h = = 0,5 м

2
Содержание
Введение ....................................................................................................................... 3
1. Русловые водозаборы ............................................................................................. 4
1.1 Конструирование оголовка и расчет входных отверстий ................................. 4
1.2. Расчёт самотечных линий ................................................................................... 7
1.3 Потери напора в самотечных линиях при УНВ (работа в межень) ................. 8
1.4 Потери напора при аварийной работе водозабора в период отключения
одной линии при УНВ ................................................................................................ 9
1.5 Промывка самотечных труб ............................................................................... 12
1.6 Определение размеров берегового колодца по высоте ................................... 13
1.7 Определение уровней воды в береговом колодце ........................................... 14
Список использованных источников ...................................................................... 18
3
Введение
Водоснабжение, водоотведение и санитарно-техническое оборудование
зданий и отдельных объектов определяют не только уровень благоустройства
населенных пунктов, но и масштабы развития многих отраслей. Системы водоснабжения и водоотведения, которые строятся в местах, где живут и работают
люди и функционируют производственные предприятия, относятся к системам
жизнеобеспечения.
Снабжение потребителей водой высокого качества и в достаточном количестве имеет большое санитарно-гигиеническое, экономическое и социальное
значение.
Потребление природной воды из подземных и поверхностных источников
на хозяйственно-бытовые, производственные и противопожарные нужды населенных пунктов и производственных предприятий ежегодно увеличивается.
Однако запасы воды - как и других природных ресурсов, ограничены. В связи с
этим разработке проблем рационального, научно обоснованного, комплексного
использования водных ресурсов и охраны водных источников, почвы и воздуха
от загрязнений уделяется очень большое внимание.
Особую актуальность приобретают вопросы экономии, рационального
использования природных вод и борьбы с загрязнением источников водоснабжения. Эти вопросы успешно решаются путем внедрения оборотных систем
технического водоснабжения и организации бессточного водного хозяйства на
производственных предприятиях.
Водоснабжение, водоотведение и санитарно-техническое оборудование
зданий в нашей стране получили всестороннее развитие за сравнительно короткий,но чрезвычайно сложный исторический период. За последние 100 лет в
стране создана мощная строительная индустрия, обеспечивающая строительство и монтаж санитарно-технических систем для жилых и общественных зданий. Норма водопотребления на одного человека в сутки возросла с 20-50 до
400 л. Разработаны новые конструкции и новые методы расчета сооружений,
принципиально новые методы и технологические схемы очистки природных и
сточных вод.
4
1. Русловые водозаборы
1.1 Конструирование оголовка и расчет входных отверстий
Водозабор должен обеспечить пропуск максимального суточного расхода
Qmaxcyr в соответствии с режимом работы сооружений.
Русловый водозабор состоит из приемного оголовка, самотечной линии и
берегового приемного колодца (рис. 1).
Рисунок 1- Русловой водозабор ГВВ, ГНВ – горизонты высоких и низких вод; 1
– затопленный вод-приемник; 2 – самотечные трубы; 3 – береговой сточный
колодец; 4 – всасывающая камера; 5 – насосная станция первого подъема; 6 –
камеры переключений; 7 - служебный павильон.
Так как река несудоходна и не используется для лесосплава принимаем
оголовок незащищенного типа. Согласно СНиП 2.04.02—84 верх оголовка
должен размещаться ниже кромки льда не менее чем на 0,2 м, а низ должен
быть выше дна водоема не менее чем на 0,5 м.
Водоприемник устраивается в виде наклонного стояка с воронкой (раструбом).
Входные отверстия воронок располагается по течению реки и перекрывается сороудерживающими решетками.
Площадь входных отверстий водоприемников определяется, исходя из
скорости входа воды с учетом стеснения сороудерживающими решетками от
засорения,по формуле.
5
Fбр=1,25
𝑞расч
𝑉вх
К,м2
1,25 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий;
qрасч - расчетный расход одной секции, одного трубопровода, м3/с;
qрасч =
𝑎𝑄𝑚𝑎𝑥𝑐ут
𝑇𝑖∗2∗3600
α - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водопровода, принимается α = 1,09...1,1;
Qmaxcyт - максимальный суточный расход, м3/сут;
Т1 - продолжительность работы насосной станции первого подъема при
круглосуточной работе, (Т1=24);
2 - число секций, трубопроводов;
Vвх -скорость входа воды в водоприемные отверстия, принимается
Vвх=0.15 м/с( по СНиП 2.04.02 -84 Vвх=0.1...0.3 м/с) ;
qрасч =
1,1∗320
24∗2∗3600
= 0,002 м3/с
К - коэффициент , учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки ;
К=(а+c)/а
где а - расстояние между стержнями в свету , мм. ;
c- толщина стержней , мм. (а=30-50 мм, с=6-12 мм)
Принимаем для фильтрующего приёмника с учётом рыбозащиты К= 2.
