Водозаборные сооружения
Исходные данные
Источник
водоснабжения……………………………………………………..р
ека Лихоборка.
Расчётный расход водозаборного
сооружения………………………………..0,32 м3/сек
Производительность
водозабора…………………………………………………27540
м3/сут
Заданная пьезометрическая отметка подачи
воды…………………………….129,49 м.
Длина напорных
водоводов………………………………………………………….
……1100 м.
Обеспеченность гидрологических
величин………………………………………….р= 95%
Расчётные уровни воды в реке:

половодья………………………………………………………….
…………………………111 м.
летней
межени…………………………………………………………….
……………….109 м.
зимней
межени…………………………………………………………….
………………107 м.
Потребитель расположен на
……………………………………………………правом берегу
Толщина льда в
реке…………………………………………………………..1,2
м. Шуги – нет
Река не судоходная, не имеет в верховье рыбоводного значения.
Расчётная длина рыб которые не должны попадать в водоприёмник………..2
см.

1. Обоснование выбора места расположения и типа водозаборного
сооружения и компоновка его конструктивных форм.

Краткая гидрологическая характеристика реки

Источником водоснабжения является река (верховье её не судоходной части).
Река не отличается высокой мутностью, т.к. протекает в европейской части
России. Гидрограф реки, является характерным для рек европейской части
России, с небольшим паводковым уровнем, и уменьшением стока зимой.

Обоснование выбора схемы системы водоснабжения

Так как в районе проектирования города протекает река, а подземные
водоносные пласты содержащие воду нужного питьевого качества залегают на
больших глубинах и их содержится небольшое количество (явно не достаточное
для обеспечения потребностей города), то водоснабжение города водой
питьевого качества из подземных источников является не целесообразным,
поэтому принимаем схему системы водоснабжения города из поверхностного
источника с водозабором руслового типа.

Предпосылки к выбору створа водозаборного сооружения и обоснование
проектируемого места расположения водозаборного узла

Выбор берега на котором следует запроектировать водозаборное сооружение,
определяется местоположением потребителя. По заданию потребители
располагаются на правом берегу реки. Водозаборное сооружение проектируем в
наиболее глубоком месте русла реки, которое называется плессом. Плесс
располагается у вогнутого берега берега речной меандры или у берега
противоположного острову.
Т.к на плане реки есть остров, то створ водозаборного сооружения
проектируем на наиболее крутом берегу, противоположном острову. Створ
водозабора вынесен на лист (выкопировка из плана участка реки М = 1:100).
По выбранному створу в М 1:100, построен профиль правого берега. На профиле
показаны отметки уровней воды в реке.

1.3 Выбор типа водозаборного сооружения

На крутых берегах – проектируют береговые водозаборные сооружения, на
пологих – русловые.
В данном случае – берег пологий, значит необходимо запроектировать русловое
водозаборное сооружение. В русло реки выносится оголовок, а на берегу
проектируется береговой колодец. Оголовок с колодцем соединяется самотечной
линией

Выбор компоновки водозаборного узла.
Оголовок следует размещать на отметки дна реки, обеспечивающий
бесперебойный отбор воды из источника. В нашем случае – водозабор средней
производительности и слой воды над оголовком должен быть 0,3 м, который
отсчитывается от отметки нижней кромки льда. Порог между дном и низом
водоприемных окон оголовка должен быть равным 1 метр. Высота водоприёмных
окон проектируется для водозаборных сооружений в зависимости от их
производительности.
Для расчётной производительности, высота окна h = 1,0 м.
hl – толщина льда под уровнем воды, м
hl = Гл * А, где Гл – плотность льда, = 0,9;
А – толщина льда в реке, = 1,2 м.
Подставив в расчётную формулу значения, получим толщину льда под уровнем
воды hl = 0.9*1.2 = 1,08 м.
Б – отметка нижней кромки льда, м.
Б = Нз — hl, где: Нз – минимальный зимний горизонт, Нз = 107 м.
Вычисляем отметку нижней кромки льда: Б = 107-1,08 = 105,92 м.
Расчёт отметки льда в месте расположения оголовка
Нд – отметка дна в месте расположения оголовка;
Нд= Hз — (h1+h2+h3+h4), где:
Нз – минимальный зимний горизонт равный 107 м.
h1 – толщина льда под уровнем воды = 1,08 м.
h2 – слой воды над оголовком до нижней кромки льда = 0,3 м.
h3 – высота водоприемных окон = 1,0 м.
h4 – высота порога между дном и низом водоприёмных окон = 1 м.

