Розробка водозабірних споруд у водотоці

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Паспорт

Метою даної розрахунково-графічної роботи є розробка водозабірних споруд з максимальною витратою води у водотоці рівною 40м³/с та мінімальною витратою рівною 10 м³/с. При цьому витрата водозабірної споруди становить 0,2 м³/с.

Поверхневе джерело має наступні характеристики:

Ш швидкість течії: min - 0,2 м/с, max - 0,7 м/с;

Ш каламутність: 0,08 мг/л;

Ш гідравлічна крупність: 0,008м/с;

Ш товщина льоду: 0,2 м;

Ш висота хвилі: 0,2м;

Ш відомо також, що річка не є суднохідною, трави,листя та шуги мало.



1. Поверхневі водозабірні споруди

1.1 Вибір водозабірних споруд

По каламутності маємо легкі умови забору води. По шузі маємо середні умови забору води. По іншим факторам (трава, листя - мало) маємо умови середні. Згідно таблиці 12 СНіП 2.04.02 - 84 умови водозабору середні.

Виходячи з умов рельєфу берега приймаємо береговий водозабір.

1.2 Розрахунок продуктивності водозабору

Розрахункову витрату водозабірної споруди визначаємо за формулою:

де б = 1,1 - коефіцієнт, що враховує витрату води на власні потреби водозабірних і очисних споруд;

Q - добове водоспоживання об'єкта.

Перевіряємо можливість забору води з річки:

- дозволяється водозабір і будівництво водозабору.

Перевіряємо збереження санітарної витрати в ріці:

1.3 Вибір місця розташування водозабору

Перевіряємо чи відбувається розмив берега від дна річки за формулою:

d-середній діаметр часток відкладень на дні:

легкий суглинок: d=0.009мм.

d₁₀- найбільший діаметр часток відкладень:

- каламутність

Н-глибина потоку

1.4 Розрахунок водоприймальних отворів. Вибір ґрат

Площа водоприймальних отворів визначається за формулою:

де 1,25 - коефіцієнт засмічення грат;

- розрахункова витрата водозабору, м³/с;

- коефіцієнт стиснення потоку стрижнями грат, а = 50…100 мм - відстань між стрижнями грат; d = 8…12 мм - діаметр чи товщина стрижнів грат:

.

V - швидкість втікання води в гарти, приймається без урахування вимог рибозахисту для берегових водозаборів 0,2…0,6 м/с.

Визначаємо кількість вікон на водозаборі. Приймаємо 2 вікна і 2 секції.

Необхідна площа 1 грат:

Розміри водоприймального вікна-600Ч800м.



1.5 Визначення необхідної глибини для водоприймання

Необхідна глибина для водоприймання, м:

улітку

узимку

де 0,3 - підтоплення грат улітку, м;

- висота хвилі, м;

- висота водоприймального вікна (грат), м;

- відстань від низу водоприймального вікна до дна водойми;

- товщина перекриття оголовка (для деяких конструкцій оголовків), ;

0,2 - мінімальна відстань від верха оголовка до льоду, м;

- товщина льоду, м.

За двома параметрами можна визначити максимальну позначку біля оголовка чи водоприймальної стінки берегового водозабору. За таку позначку приймається менша з двох, м:

,

де , - максимальна позначка дна водойми біля водоприймальника влітку, м;

НРВЛ,НРВЗ - рівень низьких вод відповідно влітку й взимку, м.

;

На схемі водозабірної споруди потрібно вказати цю позначку дна на профілі берега. Оголовок берегового водозабору можна ставити на даній позначці або нижче.

1.6 Розрахунок обігріву ґрат

Необхідна для електрообігрівання ґрат потужність, кВт,

= ;

Де - коефіцієнт теплопередачі, кДж/(); - температура поверхні стрижнів грат, яка необхідна для вільного транспортування шуги; - температура річкової води під час шугоходу, - площа поверхні стрижнів ґрат, ,

(B/(a+d)-1) = 3,14*0,01*0,8*0,6/(0,01+0,1)+1) = 0,014;

Де d - діаметр чи товщина стрижнів, м; А - висота ґрат, м; В - ширина ґрат, м;

а - відстань між стрижнями ґрат, м.

