези, для цементного покрытия С=72,2 м^0,5/с;

g =9,81 м/с².

U= 0,9= 0,039 м/с

=0,11 (1- )^4,3 ( )= 0,77 кг/м³

0,11(1- )^4,3 ( )

Поскольку 0,77 кг/м³  0,1 кг/м³ , то условие выполняется.

Проверка на возможность смыва со дна трубопровода песчаных частиц

Кроме мелких частиц в водовод могут попадать и более крупные частицы, которые осаждаются в трубопроводе. Поэтому на практике водовод промывается (хотя и редко). Чем больше наносов, тем больше требуется скорость движения промывной воды. Эта скорость оценивается по формуле:

_пр  А (d ·D)^0,25,

где А=510 коэффициент, определяющий эффективность промывки;

d – средневзвешенный диаметр песка (наносов),мм; d=2 мм – по заданию;

D=400 мм – диаметр водовода

_пр=7(0,002∙0,35)^0,25=1,13 м/с.

При скорости 1,18 м/с частицы наносов будут откладываться в самотечном водоводе. В этой связи предусматривается промывка самотечных водоводов обратным током воды из напорных водоводов.

Если принять _пр= 2 м/с, тогда расход воды на промывку составит:

Q_пр = _пр ∙ S = 2 =0,20 м³/с, что больше расчетной подачи насосной станции Q=0,165м³/с;

при _пр= 1,13 м/с, Q_пр= 0,109 м³/с.

Для обеспечения смыва наносов в водоводе меньшим расходом воды проектом предусматривается импульсная промывка. После импульсной промывки самотечного водовода вода из напорных водоводов насосной станции 1 подъема в сутки минимального водопотребления будет подаваться вновь в самотечный водовод.

Во время промывки одного водовода, другой работает. Нагрузка на работающий водовод составит:

Q_ав.= К ·0.7∙ Q_вод+ Q_пр

=0,7·0,7∙0.165+0,109=0,190 м³/с,

где К =0,7 – коэффициент неравномерности в сутки минимального водопотребления.

Подача воды по рабочему водоводу, во время промывки второго, обеспечивается при скорости:

 = =1,97 м/с,

а потери напора в самотечном водоводе составят:

h =0,3192·0,91∙0,19²∙55,0∙1,2=0,69 м

Прямая промывка водоводов была бы возможна, если бы емкость приемного колодца была достаточна для приема всей промывной воды. Поэтому необходимо проверить условие:

W_кол = T_пр· Q_пр

Время промывки T_пр водовода, при условии мгновенного насыщения потока:

T_пр= _,

где  - объемный вес песка, 1700 кг/м³;

W_нан – объем наносов, м³;

_пр -предельная мутность воды в потоке, перемещаемой промывной водой.

W_нан = 0,1 ·60 (∙D²)/4 =0.1∙60∙(3,14∙0,35²)/4=0.58 м³

_пр =0,11(1- )^4,3 ( )=1,54 кг/ м³

T_пр = =6282 сек=104,7мин.

Необходимый объем приемного колодца:

W_кол  W_{пр.воды} = T_пр ∙Q_пр=104,7·60∙0.109=684,7685 м³

Если принять диаметр приемного колодца – 9 м, а максимальный подъем воды в колодце -10 м, то W_кол = 10=635 м³ , что  685 м³.

Вывод: Прямая промывка водоводов не целесообразна.