Учебное пособие 1474

Рис. 3. Пример поперечного профиль дна и берега реки в створе водозабора: Zдна – отметка дна реки; Zmin – отметка минимального уровня воды в реке; Zmax – отметка максимального уровня воды в реке; Zв – отметка максимального уровня воды в реке с учетом волны; Zбер – отметка берега; hр – глубина реки; Aкол – амплитуда колебания воды в реке

При этом, если в месте строительства берег крутой, с достаточными глубинами воды у берега, предпочтения отдают береговым водозаборам. Если берег пологий, проектируются и строятся русловые водозаборные сооружения.

При выборе схемы водозабора одновременно по исходным данным подбирают насосы (горизонтальные или вертикальные) и решают вопрос устройства совмещенного или раздельного с насосной станцией водоприемного сооружения.

Если принятые тип и схема водозабора не соответствуют необходимой степени надежности забора воды, то в проекте предусматриваются мероприятия для ее повышения согласно [1, п. 5.89].

На водоемах рыбохозяйственного значения при выборе типа водозабора учитываются требования рыбозащиты [1, п. 5.106]. При особых требованиях в проекте предусматриваются специальные водоприемники (фильтрующие) или рыбозащитные устройства [4, гл. 1.4].

Для достижения необходимой маневренности водозабора предусматривается его секционирование. Число секций, которые могут работать независимо друг от друга, для всех водозаборов постоянного типа не должно быть меньше двух. В водозаборах большой производительности их число может быть равно числу установленных насосов. Секционирование обязательно для самотечных и

11

сифонных водоводов, сет очных колодцев и желательно для насосных станций первого подъема.

2.4. Береговые водоприемники

Береговые водоприемники применяют при наличии высокого крутого берега, достаточных глубиин у берега, значительных колебаний уровней воды в реке и при соответствии качества воды предъявляемым требованиям.

Основными элемента ми берегового водоприемника (рис.4) являются: входные окна 1, перекры тые решетками, через которые вода из источника (реки) поступает в приемное отделение А, отверстия 2, перекрытые сетками для входа воды из приемного во всасывающее отделение Б водоприемника и насосной станции первого подъема В, которая может быть совмещенной с водозаборным колодцем или располагаться отдельно от него.

2

Рис. 4. Схема берегового водоприемника

Водоприемник может быть расположен непосредственно у берега (при колебаниях уровня воды до 10 м) и соединен с берегом сопрягающей дамбой или вдвинут в берег и соед инен с рекой каналом или ковшом.

На реках с большойй (более 10 м) амплитудой колебания уровней водоприемники по условию устойчивости на опрокидывание выдвигают в русло реки, придают им овальную форму, снабжают с верховой стороны массивным ледорезом и соединяют с берегом мостом [3,4]. Площадка для строительства берегового водоприемника или сетчатого колоодца должна быть на 0,5-1,0 м выше отметки высшего уровня воды (Zmax) в источнике при расчетной обеспеченности с учетом высоты волны.

12

2.4.1. Гидравличе ские расчеты водозаборов берегово го типа

Гидравлические расчеты производятся для двух условий работы водозабора:

1)нормальных, когда работают все секции;

2)аварийных или чрезв ычайных, когда одна из секций выключена на ремонт или очистку и весь ра сход воды проходит через другую секцию или через

остальные (при нескольких секциях).

Гидравлические расчет ы элементов водозабора осуществляются согласно

[1].

Водоприемные отверстия, к ним относятся входные окна с решетками, фильтры и вихревые каме ры.

Решетки служат для защиты водоприемника от крупного плавающего сора. Они представляют собой металлическую раму с приваренными к ней стержнями (рис. 5).

При определении площади решеток [1, п. 5.95] расстояние между стержнями решетки в свету принимается 50-100 мм в труднодоступных отверстиях и 50 мм во всех других случаях. Толщина стержней 6-10 мм. Допу стимые скорости втекания воды в водоприемные отверстия принимаются согласно [1, п. 5.95]. При этом необходимо учитывать требования рыбозащиты.

Рис. 5. Решетка съемная для входных окон

На шугоносных реках для борьбы с обмерзанием с тержни решеток выполняются из гидрофобных материалов или покрываются резиной.

13

В тяжелых условиях принимают решетки с электрообогревом. Потребная мощность генератора постоянного тока для электрообогрева определяется по

[5, ( 1.1)].

При проектировании водозаборов берегового типа определяют размеры входных окон перекрытых решетками.

Площадь отверстия входных окон одной секции определяют по формуле:

где: 1,25 – коэффициент, учитывающий загрязнение решетки в период эксплуа - тации; Kр- коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки

где: a – расстояние между стержнями решетки: 50 – 100 мм, b – толщина стержня

решетки: 6 – 10 мм; Qр – расчетный расход, м3/с, одной секции.

