Русловой водозабор секционного типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обоснование и выбор схемы водозаборного сооружения из поверхностного источника

Для выбора схемы, прежде всего, необходимо построить поперечный профиль русла реки (рисунок 1).

Водозаборные сооружения из поверхностных источников кроме основной задачи -- обеспечения бесперебойного получения требуемого (заданного) количества воды из природного источника -- выполняют также функции предварительной механической очистки забираемой во-ды, защиты от попадания в нее льда, а также рыбы.

Выбор места устройства водозабора зависит от качества и прогноза качества воды в источнике, от возможности переформирования русла, от гидравлического режима потока и т.д.

Кроме того, необходимо учитывать следующие условия:

- место водозабора должно выбираться на устойчивом участке реки, обладающем достаточными расходами и глубиной;

- у места водозабора должны быть благоприятные топографические условия и формы без косогоров, оврагов, возвышенностей;

- выбираемый участок русла не должен иметь резких местных сужений, поворотов, перепадов, кос и т.д.;

- участок реки не должен находиться в зоне движения судов, в зоне отложения наносов, в местах зимовья и нереста рыбы, скоплений водорослей, образования заторов.

Место водозабора должно располагаться выше по течению относительно населенного пункта или другого объекта, животноводческих ферм, выше выпуска сточных вод, стоянок судов и т.д.

Не допускается располагать водозабор на участках нижнего бьефа гидроэлектростанций, в верховьях водохранилищ, ниже устья притоков; на морях и крупных озерах водозабор размещать в бухтах, огражденных акваториях или за пределами зоны прибоя.

Водозаборные сооружения классифицируют:

а) по виду источника водоснабжения:

1) поверхностные;

2) подземные;

3) атмосферные воды.

б) по назначению:

1) хозяйственно-питьевые;

2) производственные;

3) сельскохозяйственные водозаборы.

в) по производительности:

1) малой производительности (меньше 1 м3/с);

2) средней производительности (от 1 до 6 м3/с);

3) большой производительности (более 6 м3/с).

) по степени надежности забора воды из источника:

1) первая степень - бесперебойный забор воды расчетного расхода;

2) вторая степень - отбор расчетного расхода воды с возможным перерывом в подаче в течении 5 часов или снижение ее подачи на период до 1 месяца;

3) третья степень - отбор расчетного расхода воды с возможным прекращением подачи воды до 3 суток.

д) по категории надежности подачи воды потребителю:

1) I категории надежности - допустимо снижение подачи воды не более, чем на 30% от расчетного расхода Qр на период до 3 суток, перерыв в подаче до 10 минут;

2) II категории надежности - допустимо снижение подачи воды не более чем на 30% от расчетного расхода Qр до 10 суток или перерыв в подаче воды до 6 часов;

3) III категории надежности - допустимо снижение подачи воды не более чем на 30% от расчетного расхода Qр до 15 суток или перерыв в подаче воды в течении 24 часов.

е) по компоновке основных сооружений:

1) совмещенная;

2) раздельная;

3) комбинированная.

ж) по расположению водоприемника:

1) береговые;

2) русловые;

3) ковшевые.

з) по способу приема воды:

1) глубинный;

2) донный;

3) поверхностный;

4) инфильтрационный;

5) комбинированный.

и) по степени стационарности

1) стационарные;

2) передвижные (фуникулерные и плавучие)

к) по сроку эксплуатации:

1) постоянные;

2) временные.

Водозаборы средней и большой производительности при достаточной глубине источника у береговой линии (не менее 4 м), а также небольшой амплитуде колебаний уровней воды (до 8 м) проектируются совмещенными, если эти условия нарушаются, то компоновка выполняется раздельной. Кроме того выбор типа водозабора зависит от условий забора воды из источника.

а) легкие условия забора воды:

1) концентрация взвешенных веществ не более 0,5 г/л;

2) русло имеет устойчивое ложе;

3) умеренный и устойчивый ледостав;

4) толщина льда до 0,8 м;

5) шуга и обрастания отсутствуют;

6) загрязнения сором незначительно.

б) средние условия забора воды:

1) содержание взвешенных веществ до 1,5 г/л;

2) деформации русла могут составлять ±0,3 м;

3) толщина льда не более 1,2 м;

4) зажоры не образуются;

5) может осуществляться судоходство;

6) в водоеме имеется сор, обрастание и незначительное количество шуги.

в) тяжелые условия забора воды:

1) содержание взвешенных веществ более 5 г/л;

2) русло подвижное с переформированиями берегов до 1-2 метров;

3) шугазаполнение русла до 70%;

4) присутствуют наносы, сор, загрязнения

г) очень тяжелые условия забора воды:

1) содержание взвешенных веществ выше 5 г/л;

2) русло неустойчиво, систематически и случайно изменяющее форму;

3) возможны оползневые явления;

4) возникновение зажоров;

5) устанавливается значительный ледяной покров;

6) наличие значительных загрязнений сором, обрастаниями, наносами.

Для правильного выбора типа водозабора места его расположения необходимо базироваться на результатах всесторонних исследований и испытаний, а также опыта эксплуатации, результаты которых сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Рекомендуемые схемы водозаборных сооружений в зависимости от условий забора воды

Требуемая категория надежности подачи воды потребителям	Рекомендуемые схемы водозаборных сооружений в зависимости от условий забора воды
	легкие	средние	тяжелые
I	а1,а2, б3	а1, б2	б1,в1,в2
II	а3, б4	а2, б3	а1, б2
III	а4	а3, б3	а2

Где схема «а» предусматривает обычный секционный водозабор, осуществляющий отбор воды из источника в одном створе; «б» - секционированный водозабор производящий отбор воды в двух или нескольких створах, водопроводные устройства которого снабжены средствами борьбы с наносами, шугой, сором и т.д.; «в» - секционированный водозабор, расположенный в двух створах, которые удалены друг от друга на такое расстояние, исключающее одновременный перерыв в работе.