Тогда Fбр=1,25
0,002∗2
0,15
= 0,034 м2
Диаметр входной воронки
D=√
4𝐹бр
𝜋
=√
4∗0,034
3,14
=0,21 м
По полученной площади Fбр принимают стандартную решетку, представляющую собой металлическую раму (из уголков и швеллеров) с металлическими вертикальными стержнями. Размеры решетки 500х700, размер водопроницаемого окна 400х600
Размеры входных отверстий принимаются конструктивно с учетом стандартных размеров решеток . Принятые решетки проверяются на скорость дви-
6
жения воды на случай отключения при аварии одной линии самотечных труб,
приняв расход по одной линии 0.7qрасч.водоз =0,7*0,004= 0,0028м3/c ,
(qрас.водоз=2  0,02=0,004 м3/с).
Vâõ 
1.25  0.7  q ðàñ÷âîäîç.  ê
Fáð
 1,25 * 0,0028 * 2 / 0,35  0,02 , м/с
Полученное значение Vвх =0,02< 0.3 м/с,что находится в допустимых пределах.
7
1.2. Расчёт самотечных линий
Исходя из надежности работы водозабора, принимаем водовод из двух
самотечных линий, проложенных с обратным уклоном из стальных труб.
Стальные трубы хорошо сопротивляются ударам плавающих предметов и не
разрушаются при образовании под ними местных временных промоин.
Расчет самотечной линии заключается в определении диаметра водовода
и потерь напора в нем, исходя из следующих требований: скорость течения воды в трубе должна быть не менее скорости течения в реке при УКВ Vреки=0,5
м/с и не менее незаиляющей скорости 0,7 м/с (СНиП 2.04.02—84).
Примем для расчета Vpac=0,7 м/с, тогда площадь поперечного сечения самотечных труб
Fсам =
𝜋𝑑 2
4
0.785d2
откуда диаметр самотечных труб (м)
d=
q ðàñ
0.785 Vðàñ
 (0,002 / 0,785 * 0,7) 0,5  0,06 м
Принимаем стандартный диаметр, округляя полученный по расчету в
меньшую
сторону, 50 мм = 0,05 м и проверяем скорость в трубе
V=qpac/ Fcam =0,002/(0,785*0,062)=0,7 м/с
8
1.3 Потери напора в самотечных линиях при УНВ (работа в межень)
Потери напора определяют как сумму потерь на местные сопротивления
 hìåñò
, поскольку при малой длине трубопровода (самотечных) труб они со-
ставляют значительную величину, и потери напора по длине hдл:
h
Óíå
h
=  hìåñò˜ +hдл;
ìåñò˜
=h1+h2+h3+h4;
где h1- потери напора в решетке (на входе), принимают h1=0.1 м;
h2- потери на вход ;
h2= 
v2
;
2 g
 -коэффициент гидравлического сопротивления при входе в раструб;  =0.1;
V-скорость движения воды, после сопротивления, м/с;
h2=0,1*
0,7 2
= 0,002
2  9,81
h3- потери напора в фасонных частях (тройнике) и арматуре (задвижке) на
самотечных линиях  тр=0.1, 
h3=  
задв=0.1);
   çàäâ  2
v2
= òð
v ,м
2 g
2 g
h3=
0,1  0,1 0,7 2  0,005 ì ,
2  9,8
h4 - потери напора на выходе (на вход в колодец,  =1);
v2
h4= 
,м
2 g
0,7 2
h4=1*
= 0,02м
2  9,81
hдл - потери напора по длине, определяют при работе двух линий самотечных труб;
hдл=A·K·l·qрасч2 =1.05*2*10*0.0022 = 0.000084, м
где А - удельное сопротивление, с2/м6(приложение табл.№3 )
к- поправочный коэффициент (приложение табл. №4)
l- длина трубопровода, м (определяется по профилю после назначения
места расположения оголовка и берегового колодца, принимаем 10м)
qрасч- расчетный расход , м3/с.
h
Óíå
= h1+h2+h3+h4 +hдл = 0,1+0,002+0,005+0,02+0,000084 =0,127м
9
1.4 Потери напора при аварийной работе водозабора в период отключения
одной линии при УНВ
Согласно СНиП 2.04.02-84 при первой категории надежности и аварийной работе должен быть подан расход не менее 70% расчетного расхода водозабора, определяемого по формуле Qав=0.7·qрас.водоз = 0.028 м3/с.