1.7 Розрахунок і вибір сіток

Необхідна площа сіток, м²:

,

де 1,25 - коефіцієнт, що враховує засмічення сіток;

Q_p- витрата водозабору на перспективу, м³/с;

V - швидкість води в отворах сітки, приймається не більшою ніж 1 м/с;

- коефіцієнт стиснення перетину сітки прутками;

а - розмір вічка сітки (2 мм), d - діаметр прутка сітки (1…2 мм).

Потрібна площа однієї сітки, м²,

,

де N - кількість сіток (для водозаборів продуктивністю, більшою ніж 1 м³/с, - одна обертова сітка на секцію).

.

1.8 Установлення позначок динамічних рівнів води, позначки дна і глибини берегового колодязя

Позначка динамічного рівня води в приймальній камері може бути визначена за формулою, м,

,

де Дh_р = 0,05 м - втрати напору в ґратах;

Позначка динамічного рівня води в усмоктувальній камері, м,

,

де Дh_c = (0,15…0,3) м - утрати напору в сітці;

.

Установка ґрат

Улітку ,

Узимку,

де - висота хвилі, м; - товщина льоду, м; - висота ґрат, м.

В ? 0,7 м- приямок під водоводом.

2) Установка сітки:

,

де h₃=0,3 м - затоплення сітки;

Н_с - висота сітки, м;

h_c-поріг обертової сітки, м, для плоскої сітки рівний нулю.

3) Робота насосів при вертикальній осі всмоктувального трубопроводу:

,

де Д = (1,3…1,5)Д_вс - діаметр розтруба на початку всмоктувального трубопроводу діаметром Д_вс

Необхідна глибина колодязя, м,

,

де - позначка підлоги берегового колодязя; ВРВ - виский рівень води.

1.9 Розрахунок водозабірної споруди на стійкість

Водозабірна споруда повинна бути перевірена на стійкість за такою умовою:

Стійкість на спливання (для перевірки стійкості берегових колодязів і дерев'яних оголовків руслових водозаборів):

де G - маса споруди без урахування тимчасових навантажень, т;

- повна сила тертя стін споруди об ґрунт (для оголовків Т = 0);

Н₁ - глибина занурення споруди під рівень ґрунтових вод або вод у водоймі, м;

F_Д - площа дна споруди, м².

;

1.10 Підземна частина водозабору

Підземна частина водозабору виконується з монолітногозалізобетону. Будівництво передбачається опускним методом.Форма в плані підземної частини, як правило, кругла, а занеобхідності (за умовами розміщення сіток, ґрат чи насосів) - прямокутназ округленими кутами.

Розміри берегового колодязя визначаються в основному залежно від діаметрів самопливних (для руслових водозаборів), усмоктувальних інапірних труб, розміру насосів (для сумісного компонування), а такожіншого технологічного устаткування.

Береговий колодязь повинен мати не менше ніж дві секції, з'єднаніпід нижнім динамічним рівнем води в усмоктувальній камері пропускним патрубком із засувкою. Діаметр патрубка приймається рівним діаметру всмоктувального трубопроводу. Орієнтовно можна прийняти для водозабірних споруджень при продуктивності 0,2…1 м³/с - береговий колодязь діаметром 4,5 м та окремо розміщену насосну станцію першого підйому розміром 4,5Ч24 м.

Товщина внутрішніх перегородок приймається 200-400 мм, зовнішніх стін - 0,6-1,5 м.

Спуск у прийомні і усмоктувальні відділення берегових колодязів на глибину до 10 м допускається влаштовувати вертикальним по ходових скобах чи драбинах. При цьому на драбинах висотою більше ніж 4 м передбачаються захисні огородження.

При розміщені арматури, устаткування і трубопроводів ширину проходів між насосами та електродвигунами варто приймати не меншою ніж 1 м; між нерухомими виступаючими частинами устаткування - 0,7 м; між насосами й електродвигунами і стіною - 0,7 м.

Для експлуатації технологічного обладнання, арматури та трубопроводів повинне передбачатися підйомно-транспортне устаткування, при цьому, як правило, варто приймати: при масі вантажу до 5 т - таль ручну або кран-балку підвісну ручну; при вантажі більше ніж 5 т - кран мостовий ручний; при підйомі вантажу на висоту, більше ніж 6 м, чи довжині підкранової колії більше ніж 18 м - електричне кранове устаткування.

Для видалення осаду з прийомних і всмоктувальних відділень берегового колодязя передбачається водоструминні насоси (або дренажні насоси при суміщеному компонуванні) з підведенням до приямків напірного трубопроводу діаметром 50 мм від робочих насосів для змулення осаду.