Цифра после буквы обозначает:

1 - береговой водозабор;

2 - русловой водозабор;

3 - нестационарные водоприемные устройства плавучего типа;

4 - нестационарные водоприемные устройства фуникулерного типа.

Так как согласно исходным данным:

концентрация взвешенных веществ 1,6 кг/м ;

русло имеет устойчивые берег и дно;

толщина льда 0,41 м,

наличие сора, наносов, льда и шуги;

Можно сделать вывод, что заданные условия забора воды средние.

Учитывая вышеперечисленные условия и рельеф дна, в данном курсовом проекте, применяем схему а2.

Русловые водозаборы применяются при пологом береге, при малых глубинах у берега, при второй категории надежности подачи воды, т.к. водоприемные отверстия не всегда доступны для обслуживания, оно представляет сложности, при малой и средней производительности водозаборов. Учитывая данные факторы, можно сделать вывод, что схема водозабора выбрана верно. Компоновка здания водозабора совмещенная, так как именно она обычно принимается для речных водозаборов.

Проектируемый водозабор из поверхностного водоисточника будет забирать воду для хозяйственно-питьевого назначения. Малой производительности, первой степени надежности забора воды из источника, второй категории надежности подачи, совмещенной компоновки, донный способ приема воды, стационарный, постоянный.

2 Определение производительности водозабора

Основным параметром нормальной работы водозаборного сооружения является его производительность. При этом необходимо учесть расход воды, подаваемой потребителям, а также количество воды на собственные нужды водозабора.

(1)

где Wmax - объем воды, подаваемой потребителям в сутки

наибольшего водопотребления м3 /сут;

Рс.м - затраты воды на собственные нужды водозабора, Рс.м = 3 - 8 %;

t - время работы водозабора в сутки наибольшего водопотребления,

t = 24 ч.

м3/ч;

м3/с.

Принимаем 2 секции водозабора. При расчете водозаборных отверстий принимается, что в нормальных условиях работают все секции водозабора. При аварийных ситуациях на одной из секций сниженная до допустимых пределов нагрузка водозабора распределяется между оставшимися в работе секциями поровну. Исходя из этого, расчетный расход воды для каждой секции равен:

(2)

где n - число секций.

м3/с.

Аварийный расход через водозабор при выходе из строя одной секции:

(3)

где шав - коэффициент, допускающий снижение подачи воды при аварии, равный 0,7.

м3/с.

Так как QВ меньше 1 м3/с, то водозабор малой производительности.

3 Расчет самотечных линий

3.1 Подбор диаметра самотечных линий

Самотечные линии устраиваются при проектировании русловых водозаборов. Расчетный расход воды в каждой линии равен расходу в одной секции водозабора Qс.л.=Qс.

Оптимальная скорость движения воды в самотечных линиях

. (4)

Эта скорость должна быть не меньше незаиляющей

, (5)

где с - концентрация взвешенных частиц в воде, кг/м3;

щ - средневзвешенная гидравлическая крупность взвешенных частиц в воде источника, м/с (принимается в зависимости от среднего размера взвеси), щ = 0,075 мм/с = 0,000075 м/с;

u - скорость частиц взвеси в потоке, м/с,

, (6)

С - коэффициент Шези для потока в самотечной линии, м0,5/с;

нp - скорость течения воды в линии, принимается равной 1-1,5 м/с.

Диаметр самотечных линий определяется по формуле

(7)

Полученное значение диаметра округляется до ближайшего большего стандартного значения.

Принимаем изначально диаметр 315 мм (пластмассовые трубы), скорость по [ ] для него равна 1,49 м/с

Принятый диаметр удовлетворяет необходимому пропуску воды.

м/с.

Условие выполняется, нс.л>нн.з, следовательно, расчеты выполнены верно.

3.2 Расчет потерь напора в самотечных линиях

Потери напора в самотечной линии, имеющей плавный диффузорный вход, обычно прямой выход в задвижку, в нормальных условиях работы водозабора

(8)

где г0 с.л - коэффициент гидравлического сопротивления самотечных линий, с2/м5, принимается в пределах 0,07-0,09 с2/м5;

lс.л - длина самотечных линий, м;

овх, оз, овых - коэффициенты сопротивления на входе, задвижке и выходе, соответственно равные 0,15; 0,11 и 1,0.

;

м;

м.

При форсированном режиме

, (9)

м.

4 Определение размеров водоприемных окон

4.1 Подбор решеток

Решетки устанавливаются на водоприемных отверстиях водозабора и служат для задержания крупного сора. Требуемая площадь водоприемных отверстий каждой секции равна:

(11)

где 1,25 - коэффициент, учитывающий засорение решеток водоприемных отверстий;

К - коэффициент, характеризующий стеснение размеров этих отверстий стержнями решетки;

v - рекомендуемая скорость потока в прозорах решетки водоприемного отверстия, м/с; принимаем v = 0,25м/с.

Значение коэффициента К определяется по формуле:

(12)

где а - расстояние между стержнями решетки в свету (прозор решетки), а = 50...100 мм, принимаем а = 75 мм;

с - толщина стержней решетки, с = 8...20 мм, принимаем с = 10 мм.

м2.

По полученному значению площади водоприемного окна принимается решётка с типовыми размерами окна 800Ч1000 мм (таблица 1).

Таблица 1 - Основные размеры съёмных плоских решёток

Размеры водоприёмного окна, мм	Основные размеры решётки, мм	Масса решётки, кг
	H	H1	H2	h	h1	L	L1
800Ч1000	1255	1130	1000	65	50	930	800	52

4.2 Определение потерь напора в решетках

При проходе воды через различные устройства, в том числе и решетку, возникают потери напора, следовательно, уровни воды в источнике, водоприемном и всасывающем отделениях будут различными. Чтобы просчитать потери напора, необходимо знать коэффициенты сопротивления данных устройств.