втекания воды в водоприемные отверстия, м/с, зависит от условий забора воды. Для нормальных(легких) условий – 0,4 – 0,6 м/с; Для условий обледенения – 0,25 м/с; Для рыбохозяйственных – 0,25 – 0,4 м/с.

Выбор размеров решеток соответственно вычисленной площади производится при конструировании водоприемника в зависимости от глубины реки в месте забора воды с использованием данных (табл.3).

Таблица 3 Размеры, мм, и масса, кг, сороудерживающих съемных решеток водоприемных

отверстий водозаборных сооружений (см. рис. 6)

Окончание табл. 3

Усилие, необходимое для подъема решетки грузоподъемными

где: qр – собственная масса решетки и троса или цепи для подъема; qв – давле - ние воды на 1м2 решетки при допустимом перепаде 0,5м,равное 0,5тс/м2;

f – коэффициент трения металла по смоченному металлу, равный 0,44; F – площадь решетки, м2; К – коэффициент запаса равный 1,5.

Таль для подъема решеток (сеток) в колодцах подбирается по [5, табл. VIII.5].

Плоские съемные или вращающиеся сетки

Сетки служат для предотвращения попадания мелкого сора из приемного во всасывающее отделение, предотвращая разрушение насосных агрегатов. Сетки бывают плоские съемные и вращающиеся.

Плоские съемные сетки представляют собой металлическую раму, в которой на поддерживающую сетку с крупными ячейками приваривается сетка из проволоки с ячейками 2; 3,5; 4,5 мм (рис.6, табл.4).

Вращающиеся сетки представляют собой непрерывное полотно натянутое на два барабана (рис.7) с размерами ячеек 2×2 мм.

Выбор типа сеток производится в соответствии с рекомендациями [1, п. 5.105], при этом следует иметь в виду: плоские съёмные сетки применяются для водозаборов малой производительности (при qв < 1м3/с).

15

H

H

Рис.6. Сетка съёмная плоская для входных окон:

Для водозаборов средней и большой производительности применяются вращающиеся сетки.

Рис. 7. Вращающаяся каркасная сетка типа ТН:

1. Электродвигатель фильтром 2. Натяжное устройство

3. Промывное устройство с

4. Привод

5. Грузовой вал

6. Транспортны е втулочнороликовые цепи 7. Секции сетки 8. Каркас

16

Площадь отверстия перекрывающегося сеткой определяется по формуле (18)

Fс = 1,25kсQс/Vс , м2,

здесь kс – коэффициент стеснения живого сечения сетки проволокой

вращающихся сеток.

Размеры плоских съемных сеток подбираются по табл. 4.

Таблица 4 Размеры, мм, и масса, кг, сеток съемных плоских (см. рис. 6)

17

Окончание табл. 4

Усилие P(тс), необходимое для подъема сетки грузоподъемными устройствами, рассчитывается по формуле:

При установке вращающихся сеток необходимо определить глубину погружения сетки под аварийный уровень воды Hмин в колодце. Необходимая глубина погружения вращающейся сетки под минимальный уровень воды зависит от способа подвода воды к сетке.

По этому признаку различают вращающейся сетки с лобовым, внутренним, внешним и лобово-внешним подводом воды (рис.8).

Рис. 8. Вращающиеся сетки с различными подводами воды:

а) с лобовым подводом; б) с внутренним подводом; в) с внешним подводом; г) с лобово-внешним подводом

Для определения глубины погружения вращающейся сетки под воду необходимо вычислить площадь этой сетки:

уменьшения площади сетки опорными рамками и шарнирами, примерно равный 0,75.

Площадь полотна вращающейся сетки, Fвр, м2, будет при внешнем (и внутреннем) двустороннем подводе воды

При лобовом подводе воды

Таким образом , глубина погружения под расчетный уровень h, м, составит для сеток:

-- с внешним (и внутренним) двустороннем подводе воды

Отметки расчетных уровней воды в береговом водоприемнике или колодце

Их определяют для нормальных и чрезвычайных условий работы водозабора

вследующей последовательности:

а) в приемном отделении при нормальном режиме:

где: ZВУВ - максимальный уровень воды в реке при расчетной обеспеченности, м;

ZЛНУВ( ЗНУВ) - минимальный (летний или зимний) уровень воды в реке, м; ∑h - общие потери напора в водоприемном устройстве, м.

Для береговых водоприемников ∑h равны потере напора в решетке

hp=0,05м.

Для русловых водозаборов

фильтре и т.п.), которые определяются по данным [3, с. 28], м;

20