1.11 Надземна частина водозабору

Надземна частина берегового колодязя проектується із цегли чи збірного залізобетону, прямокутна в плані. Розміри її визначаються конструктивними і монтажними розмірами обладнання (пристрої промивання плоских сіток, контрольно-вимірювальні прилади і щити управління насосами).

Висота надземної частини 3,6…9,6 м з інтервалом 1,2 м, відстань між стінами в осях кратна 3 м(6, 9, 12, 18), перекриття плоске односхиле з похилом 1,5…12%.



2. Підземні водозабірні споруди

2.1 Вибір місця розташування водозабору

Площадка підземної водозабірної споруди (свердловини) повинна знаходитися поблизу об'єкта водопостачання, але бажано не на території промислового підприємства або населеного пункту. Місце водозабору повинне дозволяти організовувати зони санітарної охорони і перспективне розширення.

Для зменшення глибини свердловин місце водозабору вибирається в незатоплюваних долинах рік, біля озер. Водозабірні споруди не можна розташовувати на ділянках, затоплюваних паводками, у зсувних зонах та на косогорах.

При виборі місця розташування водозабору враховується напрямок руху підземних вод і розташування можливих джерел хімічного й бактеріального забруднення.

2.2 Вибір водозабірної споруди

Згідно СНиП 2.04.02 - 84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» у водозаборах підземних вод застосовуються наступні водозабірні споруди: водозабірні свердловини, шахтні колодці, горизонтальні, комбіновані і променеві водазобори, каптаж джерел.

Тип підземного водозабору вибирають з урахуванням подачі водозабору, характеристики порід водоносного і вище лежачих шарів, якості води, умов взаємодії підземних вод з поверхневими джерелами, характеристики водопідйомного обладнання, гідрогеологічних умов (глибини залягання водоносних порід, коефіцієнта фільтрації, потужності водоносних порід), перспективного використання вод даного водоносного шару даним об'єктом та інші.

Найчастіше для водопостачання великих об'єктів проектують свердловини.

Найбільш простий водозабір - з однією робочою свердловиною. Але для водопостачання сел., міст, промислових підприємств застосовуються групи свердловин.

Свердловини можуть розташовуватися в ряд (але при великій кількості свердловин в цьому випадку збільшується довжина з'єднальних трубопроводів), по кільцю, в шахматному порядку і всередині кругової площадки. Ці варіанти розташування більш прості в розрахунках, ніж інші.

При взаємодії поверхневого джерела (річки, водосховища, озера) з підземними водами водозабірні свердловини розташовують на відстані 100…200 м від урізу води, що дозволяє, використовуючи інфільтрацію, отримувати більшу кількість води однією свердловиною.

Свердловини можуть бути запроектовані: досконалого типу (глибиною до підошви водоносного шару), якщо потрібен забір великої кількості води або підземний водоносний шар малої потужності, і не досконалого типу, якщо водоносний пласт великої потужності і потрібен забір невеликої кількості води.

В залежності від гідравлічних умов роботи свердловини влаштовують взаємодіючими (якщо відстань між сусідніми свердловинами менше суми радіусів впливу) або не взаємодіючими (якщо відстань між сусідніми свердловинами більша суми радіусів їх впливу). Дебіт не взаємодіючих свердловин більше, але зростає і протяжність з'єднувальних трубопроводів, що збільшує капітальні та експлуатаційні затрати. Дебіт взаємодіючих свердловин може бути збережений збільшенням числа робочих свердловин і відповідно капітальних та експлуатаційних затрат на підйом води.

В даному проекті дивлячись на гідрогеологічні умови, та на потужність водоносного шару обираємо свердловинуне досконалого типу напірну.



2.3 Рекомендації до розрахунку підземного водозабору

При проектуванні водозабірних свердловин повинні бути визначені:

ь їх конструкція і розміри - глина, початковий і кінцевий діаметри обсадних труб, інтервали зміни труб різного діаметру (вихід труб), місця і способи ізоляції водоносних горизонтів, що не використовуються;

ь тип, розміри і конструкція водоприймальної частини (фільтра);

ь тип водопідйомника (насоса) і поверхневого приладу (оголовка) свердловини;

Буріння свердловин на воду виконується переважно двома способами: ударно-канатним і обертовим (роторним). Вибір способу буріння слід проводити згідно СНиП 2.04.02 - 84.