Коэффициент сопротивления незагрязненной решетки жр определяется по формуле

, (13)

где k1 - коэффициент, учитывающий профиль сечения. Принимаем стержни круглого сечения, k1 = 0,25;

b - размер сечения стержня решетки по направлению обтекания его потоком;

б - угол наклона решетки к горизонту, для водозаборов коммунального назначения б = 90є.

Коэффициент сопротивления загрязненной решетки

(14)

где Кз - коэффициент предельного загрязнения решетки, Кз = 1,5;

Кр - расчетный коэффициент загрязнения решетки, Кр = 1,25.

.

Коэффициент гидравлического сопротивления по расходу воды чистой и загрязненной решетки соответственно:

; (15)

; (16)

с2/м5;

с2/м5.

Потери напора при нормальной работе водозабора для чистой и загрязненной решетки соответственно составляют:

; (17)

; (18)

м;

м.

При форсированном режиме (аварийном) для чистой решетки

; (19)

м.

4.3 Определение глубины источника в месте установки водозабора

Размеры водоприемных окон водозабора определяются исходя из необходимости обеспечения требуемой надежности их работы в зимний и весенний периоды года. Чтобы не допустить попадания донных наносов в водозабор, нижнюю кромку водоприемных окон следует располагать на 0,5 м выше дна русла источника. Образующийся перед входными окнами порог необходим для задержки выпадающих наносов.

Для обеспечения нормальных условий забора воды верхняя кромка водоприемных окон должна находиться не менее чем на 0,2 м ниже ледового покрова и на 0,3 м ниже ложбины волны в водоисточнике. Поэтому при глубине источника в месте расположения водозабора Ни, высоте полуволны hв и расчетной толщине льда hл проектная высота водоприемных окон водозабора может быть принята как наименьшее из двух значений Hок.

а - в зимний период, б - в летний период

Рисунок 2 - Расчетные условия работы водоприемных устройств

; (20)

(21)

где Нок - высота водоприемных окон водозабора;

0,9 - коэффициент, характеризующий плотность льда и глубину его погружения в воду;

hл - толщина льда, hл = 0,41 м.

hв - высота полуволны, hв = 0,20 м.

По данным условиям необходимо принять донный комбинированный водоприемник. Принимая во внимание его конструкцию (водоприемное окно расположено горизонтально), можно сделать вывод, что отметка водоприемных окон Нок будет равна отметке дна русла в месте расположения водоприемника, а высота окон будет равна нулю..

Из формул (20) и (21) выразим Hи, получим значения

м,

м.

Принимаем большее значение Hи = 1,069 м.

Отметка дна Zд = 1,069 м.

4.4 Определение уровней воды в водоприемном отделении

Расчетные отметки уровней воды в водоприемном отделении:

- минимальные для руслового водозабора:

1) при работе чистой решетки

, (22)

2) при работе загрязненной решетки

, (23)

3) при аварии

, (24)

м;

м;

м.

- максимальные для руслового водозабора:

1) при работе чистой решетки

, (25)

2) при работе загрязненной решетки

, (26)

3) при аварии

, (27)

м;

м;

м.

5 Определение размеров сеточных отверстий

водозабор источник глубина

Отверстия между водоприемными и всасывающими отделениями имеют съемные плоские или стационарные вращающиеся сетки. Плоски съемные сетки устанавливаются на водозаборах производительностью до 1м3/с, забирающих воду из источников с небольшим ее загрязнением взвешенными веществами и планктоном, а стационарные вращающиеся - на водозаборах средней и большой производительности (более 1 м3/с). При значительном загрязнении воды взвесями и планктоном вращающиеся сетки устанавливаются и на водозаборах меньшей производительности.

Данный водозабор малой производительности, вода в водотоке с небольшим загрязнением, следовательно, необходимо принять плоские сетки.

5.1 Подбор плоских сеток

Площадь сеточных отверстий рассчитывается по формуле (11).

м2.

Коэффициент стеснения сеточных отверстий проволокой сетки определяется по формуле

(28)

где a - размер ячеек сетки в свету, мм. Размер ячеек принимается равным 1,8 мм;

d - диаметр проволоки сетки, мм, 0,1-1,5 мм. Принимаем d = 1,5 мм.

Скорость воды в ячейках сетки принимается в зависимости от ее конструкции. Для плоских сеток - 0,2-0,4 м/с. Учитывая тот факт, что при форсированном режиме скорость воды в ячейках сетки не должна увеличиваться более, чем в 1,2 раза по сравнению с допустимой, к расчету необходимо принять максимальную скорость для плоских сеток равной 0,33 м/с. По расчетному значению площади сеточного отверстия подбирают размеры стандартной сетки. Принимаем сетку с типовыми размерами окна 800Ч800 (таблица 2)

Таблица 2 - Основные размеры плоской сетки

Размеры перекрываемого отверстия, мм	Наружные размеры сетки, мм
	H	L
800Ч800	930	930

5.2 Определение потерь напора в плоских сетках

Коэффициент гидравлического сопротивления сетки по расходу определяется по формуле

; (29)

с2/м5.

Потери напора в незагрязненной сетке при нормальной работе водозабора

; (30)

м.

При предельном загрязнении сетки (Кз = 1,5) потери напора в сетке

; (31)

м.

При форсированной работе водозабора

(32)

м.

5.3 Определение уровней воды во всасывающем отделении

Расчетные отметки уровней воды во всасывающем отделении

- минимальные для руслового водозабора:

1) при работе чистой сетки

(33)

2) при работе загрязненной сетки

(34)

3) при аварии

; (35)

м;

м;

м.

