Учебное пособие 1474
.pdf
Zmax= 423,1
Zmin= 418
Zдна= 413,5
Zбер= 425,1
Zв= 424,1
2,0м |
|
|
|
м |
|
|
|
1,0 |
|
||
|
|
|
|
|
|
= 5,1м |
|
|
кол |
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
=4,5м |
|
|
р |
|
|
h |
|
|
|
|
|
Рис. 1. Поперечного профиль дна и берега реки в створе водозабора
Береговые водоприемники применяют при наличии высокого крутого берега, достаточных глубин у берега, значительных колебаний уровней воды в реке и при соответствии качества воды предъявляемым требованиям (см. п. 2.4. стр. 12).
Водозаборные сооружения руслового типа применяются при пологом строении берега с широкой заполняемой поймой, отсутствии достаточных глубин у берега и загрязненности воды у берега (см. п. 2.6. стр. 23).
Комбинированные водозаборные сооружения, состоящие из берегового и руслового водоприемника, применяются при соответствующем рельефе береговой зоны, загрязненности воды в межень в месте берегового водозаборного колодца, широкой пойме при низком уровне воды (НУВ) в источнике. Забор воды из реки в периоды паводка и половодья осуществляется через окна берегового водоприемника.
В зависимости от требуемой категории надежности, производительности и природных условий выбирается схема принятого к проектированию водозабора.
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.
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
71
водозаборах большой производительности их число может быть равно числу установленных насосов. Секционирование обязательно для самотечных и сифонных водоводов, сетчатых колодцев и желательно для насосных станций первого подъема.
3.3.Гидравлический расчет водозабора
Гидравлические расчеты производятся для двух условий работы водозабора:
1)нормальных, когда работают все секции;
2)аварийных или чрезвычайных, когда одна из секций выключена на ремонт или очистку и весь расход воды проходит через другую секцию или через остальные (при нескольких секциях).
Гидравлические расчеты элементов водозабора осуществляются согласно СНиП 2.04.02-84.
Решетки. При определении площади решеток 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. На шугоносных реках для борьбы с обмерзанием стержни решеток выполняются из гидрофобных материалов или покрываются резиной. В тяжелых условиях принимают решетки с электрообогревом. Выбор размеров решеток соответственно вычисленной площади производится при конструировании водоприемника в зависимости от глубины реки в месте забора воды.
Определение площади водоприемного отверстия (брутто) одной решетки Fр, м2, следует производить при одновременной работе всех секций водозабора (кроме резервных) по формуле 7 (стр. 14).
Fр = 1,25kрQр/Vвх , |
(1) |
где: 1,25 – коэффициент, учитывающий загрязнение решетки в период эксплуа - тации; Kр- коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки (формула 8, стр.14).
K p |
= |
a + b |
, |
(2) |
|
||||
|
|
a |
|
|
где: a – расстояние между стержнями решетки: 50–100 мм, b– толщина стержня решетки: 6 –10 мм; Qр– расчетный расход, м3/с, одной секции (формула 9, стр. 14).
Qр = qв/n, |
(3) |
где: qв - расход водозабора, м3/с, n – число секций (обычно - две).Vвх – скорость втекания воды в водоприемные отверстия, м/с, зависит от условий забора воды.
72
Для нормальных(легк их) условий – 0,4 ÷ 0,6 м/с;
Для условий обледенения – 0,25 м/с;
Для рыбохозяйственн ых – 0,25 ÷ 0,4 м/с.
Кр = (а+b)/а = (70+8)/70 = 1,11 Qр = qв/n = 1,74/2 = 0,87 м3/с
Fр = 1,25kрQр/Vвх= 1,25·1,1 1·0,87/0,4 = 3,02 м2
Принимаем к установке:
Решетка 1750×2500
Н = 2500 мм |
L = 1750 мм |
|
|
|
L1 =1870 мм |
h = 120 мм |
Площадь 3,2 м2 |
|
h1 = 60 мм |
Масса 420 кг |
|
Н1 |
= 2604 мм |
|
Н2 |
= 2854 мм |
|
Вращающиеся сетки.
Площадь отверстия пер екрывающегося сеткой определяет ся по формуле 7 (стр. 14).