2.4 Визначення конструкції свердловини

Проектна глибинна свердловини визначається в залежності від глибини залягання і потужності експлуатаційного водоносного шару, розрахункового дебіту і можливого пониження статичного рівня води. При виборі глибини необхідно враховувати розташування водоприймальної частини колодязя в пласті (довершений, недовершений тип).

Загальне число обсадних труб і їх діаметр визначають глибиною свердловини, способом буріння і геологічною будовою порід.

Діаметр експлуатаційної колони труб повинен бути: при використанні насосів із погружним двигуном - рівним номінальному діаметру насоса, а при використанні насосів з трансмісійним валом - на 50 мм більше номінального діаметра насоса.

Допускається приймати діаметр експлуатаційної колони труб пог насосу, підібраному на перспективу.

Різниця між діаметрами попередньої і наступної обсадних труб повинна бути не менше 100 мм.

Для кріплення свердловин слід застосовувати обсадні сталеві муфтові і електрозварні труби.

Для кріплення свердловин глибиною до 250 м при вільній посадці обсадних труб допускається застосування неметалевих труб з обов'язковою затрубною цементацією.

2.5 Підбір насосів і визначення кількості свердловин

Для підйому води із свердловин використовуються насоси з погружним електродвигуном або насоси з трансмісійним валом.

Перші застосовуються для обладнання свердловин глибиною 10…700 м при подачі 0,6 … 550 м³/год. Другі найбільш доцільно використовувати для свердловин невеликої глибини (до 40 м) і великою подачею (до 1500 м³/год).

При проектуванні необхідно вирішити задачу одночасного вибору і насосів і кількості свердловин. Так як вибір насосів виконується із обмеженого списку агрегатів, що виготовляються промисловістю, то часто це являється важливим фактором для визначення і типу насоса і кількості робочих свердловин.

На перспективу можна зберегти кількість свердловин, визначену по витраті на розрахунковий період, якщо конструкція свердловини розрахована на дебіт в перспективі і діаметр експлуатаційної колони дозволяє встановити насос більшого габаритного розміру, або кількість робочих свердловин на перспективу.

При виборі насосів, слід пам'ятати, що більш раціонально обладнання меншої кількості свердловин з максимально можливим дебітом. Свердловини з діаметром експлуатаційних колон 100 мм і менше не застосовуються. Дебіт свердловини визначається за наступною формулою:



,

k =12м/с - коефіцієнт фільтрації за добу;

m=12- потужність пласта, м;

S =20 - пониження рівня води у свердловині;

R -радіус впливу колодязя, м; R=350 м;

r - радіус фільтра,м.r = 0,05 м;

,

Кількість робочих свердловин становить:

Напір насоса, м,

Н_г = П- D;

де - геометрична висота нагнітання, м;D-геодезична позначка динамічного рівня води в свердловині, м;П - геодезична відмітка споживача(резервуар чистої води, площадки насосної станції другого підйому).

- втрати напору в підіймальних трубопроводах свердловини, м;

- Втрати напору в оголовку свердловини, м;

- втрати напору в водоміру, м;

- вільний напір у точці виливу (?2м).

м.

Н=29+2,58+0,21+1+2=34,79м.

Lтр=48+202=250м.

По відомому напору та подачі вибираємо насос типу ЕЦВ 8-65-40.

водозабірна споруда свердловина

2.6 Вибір та розрахунок фільтра

Робочу частину фільтра встановлено на відстані 1 м від покрівлі.

Верхня частина над фільтрової труби розташована вище «башмака» робочої колони на відстані 1 м, при цьому між трубами розміщений гумовий сальник. Довжина відстійника фільтрової колони 2 м. Закінчується фільтрова колона цементною пробкою товщиною 0,7м.

Для розрахунку фільтра треба знати добову витрату фільтра:

,

де r- діаметр фільтра:

l- довжина фільтра;

v- допустима швидкість фільтрації води за добу, що визначається за формулою:

,

2.7 Визначення рівня води в свердловині

Розрахункове зниження рівня води в свердловині Sприймається не більше віл допустимого зниження статистичного рівня ,

де- напір над підошвою шару, м;

- максимальна глибина занурення низу насоса (або його водоприймальної частини) під динамічний рівень, м;

- опір фільтра й породи в присвердловинній зоні, м, визначається за формулою

де- коефіцієнт, приймається для фільтрів сітчастих, дротових або із штампованого листа, гравійним рівнем 0,2;

S- зниження статичного рівня води в свердловині;

К- коефіцієнт фільтрації, м/добу;

- робоча площа поверхні фільтра, .