- максимальные для руслового водозабора

1) при работе чистой сетки

. (36)

2) при работе загрязненной сетки

(37)

3) при аварии

; (38)

м;

м;

м.

6 Гидравлический расчет устройства для защиты сеток от прорыва

Для защиты сеток от прорыва используется устройство клапанного типа. При этом в каждой секции водозабора предусмотрена установка по одному такому устройству.

Пропускная способность такого устройства

; (39)

Коэффициент расхода устройства

(40)

где г0 - коэффициент удельного гидравлического сопротивления патрубка защитного устройства, с2/м;

l - длина патрубка по его оси, м;

щ - площадь патрубка,м2;

Ужм - сумма коэффициентов местных сопротивлений устройства, включающая сопротивление на входе потока в патрубок, повороте потока на 45є и выходе потока под клапан устройства.

Величина 2gг0lщ2 по сравнению с Ужм незначительна, поэтому ей можно пренебречь.

.

Требуемый диаметр устройства определяется по формуле

(41)

где hпр - предельные потери напора при прохождении данного устройства, принимаются равными 0,2 - 0,3 м.

.

Полученное значение округляется до ближайшего большего стандартного диаметра, равного 80 мм.

7 Проектирование и расчет оголовка

При устройстве водозаборов берегового типа решетки устраиваются непосредственно на входе в сам колодец. При проектировании водозаборов руслового типа решетки устраиваются на входе в оголовок.

Далее необходимо выбрать тип оголовка, вычертить его план, разрез и определить его основные размеры.

Затопленные водоприемные оголовки водозаборных сооружений подвергаются воздействию силы тяжести G, сил взвешивающего P и гидродинамического F давления воды. Оголовки находятся в состоянии статической устойчивости только тогда, когда коэффициенты их устойчивости на сдвиг и опрокидывание не меньше нормируемых, а дно русла водоисточника вокруг оголовка не размывается,

, (42)

, (43)

(44)

где f - коэффициент трения подошвы оголовка по его основанию, принимается равным 0,45 при трении бетона по песку;

xG, yF, xP - плечи сил, действующих на оголовок сооружения относительно точки его опрокидывания, м;

|Kсдв|, |Kопр| - допустимые коэффициенты статической устойчивости оголовков соответственно на сдвиг и опрокидывание, принимаемые равными 1,1 - 1,4;

нф - фактическая скорость придонного течения потока в зоне расположения оголовка с учетом стеснения им сечения водоисточника, м/с;

ндоп - допустимая при данном состоянии дна водоисточника скорость неразмывающего потока, м/с.

Сила G, H находится по выражению

(45)

где m - масса оголовка, кг;

с - плотность материала элементов оголовка, кг/м3;

Vог - объем элементов оголовка, м3.

Объем оголовка определяется за вычетом водоприемных окон и диффузора, то есть вычисляем объем материала, из которого выполнен оголовок. Материал корпуса оголовка - железобетон, средняя плотность железобетона сж/б = = 2400 кг/м3. Объем железобетонного корпуса равен Vж/б = 5,03 м3.

Н.

Сила взвешивания оголовка P, H, расположенного на хорошо проницаемых грунтах, определяется по формуле

, (46)

где св - плотность воды, св = 1000 кг/м3.

Н.

Сила F, H гидродинамического воздействия потока на оголовок

, (47)

где ш - коэффициент лобового сопротивления оголовка потоку, равная 0,6 для прямоугольного в плане профиля оголовка;

щ - площадь поперечного сечения той части оголовка, которая воспринимает гидродинамическое давление потока (расположенная над плоскостью дна источника перпендикулярно к потоку часть его вертикального сечения), равная 2,92 м2;

н - скорость набегания потока на оголовок, принимаемая равной расчетной скорости течения воды в источнике, н = 0,72 м/с

Н.

Плечо yF силы F относительно отчки O (рисунок 4) принимается равным hф + 0,6h, исходя из условия неравномерности распределения скоростей потока по вертикали.

Рисунок 4 - Схема сил, действующих на оголовок руслового водозабора

Таким образом, плечи сил имеют следующие значения: xG = 0,55 м, yF = 1,37 м, xP = 0,55 м.

,

.

Устойчивость русла водоисточника в месте расположения оголовка проверяется по условию (44). При этом ндоп определяется по формуле

, (48)

где нДОП - скорость придонного потока после создания сооружения, м/с;

H - глубина потока у сооружения, H = 0,8 м;

d - средний диаметр отложений на дне потока или каменного крепления ложа, d = 0,72 м;

u - коэффициент качества воды источника, принимаемый равным 1,4 для потоков с наносами в коллоидном состоянии;

с0, сВ - плотность донных отложений и воды соответственно; с0 = 2,55 т/м3, сВ = 1,0 т/м3;

n - коэффициент перегрузки потока, определяется по формуле

, (49)

.

с - прочность на разрыв грунтов природного сложения, определяется по формуле

, (50)

.

k - коэффициент, характеризующий вероятность отклонения показателя сцепления грунта от среднего значения, k = 0,5;

м/с.

Условие (42) соблюдается (0,72 м/с > 3,16 м/с), значит устройства вокруг сооружения специального закрепления грунта не требуется.

8 Определение параметров и рабочих характеристик основного и вспомогательного оборудования водозаборов

К основному оборудованию водозаборов из поверхностных источников относятся решетки, сетки, насосы, затворы и промывные устройства. Вспомогательное оборудование составляют гидроэлеваторы для откачки наносов из водоприемных камер, компрессоры, вакуум-насосы, дренажные насосы, грузоподъемное оборудование, оборудование для обогрева решеток, устройства для промывки сеток, решеток, самотечных линий и т. д.

Параметры основных насосов находят исходя из требуемой надежности подачи воды на очистные сооружения. Количество насосных агрегатов принимается равным: для 1-ой категории - на каждую секцию 1 рабочий, 1 резервный.