Тогда скорость при аварии:
Vав=
Qàâ
= 1 м/с
Fñàì
потери напора :
 hав h1+h2+h3+h4+hдл, м
где h1- потери напора в решетке (на входе), принимают h1=0.1 м;
h2- потери на вход ;
h2= 
v2
;
2 g
 -коэффициент гидравлического сопротивления при входе в раструб;  =0.1;
V-скорость движения воды, после сопротивления, м/с;
h2=0,1*
1,0 2
= 0,05
2  9,81
h3- потери напора в фасонных частях (тройнике) и арматуре (задвижке) на
самотечных линиях  тр=0.1, 
задв=0.1);
   çàäâ  2
v2
h3=  
= òð
v ,м
2 g
2 g
h3=
0,1  0,1 *12  0,01ì ,
2  9,8
h4 - потери напора на выходе (на вход в колодец,  =1);
h4= 
v2
,м
2 g
h4=1*
12
= 0,05м
2  9,81
hдл - потери напора по длине, определяют при работе двух линий самотечных труб;
hдл=A·K·l·qрасч2 =1.05*2*10*0.00282 = 0.000164, м
где А - удельное сопротивление, с2/м6(приложение табл.№3 )
к- поправочный коэффициент (приложение табл. №4)
10
l- длина трубопровода, м (определяется по профилю после назначения
места расположения оголовка и берегового колодца, принимаем 10м)
qрасч- расчетный расход , м3/с.
h
àâ
= h1+h2+h3+h4 +hдл = 0,1+0,05+0,01+0,05+0,000164 =0,21 м
Потери напора при пропуске расчетного расхода водозабора по одной линии в паводок (при УВВ). Скорость в самотечной линии должна быть больше,
чем скорость в реке Vреки при УВВ, поэтому весь расход идет по одной линии.
Vувв = qрасчводозаб /Fсам = 0,004/0,002826 = 1,41м/с
потери напора :
 hyвв h1+h2+h3+h4+hдл, м
где h1- потери напора в решетке (на входе), принимают h1=0.1 м;
h2- потери на вход ;
h2= 
v2
;
2 g
 -коэффициент гидравлического сопротивления при входе в раструб;  =0.1;
V-скорость движения воды, после сопротивления, м/с;
1,412
h2=0,1*
= 0,01
2  9,81
h3- потери напора в фасонных частях (тройнике) и арматуре (задвижке) на
самотечных линиях  тр=0.1, 
h3=  
задв=0.1);
   çàäâ  2
v2
= òð
v ,м
2 g
2 g
h3=
0,1  0,1 *1,412  0,02 ì ,
2  9,8
h4 - потери напора на выходе (на вход в колодец,  =1);
h4= 
v2
,м
2 g
h4=1*
1,412
= 0,1м
2  9,81
hдл - потери напора по длине, определяют при работе двух линий самотечных труб;
hдл=A·K·l·qрасч2 =1.05*2*10*0.0042 = 0.000336, м
где А - удельное сопротивление, с2/м6(приложение табл.№3 )
к- поправочный коэффициент (приложение табл. №4)
11
l- длина трубопровода, м (определяется по профилю после назначения
места расположения оголовка и берегового колодца, принимаем 10м)
qрасч- расчетный расход , м3/с.
h
Óíå
= h1+h2+h3+h4 +hдл = 0,1+0,01+0,1+0,02+0,000336 =0,23 м
12
1.5 Промывка самотечных труб
При эксплуатации не исключено засорение входных решеток и труб. Дляудаления сора и наносов их промывают обратным током воды. Воду на промывку подают по нагнетательной линии от насосной станции.
Скорость промывной воды
Vпром=A(Dd)0,25 >2,5 м/с,
А — коэффициент А = 7,5... 10, принимаем А = 8;
D — диаметр самотечной линии, м;
d—диаметр промывных частиц, принимаем 0,1мм.
Vпром=8(0,05*0,1)0,25 = 2.13<2,5 м/с,
Расход промывной воды
qпром= Vпром Fсам=2 ,13*0,002826=0,0060 м’/с
13
1.6 Определение размеров берегового колодца по высоте
Между приемным и всасывающим отделениями устанавливают плоскую
съемную сетку, размеры которой определяют по скорости Vc прохода воды через ячейки в свету (принимают не более 0,4 м/с при отсутствии внешних рыбозаградителей):
q ðàñ÷
Fбр=1.25
Vñ
Kc.