Fс = 1,25kсQс/Vс , м2,
здесь kс – коэффициент стеснения живого сечения сетки проволокой (формула
11, стр.16).
|
d + c |
2 |
|
||
|
kc = |
|
|
, |
(4) |
|
c |
||||
|
|
|
|
|
|
d – |
диаметр проволоки сетки (1.0 ÷ 1.2) мм |
|
|||
с – |
размер ячеек сетки в свету, мм. |
|
|
|
|
Для плоских сеток с = 2 ,0; 3,5; 4,5мм, для вращающихся с = 2,0; 3,0мм. Qс – расход воды через сетку, м3/с. Определяется по формуле 12, стр. 16.
73
Qc = qв/n , м3/с ; |
(5) |
qв – производительность водозабора; n – число секций водозабора;
Vс - скорость втекания воды в сетки (не являющиеся рыбозаградительными) принимается Vс = (0,2 ÷ 0,4) м/с для плоских сеток и Vс = (0,8 ÷1,2) м/с для вращающихся сеток.
Размеры плоских съемных сеток подбираются по табл. 4.
= d + c 2 kc c
|
(1,0 + 2,0) |
2 |
|
= |
|
|
= 2,25 |
|
|||
|
2,0 |
|
|
Принимаем Vс =1,0 м/с
Fс = 1,25kсQс/Vс = 1,25·0,87·2,25/1,0 = 2,45м2
По справочнику подбираем вращающуюся каркасную сетку типа ТН-1500 со следующими характеристиками:
Марка |
Пропускная |
Размеры, мм |
|
|
|
|
|
|
|
способность, |
|
|
b |
h |
h1 |
h2 |
R |
Масса, т |
|
сетки |
м3/с |
Н |
В |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1-1,4 на 1 м |
ТН-1500 |
1-5 |
5000- |
1500 |
1680 |
1150 |
1200 |
2695 |
730 |
расстояния |
20000 |
между |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
звездочками |
Глубина погружения сетки с внутренним подводом воды под расчетный уровень определяется по формуле:
h = |
Fc |
(6) |
|
2В |
|||
|
|
где: h – глубина погружения, м Fс – смоченная площадь, м2 В – ширина сетки, м
h = |
Fc |
= |
2,45 |
= 0,82 м |
2B |
|
|||
|
2 ×1,5 |
|
||
74
Всасывающие трубы.
Количество всасывающих линий на насосной станции а также их диаметр определяется согласно п. 2.7. стр. 37.
Для установки принимаем стальные электросварные трубы (ГОСТ 8696-74) диаметром 1200 мм со следующими характеристиками:
1000i = 1,98
V = 1,53 м/с
Для напорных линий принимаем стальные электросварные трубы (ГОСТ 8696-74) диаметром 900 мм со следующими характеристиками:
1000i = 8,97
V = 2,71 м/с
Отметки расчетных уровней воды в береговом водоприемнике или колодце:
Их определяют для нормальных и чрезвычайных условий работы водозабора в следующей последовательности:
а) в приемном отделении при нормальном режиме:
Z макс = Z ВУВ − Σh , |
(6) |
Z мин = Z ЛНУВ( ЗНУВ) − Σh |
(7) |
где: Z ВУВ − максимальный уровень воды в реке при расчетной обеспеченности, м; Z ЛНУВ ( ЗНУВ ) − минимальный (летний или зимний) уровень воды в реке, м;
Σh − общие потери напора в водоприемном устройстве, м.
Для береговых водоприемников Σh равны потере напора в решетке hp=0,05м.
Z макс = (418 + 5,1) − 0,05 = 423,05м
Z мин = 418 − 0,05 = 417,95м
При аварийном режиме в береговых водоприемниках Z максав , Z максав будут, такими же, как и при нормальном режиме, т.к. Σh = hp = 0,05 м .
б) во всасывающем отделении отметки уровней воды будут меньше, чем в приемном, на величину потерь напора в сетке hс , которая принимается для нормального режима равной 0,2÷0,3 м (для вращающихся сеток).
Тогда при нормальном режиме
Z макс |
= Z макс − hс , м |
(8) |
Z мин |
= Z мин − hc , м |
(9) |
|
|
75 |
б) отметка оси насоса выычисляется по формуле
|
|
|
Z |
|
= Z |
|
+ Н |
вак |
− h |
− |
Vвх2 |
− (0,5...1,5) ,м |
|
(10) |
|||
|
|
|
он |
мин |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
доп |
вc |
|
2g |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где: Z мин |
− минимальная отметка воды во всасывающем отделении, м; |
|
|||||||||||||||
|
Ндопвак |
− допустимая |
|
ваакуумметрическая |
высота |
всасывания |
насоса, |
||||||||||
принимаемая по каталогу, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
hвc |
− общие потери |
напора |
|
(по |
длине |
и местные) во всасывающем |
|||||||||||
трубопроводе, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Vвх2 |
− скоростной напор во всасывающем патрубке насоса, м. |
|
||||||||||||||
|
2g |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скорость входа воды в насос Vвх |
определяется по формуле: |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Vвх = |
4Qн |
|
|
|
|
|
|
(11) |
||||
|
|
|
|
|
πd |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
вх |
|
|
|
|
|
|
|
||
где: Qн − расход насоса, м3/ч;
dвх − диаметр входного патрубка насоса, определяется по каталогу, м.