Профиль по створу
рис.6
Расчётное значение дна в месте расположения оголовка составит:
Нд= 107 — (1,08+0,3+1,0+1,0) = 103,62 м., следовательно оголовок
расположен на изобате 103,62. Толщина крепления дна равна 1,0 м.
Расчёт отметки земли Нб у берегового колодца.
На водозаборных сооружениях средней производительности береговой колодец
должен располагаться на 1,0 метр выше горизонта половодья р=95%.
Нб – отметка земли у берегового колодца, м. Нб = В+Г, где: В – горизонт
половодья = 140 м; Г – превышение, = 1,0 м.
В моём случае береговой колодец должен располагаться на отм.
Нб = 111,0 + 1,0 = 112,0 м.

Выбор конструктивных форм водозаборного узла

Выбор конструкции оголовка зависит от хоз. назначения реки,
производительности сооружения. В данном случае по совокупности признаков,
целесообразно запроектировать раструбный оголовок. Береговой колодец
проектируем совмещённый с насосной станцией первого подъёма.

Гидравлические расчёты определяющие размеры сооружений.

Гидравлический расчёт раструбного оголовка.
S – площадь водоприёмных окон, м2
S = [pic], где: 1,25 – коэфф. стеснения площади окон;
Qр – расчётный расход водоприемного оголовка, равный 0,32 м3/сек;
К – коэфф. сжатия струи стержнями решётки,
К = (а+с), где:
а – диаметр стержня решётки, а = 1 см;
с – расстояние между стержнями, с = 5 см.
К = (1+5) / 5 = 1,2
Vвх – скорость входа воды в водоприемные окна, = 1,5 м/с.(СНиП 2.04.01-84).
Общая площадь водоприемных окон равна:
S = (1.25*0.86*1.2) / 1.5 = 0.86 м2
Исходя из конструктивных особенностей оголовка, следует принять размер
водоприёмного окна h*B = 1(1 м, тогда площадь одного водоприёмного окна
составит 1 м2. Поскольку водозаборное сооружение должно быть
секционировано, и на водозаборе малой производительности число секций
должно быть равным двум, то проектируем две секции водоприёмника.
Sф – общая фактическая площадь водоприёмных окон,
Sф = D*E, где D – площадь одного водоприёмного окна = 1 м2
Е – число секций водоприёмника = 2.
Общая фактическая площадь водоприёмных окон составит S = 1*2 = 2 м2
Поскольку фактическая площадь водоприёмных окон оказалась больше расчётной,
то необходимо определить фактическую скорость входа воды в водоприёмные
окна (Vвх.ф).
Vвх.ф.= [pic], где: 1,25 – коэфф. стеснения площади окон;
Qp – расчётный расход водоприёмного оголовка = 0,32 м3/с;
К — коэфф. сжатия струи стержнями решётки = 1,2;
Sф – общая фактическая площадь водоприёмных окон, = 2 м2.
Определяем фактическую скорость входа воды в водоприёмные окна:
Vвх.ф.= [pic]0,24 м/с ;
При аварии через одну секцию оголовка проходит 0,7Qр= 0,7*0,32 = 0,23м/с
Vвх – скорость отбора воды в решётках, м/с
Vвх.ф.= [pic], где 1,25 – коэфф стеснения площади окон;
Qp – расчётный расход водоприёмного оголовка = 0,32 м3/с;
К — коэфф. сжатия струи стержнями решётки = 1,2;
D – площадь водоприёмного окна, = 1 м.
Скорость отбора воды в решётках составит:
Vвх.ф.= [pic]0,336 м/с.