Зная расход, скорость определяют коэффициент, учитывающий стеснение
входа стержнями сеток,
à  ñ
k = 
 ,
 à 
2
где, а- расстояние между проволоками сетки, (2 мм);
с - диаметр проволоки(1...1.5)мм;
k= [(2+1)/2]2 = 2.25
Fбр = 1,25*2,25*0,002/0,4 = 0,014 м2
Принимаем стандартную решётку 500х500 и Fбр =0,25 м2,тогда скорость
входа
Vâõ 
1.25  q ðàñ÷.  ê
Fáð
 1,25 * 0,002 * 2,25 / 0,25  0,0225 < 0.4 м/c
Проверяем скорость прохождения воды при отключении одной линии самотечных труб
Vâõ 
1.25  q ðàñ÷.  ê
Fáð
 1,25 * 0,004 * 0,7 * 2,25 / 0,25  0,0315 <0.4 v/c
Следовательно, сетка выбрана правильно.
14
1.7 Определение уровней воды в береговом колодце
В межень (УНВ) при работе двух линий
∇ z1 = ∇ zунв -
h
Óíå
=95-0,127 =94,87 м
В межень при аварийной работе одной линии
∇ z2 = ∇ zунв -
h
àå
=95-0,21 =94,79 м
В паводок при работе одной линии
∇ z3 = ∇ zуdв -
h
Óâå
=120-0.23 =119.77 м
Отметки уровней воды в отделении всасывающих линий принимают ниже, чем в приемном, на 0,1 м:
∇ z`1 = ∇ z1– 0.1= 94,87-0.1= 94.77 м
∇ z`2 = ∇ z2 – 0.1= 94,79- 0.1= 94.69 м
∇ z`3 = ∇ z3- 0.1=119.77-0.1 =119.67 м
Отметка пола берегового колодца
∇ z4 = ∇ zунв +1=120+1 =121 м
Отметка выхода самотечных труб в приемное отделение берегового колодца должна быть ниже наинизшего уровня воды в нем не менее чем на 0,3 м:
∇ z2 = ∇ zminприем-0,3=94,369-0,03 =94,39 м
Верх сетки устанавливают на 10 см ниже минимального уровня воды во
всасывающем отделении, поэтому
z6= z `2-0,1=94,77-0,1=94,67 м.
Нижнее основание будет ниже на высоту сетки Рс = 0,8 м на отметке
z7= z6-Pc=94,67-0,8=93,87 м.
Отметка дна колодца на 0,5 м ниже:
z8=z7-0,5=93,87-0,5=93,37 м,
0,5 - высота порога между приемным и всасывающим отделением, который устраивают для предотвращения попадания песка и ила во всасывающее
отделение колодца, м.
15
По условиям монтажа оборудования допускается округление отметок, поэтому делаем уточнения: z8=93,4 м; z7=93,9 м; z6=94,7м
Для удаления песка и ила из первого отделения береговой колодец периодически промывают при помощи эжекторной установки, работающей от
напорной линии насосной станции I подъема.
1.7.1 Определение размеров берегового колодца в плане
Размеры колодца в плане назначаются из условия размещения оборудования в приемных и всасывающих секциях (отделениях) и конструктивно принимаются 3; 3,5; 4,0; 4,5 и т.д. метров. Диаметр самотечных труб , тип и размеры промывного оборудования определены выше. Находятся диаметры всасывающих труб. Диаметр всасывающей линии определяется по расчетному расходу одной секции и скорости во всасывающей трубе Vвс:
dвс=
q ðàñ÷
0.785  Vâñ
,
Принимается Vвс=1.5 м/с (Vвс=1.2...2 м/с).
Тогда dвс=
0,002
 0,041ì ,
0.785  1,5
Полученный диаметр округляют до ближайшего стандартного
dвс = 100 мм
Находится диаметр воронки на концах всасывающих труб
Dвор=(1.3...1.5)dвс = 0,06 м.
Расстояние от дна колодца до сетки на концах всасывающей трубы принимается: 2Dвор =0,12 м
Расстояние от дна колодца до раструба всасывающей грубы принимаем 1 м.
Заглубление воронки под уровень должно быть не менее Dвор.
Из условия монтажа оборудования и эксплуатации назначаем диаметр
колодца 3 м, толщину стенок принимаем 10% от глубины колодца равную 25
см.