По каталогу принимаеем насос марки Д3200-33(20НДн) со следующими характеристиками:
Qн = 3240 м3/ч Нн = 22 м
Мощность электродвигателя N=315 кВт Частота вращения, об/мин: п=985
КПД = 88%
Ндопвак = 2,9 м
Диаметр рабочего колеса 550 мм Число рабочих колес: 1 Завод-изготовитель: Су мский насосный.
Насос типа Д (НД)
76
Таблица 2 Техническая характеристика насосов типа Д (НД) с электродвигателями,
поставляемых заводом без рам
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Присое- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дени |
|
|
|
Марка |
|
|
|
|
Размеры, мм |
|
тельные |
Масса, кг |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
размеры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фланцев |
|
|
|
насос |
электро- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
всасывающего |
|
насоса |
электродвигате ля |
двигате |
А |
В |
С |
Е |
М |
N |
O |
P |
R |
S |
T |
V |
|
||||
а |
ля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д3200- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
А2- |
3576 |
857 |
1072 |
450 |
740 |
1020 |
600 |
525 |
550 |
900 |
954 |
1118 |
600* |
500* |
2934 |
2190 |
(20НДн |
450S-6 |
||||||||||||||||
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем значение скорости входа воды в насос:
V = |
4 × 3240 |
= 11459м / ч = 3,18м / с |
|
3,14 × 0,602 |
|||
вх |
|
Общие потери напора (по длине и местные) во всасывающем трубопроводе hвc будут равны:
hвc = hм +hl , м |
(12) |
|||
где: hм - местные потери напора, равные |
|
|||
hм = Sξ |
V 2 |
|
(13) |
|
2g |
||||
|
|
|||
где: Σξ − коэффициент местных сопротивлений, |
принимаемый в зависимости |
|||
от вида препятствий. |
|
|||
Принимаем hм = 1,5 м |
|
|||
hl - потери напора по длине, равные |
|
|||
hl = i × l |
(14) |
|||
где: i − потери напора на 1 ед. длины; |
|
|||
l − длина трубопровода, м. |
|
|||
77 |
|
|||
hl = 0,00198× 5 = 0,01 м
hвc = hм +hl = 1,5 + 0,01 = 1,51 м
Тогда отметка оси насоса будет равна
3,182
Zон = 417,75 + 2,9 -1,51 - 2 × 9,81 - 0,5 = 418,12 м
3.4.Конструирование водозаборных сооружений
Проектирование водозаборов производится на основании данных гидравлических расчетов и правил конструирования их отдельных элементов.
Береговые водоприемники рекомендуется проектировать согласно п. 2.5. стр. 21, 22, 23, учитывая п. 2.7. стр.37,38.
4. Гидравлический расчет водоприемного ковша
Для борьбы с шуголедовыми условиями устраиваются водоприемные ковши.
В данном курсовом проекте будет представлена конструкция водоприемного ковша с верховым подводом воды с выемкой в береге. Проектирование водоприемного ковша производится согласно п. 2.2., стр.7.
Гидравлический расчет выполняется для определения основных размеров ковша по заданной величине забора воды (формулы 1 – 6, стр. 9,10).
Ширина ковша по дну (формула 1, стр. 9):
Вд |
= |
1,74 |
- 2 |
× (2 × 0,1 + 3,7) |
= 1,6 |
м |
||
0,05 |
×3,7 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
Ширина ковша по дну должна быть не менее 5 ÷ 8 м для прохождения снаряда, очищающего ковш.
Принимается Вд = 5 м.