Гидравлический расчёт самотечной линии.
Самотечная линия состоит из двух водоводов, по одному от каждой секции
оголовка, и рассчитывается на пропуск расчётного расхода одной секции.
Трубопровод выполнен из стальных эл. сварных труб, ГОСТ 10704-76. Расчёт
ведётся по таблицам Шевелёва, или по таблицам Лукиных, на полное заполнение
труб, исходя из минимальной скорость = 0,7 м/с.
Расчётный расход одной секции равен:
Qp / E = 0.32 / 2 = 0.16 м3/с = 160 л/с.
диаметр самотечных трубопроводов = 500 мм.
скорость V = 0,81 м/с; 1000i = 1,84.
Потери напора в самотечном трубопроводе составят:
hp = i*L*1.1 = (1,84/1000)*45*1,1= 0,1 м.
При аварии потери напора при пропуске аварийного расхода составят:
Qавар.= 0,7Qрасч. = 0,7*0,32 = 0,224 м3/с = 224 л/с.
По таблицам Шевелёва, определяем:
скорость V = 1,14 м/с; 1000i = 3,49 м
Потери напора в самотечном трубопроводе при аварии составят:
hавар= i*L*1.1 = (3,49/1000)*45*1,1 = 0,17 м.

Расчёт уровней воды в отделениях берегового колодца.
рис.7

Определение уровней воды в первом водоприёмном отделении берегового
колодца:
в нормальном режиме:
(h = hреш+hр= 0,1+0,11 = 0,21;
(А(= (А — (h; (А(= 107-0,21 = 106,79;
(В( = (В — (h = 109-0,21 = 108,78;
(С( = (С — (h = 111-0,21 = 110,79;
в режиме аварии
(hавар. = hреш.+ha.= 0,1+0,2 = 0,3
(А((= (А — (ha; (А((= 107-0,3 = 106,7;
(В((= (В — (hа; (В((= 109-0,3 = 108,7;
(С(( = (С — (hа; (С(( = 111-0,3 = 110,7;
Определение уровней воды в камере после сеток:
в нормальном режиме:
(А(1 = (А( — 0,3 = 106,79 — 0,3 = 106,49;
(В(1= (В( — 0,3 = 108,79 — 0,3 = 108,49;
(С(1= (С( — 0,3 = 110,79 — 0,3 = 110,49;
в режиме аварии:
(А((1=(А((- 0,3 = 106,7 — 0,3 = 106,4;
(В((1=(В((- 0,3 = 108,7 — 0,3 = 108,4;
(С((1=(С((- 0,3 = 110,7 — 0,3 = 110,4;
Расчёт сеток
Сооружения производительностью менее 1 м3/с, проектируются с плоскими
сетками. Расчёт сеток ведут в соответствии с требованиями СНиП, по
аналогичной формуле для расчёта решёток: Fсетки.= [pic], где:
К – коэфф. стеснения живого сечения
К = (а+с)2 / а; где а – толщина проволок, = 1,2 мм;
с – размер ячейки = 2х2 мм.
К = (1,2+2)2 / 1,2 = 8,53;
Vc – скорость входа воды в сетки = 0,3 м/с;
Fсетки.= (1,25*0,3*8,53) / 0,3 = 10,66 м2.
Применяем 4 плоских сетки размером 1500 х 1500 мм.

Расчёт отметки днища берегового колодца.
рис.8

Определение верхней отметки самотечной линии у берегового колодца.
(СМ( = (СМ — hтр = 103,07 — (0,002*45) = 102,98.
Первоначально отметку днища колодца определяют на глубине один метр от
нижней образующей самотечной трубы, она составляет
(ДН = (СМ( — d-1,0 = 102,98 — 0,45 — 1 = 101,53;
Высота слоя воды перед сетками Н составит:
Н = (А( — (ДН = 106,79-102,98 = 3,81 м. Зная требуемую площадь фильтрования
одной секции Fc/2 и ширину сетки В, определяем глубину перед сетками (Нф),
для обеспечения пропуска расчётного расхода при заданной скорости
фильтрования .Нф = (Fc/2) / В = (10,66 / 2) / 1,5 = 3,55 м. Сравнивая
значения фактической глубины Нф и глубины Н, получаем Нф < Н – значит
отметку днища колодца оставляем такой какую запроектировали.
Определение требуемого давления насосов первого подъёма.