Береговой тип водозаборных сооружений применяют при крутых берегах,
больших глубинах воды у берега, значительных колебаниях уровней в водо-
16
источнике и при большой производительности водозабора. Эти сооружения часто совмещают с насосной станцией I подъема.(рис.2)
Рисунок 2. Схема берегового водозабора. ГВВ, ГНВ - горизонты высоких и
низких вод; 1 - окна, перекрываемые сетками; 2 - водоприемные окна; 3 - приемная камера; 4 - всасывающая камера; 5 - насосная станция первого подъема;
6 - камеры переключений; 7 - служебный павильон; 8 - галерея
Наименьшую глубину (м) реки (не покрытую льдом) в месте расположения водоприемных отверстий вычисляют по формуле
Hmin расч = p+h+S,
р - высота порога от дна реки до низа водоприемных отверстий, м, принимают не меньше 0,5 м;
h - высота приемных окон, м, определяют гидравлическим расчетом;
h = √𝐹бр = 0,5 м
S - конструктивная величина от верха водоприемных отверстий до ложбинки волны, не менее 0,5 м.
Hmin расч = 0,5+0,5+0,5 =1,5 м
При наличии льда расчётная глубина:
Hmin расч = p+h+m+ t1
где m - расстояние от верха водоприемных окон до нижней кромки льда, м;
17
t1-толщина льда, находящаяся ниже УНВ, м, t1=0,9t;
t - толщина льда, t=0,5 м.
Hmin расч = 0,5+0,5+0,5+0,9*0,5=1,95 м
Форма водоприемника берегового типа в плане зависит от размещения
оборудования и условий производства работ и может быть круглой, эллипсоидальной или прямоугольной.
Гидравлический расчет. Размеры водоприемных окон, решеток, сеток,
труб определяют гидравлическим расчетом и обязательно в увязке с режимом
работы насосной станции I подъема.
Суммарная площадь входных окон при нормальной работе двух секций с
учетом закрытия окон решетками согласно СНиП 2.04.02-84
Fвх=1.25
q ðàñ÷âîäîç
Vñ
K,м2
Vвх - скорость входа без учета требований рыбозащиты, принимают
Vвх =0,2 ... 0,6 м/с;
К - коэффициент; учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки;
Для фильтрующего водоприемника с учетом рыбозащиты К = 2.
Для рыбозащиты могут быть поставлены рыбозаградительные сетки. Для
рек со скоростью течения воды Vp >0,4 м/с скорость на входе Vвхдоп = 0,25 м/с.
Fвх=1.25
0,002 * 2
 0,02 м2
0,25
Число и размеры входных окон назначают с учетом эксплуатации и конструктивных соображений. Чтобы решетки были удобны для подъема, рекомендуют высоту их назначать больше ширины. При образовании в водоеме шуги и внутриводного льда предусматривают электрообогрев, обработку горячим
паром.
Приемное и всасывающее отделения берегового колодца разделены стенкой, имеющей отверстия для сеток, которые могут быть плоские и вращающиеся.
18
Размеры отделений берегового колодца определяют из условия размещения оборудования. Соотношения размеров в плане должны обеспечивать по
возможности плавное движение воды от входных окон к сеткам, от сеток к всасывающим трубам. Если, водозаборные сооружения устраивают на водоемах
рыбохозяйственного значения, то предусматривают рыбозащитные и рыбоохранные мероприятия.
Выбор мероприятий зависит от природных условий источников, от условий обитания и поведения рыб.
По видам рыбозащитные устройства РЗУ могут быть:
1. Механические РЗУ - в качестве рыбоохранных заградительных механических устройств используют:
-сетки различных конструкций - плоские, цилиндрические;
-сетчатые барабаны; сетки с рыбоотводами, позволяющими отводить
-рыбу;
-отбойные козырьки, запани, отводящие рыбу от места забора воды;
фильтрующие РЗУ.
2. Физиологические РЗУ - системы, использующие различные раздражители
для рыб, которые управляют поведением рыб или отводят защищаемых рыб от
зоны действия водозаборов.
Список использованных источников
1. Смагин В.П., Небольсина К.А., Белякова В.М. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственному водоснабжению. - М.: Агропромиздат,
1990. - 337 с.
2. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение.- М.: Стройиздат, 1995. - 120 с.
3. Оводов В. С. Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение. -М.: Колос,1984.-480 с.
4. СНиП 2.04.02 - 84*Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.:
Стандарт, 1996