4.0 Расчет и проектирование водозабора.
Водозаборные сооружения используются для постоянных пропусков воды из водохранилища в нижний бьеф для полного или частичного опорожнения в целях ремонта сооружения.
Для обеспечения забора воды из водохранилища из чистых горизонтов входной оголовок устраивают на отметке УМО, которая равна 122,8 м. Необходимое число нитей водозабора устанавливаем путем гидравлического и технико-экономического расчетов. Для гашения избыточной энергии потока в конце трубы водозабора устраивают водобойный колодец. Его глубину назначают в пределах половины диаметра трубопровода.
При небольших расходах и напорах водозабор выполняют из металлических труб. Расход регулируется водопроводной задвижкой устанавливаемой в конце трубы. Для предупреждения повышенной фильтрации вдоль трубы, через 3-5 м. Устраивают поперечные диафрагмы из металла или бетона высотой не менее двух диаметров трубы. Трубы обмазывают битумом и укладывают на подготовку из бетона низкой марки, толщиной 20 см., сверху и по бокам засыпают глиной с тщательной утрамбовкой.
Размеры поперечного сечения подводящего канала устанавливают на основании гидравлического расчета. К параметрам поперечного сечения трапециидального канала относят:
-
площадь живого сечения 
-
смоченный периметр 
-
гидравлический радиус 
-
коэффициент Шези 
где: m – заложение откосов, 1,5
h – глубина воды в канале, 1,2 м.,
n – коэффициент шероховатости, 0,025
Рис. 5 Схема для расчета водозабора.
Гидравлический расчет проводим графоаналитическим способом, используя уравнение равномерного движения воды:
где: I – уклон, 0,0003
Расчет проводим в табличной форме, методом постепенного приближения. При этом h принимаем постоянной и равной 1,2 м., b принимаем равной 1 м. и вычисляем параметры сечения канала:
м2;
м;
м;
м3/с
Так как Q = 1,712 м3/с оказался большим чем требуется (1,6 м3/с), то уменьшаем bк до тех пор пока рассчитанное значение не будет равно требуемому.
Таблица 6. Расчет параметров поперечного сечения канала.
bк |
h |
|
|
R |
n |
C |
Q |
м |
м |
м2 |
м |
м |
|
|
м3/с |
1 |
1,2 |
3,36 |
5,32666 |
0,63078 |
0,025 |
37,043 |
1,712 |
0,6 |
1,2 |
2,88 |
4,92666 |
0,58457 |
0,025 |
36,576 |
1,395 |
0,7 |
1,2 |
3 |
5,02666 |
0,59682 |
0,025 |
36,703 |
1,47 |
0,8 |
1,2 |
3,12 |
5,12666 |
0,60838 |
0,025 |
36,822 |
1,552 |
0,9 |
1,2 |
3,24 |
5,22666 |
0,61989 |
0,025 |
36,935 |
1,632 |
По полученным результатам строим кривую связи.
Рассчитанные размеры канала должны выполнять условие:
где: Vзаил – допустимая скорость на заиление, 0,3 м/с
Vразм – скорость размыва, 0,6 м/с
м/с
Окончательно принимаем ширину канала равную 0,9 м.
Рис. 7 Схема поперечного сечения подводящего (отводящего) канала.
Для определения количества нитей и диаметра трубопровода используем уравнение:
где: - коэффициент расхода, принимаемый 0,5-0,65
Z – напор, действующий на водозабор
Принимая значение коэффициента расхода = 0,6, определяем из уравнения площадь живого сечения:
м2.
определяем диаметр трубы:
м
определяем значение коэффициента расхода по формуле:
где: - коэффициент трения, 0,023
R – гидравлический радиус, 0,17325 м.
lтр – длинна трубопровода, 37,505 м.
- сумма коэффициентов сопротивлений на входе, выходе, по длине, и т.д., 1,7
полученное значение сравниваем с ранее принятым (0,6). Так как оно сильно отличается от ранее принятого ( >5% ), то задаемся новым значением и повторяем расчет ( = 0,42 ):
м2.
м.
отклонение от ранее принятого составляет 1,6%.
Принимаем диаметр трубопровода равным 0,8 м. и количеством нитей трубопровода n = 1. На входе предусматриваем устройство рыбозащиты.
Рис. 8 Схема рыбозащиты.