Ширина ковша по урезу (формула 4, стр. 10):
Вур = 5 + 2 × 2 × 3,7 = 19,8 м
Длина входной части ковша (формула 3, стр. 10):
Lвх = 1,2 ×19,8 = 23,76 м
Начальная ширина транзитной струи (формула 6, стр.10):
вн |
= |
1,74 |
= 348 |
м |
||
0,1 |
× 0,05 |
|||||
|
|
|
|
|||
78
Длина рабочей части ковша (формула 5, стр. 10):
L p = 28,7 × ( 
3482 + 0,105 ×1,74 - 348 ) = 0,38 м 0,02
Длина ковша (формула 2, стр. 9):
Lк = 23,76 + 35 + 0,38 = 59,14 м.
5. Организация зон санитарной охраны
Проектирование зон санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения и водозаборного сооружения производится в соответствии с [1, п.п. 10.1-10.11] и с п. 4. настоящего учебного пособия..
В источнике водоснабжения проходят мероприятия по его санитарной охране.
Санитарная охрана имеет следующие цели:
1.Предотвращение загрязнения, как открытых источников водоснабжения, так и подземных;
2.Обеспечение населения доброкачественной водой для хозяйственнопитьевых целей в достаточном количестве;
3.Установление условий и проведение мероприятий, при которых возможно использование водоемов для хозяйственно-питьевых целей.
Такая санитарная охрана обеспечивается путем организации зон санитарной охраны.
Проект зон санитарной охраны составляет неотъемлемую часть каждого проекта водоснабжения. Зоны санитарной охраны представляют собой специально выделенные территории, на которых устанавливается режим, исключающий возможность загрязнения, а также качественного ухудшения состава воды, как в самом источнике, так и в водопроводных сооружениях.
Зоны санитарной охраны устраиваются в 2 пояса:
1 пояс: пояс строгого режима: охватывает используемый водоем в месте забора воды из него и территорию расположения головных водопроводных сооружений (водозабор, НС, резервуары); 2 пояс: зона ограничения: включает водоем и бассейн его питания, а также
территории и акватории, которые могут оказать влияние на качество источника. Для крупных рек не представляется возможным включить в зону санитарной охраны весь водосборный бассейн, и границы зоны определяются расстоянием вверх по течению реки от мест водозабора достаточного для самоочищения реки от расположенных выше сбросов.
Границы 1 пояса зон санитарной охраны реки или канала лежат в пределах: вверх по течению реки не менее 200 м, вниз по течению реки не менее 100 м, по прилегающему берегу не менее 100 м от уреза воды при максимальном уровне,
79
в противоположную сторону при ширине реки менее 100 м - вся акватория реки + 50 м противоположного берега от уреза воды при максимальном уровне. При водозаборах ковшевого типа в границы 1-го пояса включается вся акватория ковша.
Граница 2-го пояса при заборе воды из рек и каналов устанавливается с учетом источников загрязнения водоема стойкими химическими веществами. Расстояние от водозабора до границы зон санитарной охраны вверх по течению определяется по формуле:
|
|
L = V × t |
|
(15) |
где V - скорость течения реки, м/с |
|
|
||
t − |
минимальный |
необходимый |
период |
бактериологического |
самоочищения для определенной климатической зоны (3 ÷ 5 суток). |
||||
Вниз |
по течению |
не менее 200 |
м боковые |
границы лежат по |
водоразделам.
Территорию 1-го пояса зон санитарной охраны ограждают, очищают от строительного мусора, оборудуют путями сообщения, проходными будками и озеленяют. На ограждениях устанавливаются охранное освещение.
Территория 1-го пояса охраняется круглосуточно.
Акваторию 1-го пояса ограждают бакенами, территория должна быть спланирована с организацией отвода поверхностного стока.
На территории 1-го пояса зон санитарной охраны запрещено: 12.Постоянное и временное проживание людей;
13.Использование территорий для хозяйственных целей (содержание скота, распашка под огороды);
14.Выпуск сточных вод;
15.Свалка мусора;
16.Купание;
17.Водопой и выгул скота;
18.Рыбная ловля;
19.Стирка белья.
20.Сооружение скважин, траншей, не связанных с эксплуатацией водопровода.
На территории 2-го пояса зон санитарной охраны все виды строительных работ должны согласовываться с органами СЭС.
На территории 2-го пояса запрещается применение в 300 метровой зоне от уреза воды ядохимикатов, органических и минеральных удобрений, авиахимическая обработка.
Надзор за зонами санитарной охраны осуществляют органы Государственного санитарного надзора.
Существует 3-й пояс санитарной охраны – зона наблюдений, в которой проводятся наблюдения за инфекционными заболеваниями с целью предотвращения попадания инфекции в водопровод.
80