2.8 Визначення радіуса впливу

Радіус впливу R - важлива характеристика свердловини як для проектування, так і для експлуатації. Він є змінною величиною і залежить від ступеня водопроникності породи, водорясність шару й у кінцевому рахунку знаходить своє відображення у величині зниження при відкачці зі свердловини.

У проекті можна прийняти групу одиночних (невзаємодіючих), або групу взаємодіючих свердловин. При відсутності фактичних даних про радіус впливу, найбільш правильним буде орієнтоване визначення можливої його величини в залежності від питомого дебіту

Питомий дебіт, м3/з	Радіус впливу, м
>7,2	500…300
7,2…3,6	300…100
3,6…1,8	100…50
1,8…1,2	50…25
1,2…0,7	25…10
<0,7	10

Питомий дебіт свердловини

де S - прийняте зниження рівня, м.

для напірних вод

де S - прийняте зниження рівня, м;

К - коефіцієнт фільтрації за добу, м/добу.

2.9 Зони санітарної охорони

Межа першого поясу зони підземного джерела водопостачання встановлюється від одиночної свердловини або від крайніх свердловин групи на відстані:

ь при використанні захищених підземних вод 30 м;

ь при використанні недостатньо захищених підземних вод 50 м.

Територію цього поясу санітарної охорони огороджують. За нею ведуть постійний нагляд.

Територія першого поясу санітарної зони знаходиться у віданні водопровідного підприємства, яке забезпечує на цій території необхідний санітарний режим.

Межа другого поясу встановлюється із урахуванням часу проходження води до водозабору на протязі 100 - 400 діб. На його території ведуться спостереження за санітарним станом можливих джерел забруднення підземних вод, також виконуються різні запобіжні заходи: виявляються, ліквідуються або відновлюються недіючі, дефектні водозабори, поглинаючі свердловини і шахтні колодязі, контролюється буріння нових свердловин.

Межа третього поясу встановлюється розрахунком, яким враховується час проходження води до водозабору, яке повинно бути більшим за прийнятий термін експлуатації водозабору, але не менше 25 років.

2.10 Павільйони

Для захисту свердловини від атмосферного впливу, дії поверхневих вод і для обмеження доступу до обладнання і свердловини сторонніх осіб запроектовано під свердловиною павільйон підземного типу. Дану споруду виконано із уніфікованих збірних залізобетонних виробів висотою 3 м. Вентиляція камери природна через вентиляційну колону.

Підземна камера складається з двох камер діаметром 2 м і однієї діаметром 1 м. В першій камері розміщено: оголовок свердловини, вантуз із засувкою, патрубок із краном для відбирання проб, зворотній клапан, засувка.

У другій камері розміщено водомірний вузол.

Оголовок свердловини складається із устевого патрубка і опорної плити, з'єднаних між собою за допомогою болтів. Устевий патрубок Забетоновано на

глибину 0,8 м радіусом 0,5 м. Стик опорної плити і устевого патрубка герметично з'єднується за допомогою гумового ущільнюючого кільця. На верхній площині опорної плити розміщено три сальники для ущільнення струмопровідного кабелю і сальник датчика сухого ходу. На опорній плиті передбачені отвори для вимірювання рівня води у свердловині.



2.11 Майданчики водозабірних свердловин

Майданчик водозабірних свердловин запроектовано такими ж розмірами, як межі першого поясу зони санітарної охорони. Для ремонту свердловин передбачено під'їзну дорогу з твердим покриттям. З території майданчика організоване видалення дощової і талої води.



Використана література

1. СНиП 2.04.02 - 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.\Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985. - 134 с.

2. Водоснабжение. Водозаборныесооружения. Тугай А. М. - К.: Вища школа. Головноеиздательство, 1984. - 200 с.

3. СНиП 2.01.01 - 82. Строительнаяклиматология и геофизика.

4. Методичні вказівки до курсового проектуз дисципліни “водозабірні споруди”, Полтава: ПолтІСІ, 1990. - 56с.

5. Проектированиесооружений для забораповерхностных вод. Справочноепособие к СНиП 2.04.02 - 84. Госстрой СССР. - М., Стройиздат, 1990. - 256с.

Размещено на Allbest.ru

...