Напор насосов определяется по формуле:

, (51)

где Zо.с.	- отметка точки излива воды из водовода на очистных сооружениях, принимаемая равной отметке во-ды в смесителе очистных сооружений, м;
Zвс.min	- мини-мальная отметка воды во всасывающем отделении водо-забора, м;
г0	- коэффициент удельного гидравлического сопротивления одной нитки водовода, с2/м6 , г0н = 0,009 с2/м6, г0н = 0,003 с2/м6;
lв	- длина напорного водовода, м;
nв	- число ниток в водоводе (минимальное количество - 2);
Qв.ав	- производительность водозабора, м3/с;
hи	- свободный напор на изливе из водовода, hи = 0,5...1,0 м.

м.

По расчетному напору (Ни = 20,73 м) и расходу каждой секции при аварийном режиме (Qв = 0,13 м3/с) подбираем марку насосов, диаметр всасывающих и напорных линий.

Принимаем насос марки Д800-28, подача насоса 1000 м3/ч, напор 24, частота вращения рабочего колеса 960 об/мин, мощность 75 кВт, КПД насоса 85%, допустимая вакуумметрическая высота всасывания 5 м, диаметр рабочего колеса 460 мм.

Диаметр всасывающих и напорных линий, м, определяется по формуле:

, (52)

где - скорость во всасывающем или напорном водоводе, м/с;

- число линий водовода, равное 2.

м,

м.

Отметка осей основных насосов принимается не выше:

, (53)

где - допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса, принимаемая по его рабочей характеристике в зависимости от расчетной подачи воды, м, ;

- коэффициент удельного гидравлического сопротивлении всасывающей линии насоса, с2/м6 , с2/м6;

- длина всасывающей линии, 6,71 м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений всасывающей линии Уом = 0,35;

- площадь живого сечения всасывающей линии, 0,159 м2;

- подача насоса, равная 800 м3/ч или 0,22 м3/с;

- скорость движения воды во всасывающем патрубке насоса, м/с, определяемая по формуле

, (54)

.

Скорость движения воды в напорном патрубке составляет:

.

Расход воды на промывку сеток, м3/с, определяется по формуле:

, (55)

где - число одновременно работающих промывных устройств, принимается равным 1;

- коэффициент расхода отверстий промывных устройств, ;

- площадь отверстий, через которые происходит истечение промывной воды, ;

- напор воды в промывном устройстве (напор воды установленного насоса), равный 28 м.

м3/с.

Суммарный расход воды на промывку сеток водозабора обычно не превышает 2% от его расчетной производительности. При расходах воды на промывку, превышающих , гидравлические способы регенерации сеток становятся экономически невыгодными. В таких случаях прибегают к водовоздушному способу промывки сеток, а также к интенсификации процессов отделения от них загрязнений вибрационным способом. Выбор типа применяемых насосов решается по принципу обеспечения экономически наивыгоднейших скоростей течения воды.

Гидроэлеваторы для откачки ила и отложившихся в приемных камерах взвесей подбираются по их расчетным производительности и напору Н. Производительность гидроэлеватора определяется по объему отложившихся в камере взвесей , плотности взвесей , равная 2500 кг/м3, расчетному времени их откачки , равному 24 ч и концентрации взвесей в откачиваемой пульпе в долях, равная 0,01.

м3/ч. (56)

Масса извлекаемых из воды сетками взвешенных веществ, кг/сут, определяется по формуле:

, (57)

где - процент задерживания взвешенных веществ сетками, равный 2%;

- концентрация взвешенных веществ, равная 1,6 кг/м3;

- производительность водозабора, равная 662,5 м3/сут.

кг/сут;

м3/ч.

Напор гидроэлеватора - сумма геометрической высоты подъема взвесей и потерь напора при их транспортировке от места отложения к месту складирования. Напор рабочего потока воды в гидроэлеваторе должен быть не меньше:

, (58)

где - напор гидроэлеватора, определяемый расчетом:

, (59)

где - отметка площадки складирования осадка очистных сооружений, м;

, (60)

где - отметка пола наземной части берегового колодца, принимаем 118,4 м;

- отметка сопла элеватора, м, принимаем 110,17 м;

- потери напора в пульпопроводах, равное 6 м;

- КПД гидроэлеватора, ;

- отношение площади поперечного сечения камеры смешения элеватора к площади струи рабочего потока , ;

- отношение расхода откачиваемой элеватором жидкости к расходу воды рабочего потока , .

м,

м.

Расходы воды рабочего потока гидроэлеватора, м3/ч, и общего потока в системе откачки взвесей на выходе из гидроэлеватора соответственно:

, (61)

, (62)

м3/ч;

м3/ч.

Параметры вакуумно-компрессорного оборудования, применяемого для промывки самотечных линий и обдувки решеток водозабора, определяются в соответствии с размерами этих линий, а также исходя из площади водозаборных окон и расчетной интенсивности обдувки решеток, равной 0,1…0,2 м3/ч на 1 м2 окна. Параметры дренажных насосов принимаются с учетом расчетного притока в сооружение дренажных и фильтрующих вод.

Тип и параметры грузоподъемного оборудования зависят от его назначения и требуемой грузоподъемности. Для обслуживания плоских решеток и сеток применяют кошки и тали. Тали применяют, если требуется подъем и опускание обслуживаемого элемента, в случае необходимости перемещения элемента по определенному направлению пользуются кошками и талями.