Требуемый напор насосов определяют по формуле:
Нтр= Нг+hвс+hт+hзап , где :
Нг – геометрическая высота подъёма, опр. как разность отметок подачи
воды на ОС, (в смеситель) и отметками воды в береговом колодце за сетками
(А(1;
Нг= (ОС — (А(1 = 129,49-106,49 = 23 м.
hвс потери напора во всасывающей линии = 1,0 м.
hт потери напора по длине в напорных водоводах от водозабора до ОС.
hт= hн+hмс = 1000i*L*1.1; где
L – длина трубопроводов по заданию равная 1100 м.
1,1 – потери напора на местные сопротивления.
Напорная линия состоит из двух водоводов, по одному от каждой секции
колодца, и рассчитывается на пропуск расчётного расхода для одной секции.
Трубопровод выполнен из стальных эл. сварных труб, ГОСТ 10704-76. Расчёт
ведётся по таблицам Шевелёвых.
Расчётный расход одной секции равен: Qр / 2 = 0,32/2 = 0,16 м3/с = 160л/с.
диаметр напорных водоводов – 400 мм.
скорость V = 1,27 м/с; 1000i = 5,61.
потери по длине равны (5,61*1100) / 1000 = 6,17 м.
Потери напора в самотечном трубопроводе составят:
hн = 1000i*L*1.1 = (5,61/1000)*1100*1.1 = 6,78 м.
Qавар.= 0,7Qр = 0,7*0,3 = 0,21м3/с = 224 л/с.0
По таблицам Шевелёва определяем:
скорость V = 1,56 м/с.; 1000i = 8.19
Потери напора в напорном трубопроводе при аварии составят:
hавар.= 1000i*L*1.1 = (8.19/1000)*1100*1.1 = 9.9 м.
hзап – запас равен 1,0 м.
требуемый напор составит:
Нтр = (200-177) + 1,0 +5,11 + 3,0 = 32,1 м.

Принимаем 2 насоса марки 12-НДС.

График совместной работы насосов и водоводов от НС 1 подъёма

Описание рыбозагородителя

В проекте применён гидравлический рыбозагордитель.
Он представляет собой перфорированные трубы в два ряда, окольцовывающие
оголовок, в которые подаётся сжатый воздух. Таким образом вокруг оголовка
на период нереста рыбы, создаётся воздушная завеса, препятствующая
попаданию рыбы в оголовок. В остальное время (после нереста) рыбозащита
достигается за счёт малых скоростей отбора воды.

Промывка сороудерживающих решёток

В проекте водозаборного сооружения, заложена импульсная промывка
сороудерживающих решёток оголовка. Над стояком сифонной линии, смонтирована
промывная колонка, заряжающаяся от вакуум-насоса. Устройство, для разрядки
вакуум колонны, создаёт ударную волну, очищающую решётки, от налипшего на
них мусора, листьев, веток, водорослей, и.т.д.

Зоны санитарной охраны

Зона первого пояса санитарной охраны, огораживают площадь, 100 м.
ниже по течению, от створа водозаборного узла;
300 метров выше по течению, до середины реки от правого берега к левому;
до границ заливаемой поймы правого берега.
Зона охраняется, в ней запрещено всякое строительство, и пребывание людей,
помимо обслуживающего персонала.
Зона второго пояса санитарной охраны, простирается на 4 км. выше по
течению реки от границ зоны первого пояса. В ней устанавливается
контрольный режим, соответствующий требованиям СНиП 2.04.02-84.