Грузоподъемность кошек и талей принимается исходя из необходимости преодоления ими силы тяжести решетки или сетки и силы их трения в пазах. Грузоподъемность этих устройств находится по формуле:

, (63)

где - масса решетки или сетки в воде, 52 кг;

- коэффициент трения рамки решетки или сеток в пазах,

принимаемый в зависимости от вида материалов, при трении стали по бетону ;

- перепад уровней воды на сетке или решетке, потери напора, 0,00091м;

- коэффициент обтекания стержней или проволок решетки и сетки, принимаемый в зависимости от размеров и формы стержней и проволок решетки и сетки (0,3);

- скорость потока на подходе к решетке или сетке, 0,25 м/с;

- площадь решетки или сетки, 0,8 м2;

- коэффициент запаса, равный 1,5.

кг.

По этой же формуле можно найти и необходимую грузоподъемную силу устройства, предназначенного для подъема затворов и шандор водозаборных сооружений. Для монтажа и демонтажа не громоздкого насосного оборудования, задвижек, обратных клапанов и т. п. применяют тали и кран-балки. Они обеспечивают перемещение грузов, как по вертикали, так и по горизонтали. Грузоподъемность этих устройств определяется по массе наибольшей монтажной единицы. Крупные монтажные единицы монтируют с помощью мостовых кранов. Они применяются на водозаборах большой производительности с использованием мощных насосных агрегатов.

При выборе типа грузоподъемных устройств учитывается возможность использования их для съема монтажных единиц с транспортного средства и доставки их к месту установки. С этой целью в перекрытиях водозаборных сооружений устраивается система монтажных люков, а в стенах - дверные проемы для подачи в здание водозабора монтируемых элементов автомобильным или другим видом транспорта. Для этого на водозаборах небольшой производительности предусматривается возможность вывода грузоподъемных устройств за пределы здания водозабора.

Особое внимание на коммунальных водозаборах должно быть уделено их основному насосному оборудованию, осуществляющему перекачку воды из источника на очистные сооружения. Кратность изменения подачи воды этим оборудованием обычно не превышает 2. При этом изменение подачи осуществляется только лишь по характерным суткам. Напоры же вследствие значительных колебаний уровня воды в источнике и относительно больших колебаний геометрической высоты подъема воды изменяются более интенсивно. Это оказывает влияние на выбор типа насосов водозаборных сооружений и способов регулирования их подачи. Практически во всех случаях при выборе насосного оборудования для водозаборных сооружений предпочтение следует отдавать насосным агрегатам с крутопадающими рабочими характеристиками.

9 Рыбозащитные мероприятия

Проблема рыбозащиты при эксплуатации водозаборных сооружений не менее сложна, чем многие другие проблемы водозабора, и требует научного подхода. Проектирование и строительство водозаборных сооружений должно всегда производиться с учетом защиты от рыб, а рыбозащитные устройства должны рассматриваться как неотъемлемые элементы водозаборов. В настоящее время ни один проект водозаборного сооружения не может быть утвержден и принят к строительству без согласования с органами рыбоохраны, при этом, естественно, согласование возможно только в том случае, если проектом предусматриваются рыбозащитные сооружения и мероприятия. Вопросы экономического обоснования проектирования рыбозащитных устройств следует рассматривать, как и вопросы экономического обоснования проектирования других частей и устройств водозаборных сооружений, путем сопоставления различных конструктивных решений и выбора наиболее эффективных и экономичных.

Из существующих водозаборных сооружений наиболее полно обеспечивают защиту рыб фильтрующие, комбинированные, глубинные водозаборные сооружения, а также речные русловые водозаборы с затопленными оголовками, если скорость обтекания их речным потоком более чем в 3 раза превышает скорость входа в водоприемные отверстия. Полностью исключается попадание рыб в инфильтрационные водозаборы. Для таких водозаборов, а также водозаборных сооружений малой производительности, в которых сороудерживающие решетки на период ската рыбной молоди заменяются сетками с достаточно малой величиной ячеек с периодической промывкой их обратным током воды, дополнительные рыбозащитные устройства можно не предусматривать.

Для всех остальных водозаборов, устраиваемых на реках, озерах, водохранилищах рыбохозяйственного значения, должны предусматриваться соответствующие рыбозащитные устройства. В настоящее время в районе водозабора применяют рыбозащитные устройства трех групп: механические, гидравлические и физиологические.

К первой группе относятся: механические препятствия для задержания рыб на пути их движения в виде сетчатых полотен, жалюзи или фильтров, и др., а также простейшие механические заграждения (плетни, решетки, фильтры из каменных набросок, растительные фильтры и др.), фильтрующие водозаборы, сетчатые заграждения - плоские сетки, плоские сетки с рыбоотводами и сетчатые барабаны.

К группе гидравлических рыбозаградителей относятся: струенаправляющие устройства, с помощью которых в водотоках создают гидравлические условия для направления движения рыб у гидротехнических сооружений, а также запани, жалюзи и отбойные козырьки.

К группе физиологических рыбозаградителей относятся системы, служащие для задержания рыб путем образования в воде электрических, световых и звуковых полей, завес из воздушных пузырьков и т. п. Эти заградители основаны на отпугивании рыб от водозаборного сооружения благодаря неприятным ощущениям, которые вызывают у них различные раздражители.

В нашей стране в основном находят применение механические и электрические заградители. За рубежом известны случаи применения гидравлических заградителей типа жалюзи, а также заградителей в виде световых полей, завес из пузырьков воздуха. Проблема эффективной и надежной защиты рыб, в особенности на крупных водозаборах, решена еще недостаточно. Слабо изучены такие факторы, как звук, свет, поле из пузырьков воздуха, почти отсутствуют данные по применению для рыбозащиты комплексных методов.

В данном курсовом проекте применяем механические препятствия для задержания рыб на пути их движения в виде плоских сеток.

10 Мероприятия по защите решеток от обмерзания. Мероприятия по борьбе с сором и обрастанием

Главными средствами борьбы с шугой и льдом являются правильный выбор места расположения водозаборных сооружений и типа водозабора и его конструктивных элементов. Помимо этого, эффективны такие общие средства, как выпрямление русла реки на участке расположения водозабора или изменение динамического состояния потока путем устройства непосредственно у водозабора различного рода струенаправляющих дамб и сооружений. Однако применять методы регулирования русла следует только в том случае, когда на участке реки нет естественного места, обеспечивающего достаточно надежные условия забора воды. Как указывает практика строительства и эксплуатации водозаборных сооружений, лучше приспосабливаться к естественному режиму реки, чем изменять его.

Еще одним достаточно надежным общим средством защиты водозаборных сооружений от шуги является обеспечение очень малых скоростей поступления воды в их водоприемные отверстия. При этом, чем интенсивнее происходит шугообразование в речной воде, тем меньшей должна быть скорость ее поступления (0,05-0,01 м/с). Однако далеко не во всех случаях представляется возможным увеличивать площадь входных отверстий настолько, чтобы достичь указанных скоростей (в частности, при большой производительности водозаборов).

Остальные средства и методы защиты водозаборных сооружений от донного льда и шуги в значительной степени зависят от конкретных условий шуго-ледового режима реки, производительности водозабора, требуемых степени надежности, категории забора и подачи воды. При малом количестве шуги в реке и небольшой производительности водозабора достаточно надежными средствами могут быть: применение сороудерживающих решеток из гидрофобных материалов или из металлических стержней с гидрофобными покрытиями; применение специальных водоприемных устройств (оголовков) типа фильтрующих: деревянных ряжевых, железобетонных конструкции и т. п.; применение плавучих ограждающих устройств (шугоотбойников) в виде запаней в сочетании с небольшими скоростями поступления воды в водоприемные отверстия.

При среднем количестве шуги в реке и небольшой и средней производительности водозаборов для защиты водозаборных сооружений можно применять все перечисленное выше в сочетании с дублированием водоприемных устройств (оголовков), располагаемых на расстоянии, исключающем возможность одновременного перерыва забора воды. Для водозаборов средней и большой производительности в этих условиях следует использовать электрообогрев стержней сороудерживающих решеток или подогрев масс воды непосредственно перед входными отверстиями водозабора паром или теплой водой. Естественно, последнее экономически целесообразно только при наличии у водозабора избыточного пара или теплой воды.

Обогревают решетки на водозаборах берегового типа и практически не применяют в русловых водозаборах из-за недоступности входных отверстий в зимнее время. Для надежной работы русловые водозаборы должны быть оборудованы промывными устройствами, позволяющими в любое время освободить самотечные или сифонные водоводы и решетки оголовков от шуги и сора.

При большом количестве шуги в реке и небольшой и средней производительности водозаборов могут применяться те же способы защиты, что и при среднем количестве шуги, но с условием забора воды в двух створах, расположенных на расстоянии, исключающем одновременный перерыв в подаче воды. Производительность каждого из таких водозаборов должна приниматься для первой категории надежности 75%, для второй категории надежности 50% расчетного расхода. При большой, а иногда и средней производительности водозабора целесообразно устраивать водоприемные ковши, гарантирующие надежную защиту водозабора от шуги и донного льда.

Широко используемый в практике защиты водозаборов от шуги электрообогрев решеток производят электрическим током напряжением 50--150 В. Для этого решетки, изготовленные из полосовой или круглой стали, превращают в реостаты. Мощность, затрачиваемая на электрообогрев решеток, колеблется в пределах 3,5-8 кВт/м3 воды или от 1 до 8 кВт на 1 м2 поверхности решеток. Ориентировочно расход пара для обогрева решеток составляет 0,15-0,2 кг на 1 м3 воды.

При малом количестве шуги небольшой производительности применяют сороудерживающие решетки из гидрофобных материалов либо металлических стержней с гидрофобным покрытием.

Для предотвращения закупорки окон сором перед водозабором устраивают плавучие запани с погружными щитками. А также для защиты от сора решетки оборудуются промывными устройствами.

Для борьбы с обрастанием применяют обогрев решеток теплой водой.

При подаче теплой (45 и выше градусов) в течении 10 минут все водные организмы погибают.

Для промывки решеток можно использовать воду, обработанную хлором или сульфатом меди.

Применяют также электрохимический метод в сочетании с катодной защитой металлических и железобетонных конструкций водозабора.

Наиболее эффективным методом водозабора является окраска водозабора специальными красками на основе перхлорвинила, этинола, а также цинковой краски.

В данном курсовом проекте применим электрический обогрев решеток; для борьбы с обрастанием - окраска на основе перхлорвинила.

11 Организация зон санитарной охраны водозабора

Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водозаборных сооружений устанавливают с целью обеспечения их санитарно-эпидемиологической надежности. Организация и содержание зон санитарной охраны в нашей стране регламентируется «Положением о проектировании зон санитарной охраны централизованного водоснабжения и водных источников», утвержденным органами Государственного санитарного надзора. Требования «Положения» обязательны для всех организаций, проектирующих, строящих и реконструирующих системы водоснабжения, и для всех водопроводных предприятий.

Зона санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения представляет собой специально выделенную территорию, охватывающую используемый водоем и частично бассейн его питания. На этой территории устанавливают режим, обеспечивающий надежную защиту источника водоснабжения от загрязнения и сохранение требуемых санитарных качеств воды. Границы зоны санитарной охраны и перечень мероприятий по санитарному оздоровлению территории зоны устанавливают проектом зоны санитарной охраны. Проект зоны санитарной охраны является неотъемлемой частью каждого проекта водоснабжения, без которого он не может быть утвержден. Составляют проект зоны санитарной охраны на базе тщательных изысканий на местности, прежде всего санитарных и гидрогеологических, позволяющих выяснить источники питания намеченного к использованию водоема и возможные источники их загрязнения. Проект зоны санитарной охраны согласовывается с органами Государственного санитарного надзора и утверждается теми же организациями, которые утверждают проект системы водоснабжения.

Зона санитарной охраны для источников водоснабжения вообще и поверхностных в частности должна состоять из первого и второго поясов, а для водозаборных сооружений - из первого пояса.

Первый пояс (пояс строгого режима) охватывает часть используемого водоема в месте забора воды из него и территорию расположения водозаборных сооружений. Территорию первого пояса изолируют от доступа посторонних лиц, ограждают забором и озеленяют. На ней запрещаются: все виды строительства, выпуск стоков, купание, водопой и выпас скота, рыбная ловля, применение для растений ядохимикатов, органических и других видов минеральных удобрений. Спланирована такая территория с организацией отвода поверхностного стока за ее пределы. Акватория первого пояса должна быть ограждена бакенами.

Границы первого пояса зоны санитарной охраны реки или водоподводящего канала устанавливают в зависимости от местных санитарно-топографических и гидрологических условий, но во всех случаях должны быть:

- вверх по течению - не менее 200 м от водозабора;

- вниз по течению - не менее 100 м от водозабора;

- по прилегающему к водозабору берегу - не менее 100 м от линии уреза воды при наивысшем ее уровне;

- в направлении от прилегающего к водозабору берега в сторону водоема при ширине реки или канала менее 100 м - вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от линии уреза воды при наивысшем ее уровне; при ширине реки или канала более 100 м - полоса акватории шириной не менее 100 м.

Границы первого пояса зоны санитарной охраны водохранилища или озера, используемого в качестве источника водоснабжения, устанавливают в зависимости от санитарно-топографических, гидрологических и метеорологических условий; по акватории во всех направлениях - не менее 100 м от водозабора; по прилегающему к водозабору берегу - не менее 100 м от линии уреза воды при наивысшем ее уровне.

На водозаборах ковшового типа в границы первого пояса включается вся акватория ковша.

Второй пояс санитарной охраны включает источник водоснабжения и бассейн его питания, т. е. все территории и акватории, которые могут оказать влияние на качество воды источника, используемого для водоснабжения. Территорию второго пояса определяют в основном соответствующими водоразделами. В пределах второго пояса зоны санитарной охраны должен быть обеспечен ряд оздоровительных мероприятий и указан ряд ограничений хозяйственной деятельности с целью защиты источника водоснабжения от недопустимого ухудшения качества воды в нем.

Границы второго пояса реки или канала, являющихся источником водоснабжения, устанавливают с учетом источников загрязнения водоема - стойкими химическими веществами:

- вверх по течению исходя из пробега воды от границ пояса до водозабора при расходе воды 95% обеспеченности в срок от 3 до 5 суток (в зависимости от местных условий); вниз по течению - не менее 250 м; боковые границы - по водоразделу.

При наличии в реке подпора или обратного течения расстояние нижней границы второго пояса от водозабора устанавливают в зависимости от гидрологических и метеорологических условий.

При наличии судоходства в границы второго пояса должна включаться акватория, прилегающая к водозабору в пределах фарватера.

Во всех случаях границы второго пояса должны обеспечивать качество воды по ГОСТ 2761-74 на расстоянии от водозабора для проточных источников - 1 км вверх по течению, для непроточных источников и водохранилищ - 1 км в обе стороны.

Заключение

В данной курсовом проекте был запроектирован русловой водозабор секционного типа. Водозабор имеет 2 секции.

Путем расчётов было определено оптимальное место расположения водозабора, наилучшим образом удовлетворяющее требованиям бесперебойного водоснабжения.

Была определена производительность водозабора Qв = 0,18 м3/с и размеры водоприёмных устройств, подобраны устройства для очистки воды от взвешенных веществ. Подобраны решетки размером 800Ч1000 мм и плоские сетки размером 800Ч800 мм.

Также были определены потери напора в водоприёмном отделении (на решётках и сетках) и во всасывающем патрубке насоса. По полученным данным было подобрано насосное оборудование.

С учетом всех выше перечисленных данных был запроектирован водозабор совмещенной компоновки.

Таким образом, в курсовом проекте была проделана работа по определению основных параметров водозаборных сооружений и изучению их устройства, что и было отражено в данной пояснительной записке и в графической части проекта.

В данном курсовом проекте был предусмотрен электрический обогрев решеток. Для задержания рыб на пути их движения применяем механические препятствия в виде плоских сеток.

Для борьбы с обрастанием применяется окраска на основе перхлорвинила.

Список использованной литературы

Грузинова, В.Л. Водозаборные сооружения из поверхностных источников: учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта / В.Л. Грузинова; Министерство образования РБ, БелГУТ. - Гомель: БелГУТ, 2006. - 92 с.

Тугай, А.М. Водоснабжение. Водозаборные сооружения: учеб.пособие для вузов / А.М. Тугай. - Киев: Вища школа, 1984. - 200 с.

Журба, М.Г. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. В 3 ч. Ч. 1. Системы водоснабжения. Водозаборные сооружения / М.Г. Журба. - Вологда-Москва: ВоГТУ, 2001. - 209 с.

Николадзе, Г.И. Водоснабжение: учеб. Пособие / Г.И. Николадзе, М.А. Сомов. - М.: Стройиздат, 1995. - 688 с.

Карасев, Б.В. Насосные и воздуходувные станции / Б.В. Карасев. - Мн.: Вышэйшая школа, 1990. - 326 с.

Киселев, П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам / П.Г. Киселев. - М.: Госэнергоиздат, 1961. - 352 с.

СанПиН 10-113 РБ 99. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения: Санитарные правила и нормы. - Введ. 1999-01-06. - Мн.: Министерство здравоохранения РБ, 2002. - 21 с.

Размещено на Allbest.ru

...