Водозаборное сооружение берегового типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Водозабором называется комплекс инженерных гидротехнических сооружений, предназначенных для забора воды из природных водоисточников, защиты водоприемника от попадания в него с водой, мусора, наносов, льда, водорослей, рыб, биологического обрастания и предварительной очистки воды от содержащейся в ней взвеси.

Водоприемником называется часть водозаборного сооружения, служащая для непосредственного приема воды из водоисточника.

К водозаборным сооружениям предъявляются следующие основные требования: прием воды наилучшего качества и в заданном количестве; предварительная очистка ее от мусора, плавающих предметов, флоры и фауны путем процеживания через решетки, сетки и другие устройства; надежность и бесперебойность работы; экономичность, выражающаяся минимумом затрат на строительство и эксплуатацию как самих сооружений, так и непосредственно связанных с ними насосной станции и устройства водоочистки; простота и удобство в эксплуатации.

В данном курсовом проекте проектируем водозаборное сооружение берегового типа. Сооружения подобного типа используют при относительно крутых берегах и наличии достаточной глубины. Водозаборные сооружения берегового типа представляют собой, передняя стенка которого выходит в русло реки. Вода поступает в водозабор через входные окна и забирается через всасывающие трубы.



1. Выбор места расположения и типа водозаборного сооружения

При выборе места расположения и типа водозаборных сооружений следует учитывать:

- назначение водозабора и предъявляемые к нему требования;

- гидрологические, топографические, геологические, гидрогеологические, условия;

- качество воды;

- требования бесперебойности подачи воды потребителю;

- удаленность от потребителей воды;

- требования судоходства и органов рыбоохраны;

- условия строительства сооружений, последующей эксплуатации их и перспективы водохозяйственных мероприятий на данном водоисточнике;

- экономическую целесообразность принятых решений.

Водозаборные сооружения нельзя располагать у выпуклого берега, где происходит осаждение наносов, в местах возможного образования шуги и подводного льда, в акватории движения судов, плотов, в створе движения наносов, в зонах зимовья рыбы и т.д.

У места водозабора должны быть спокойные и благоприятные топографические формы берега без крутых косогоров, заливаемых пойм, оврагов и т.д. Водозаборы нельзя располагать в зоне затопления наземных сооружений паводковыми водами, в сейсмических и других районах, где возможны оползневые явления, в результате которых происходит разрушение сооружений.

Водозаборные сооружения должны обеспечивать:

- возможность наиболее простого и дешевого забора воды из источника;

- бесперебойное получение требуемых количеств воды;

- получение возможно более чистой воды;

- должно находится, как можно ближе к снабжаемому объекту.

Водозаборные сооружения должны быть запроектированы так, что бы их расположение и форма обеспечивали плавное обтекание воды и не вызывали переформирования и стеснения русла реки

Береговой водозабор устраивают при наличии больших глубин вблизи берега и при его крутой форме. Забор воды осуществляется непосредственно у берега.

2. Расчет и конструирование элементов водозабора

По исходным данным производительность водозабора 1,5 м³/с. Водозабор расположен на Среднем Урале. Учитывая то, что водозабор ориентирован на металлургический завод и поселок, принимаем I категорию надежности подачи воды потребителю.

По СНиП 2.04.02-84 согласно приведённым данным:

1. Содержание в воде взвеси в половодье300 мг/л;

2. Характер ледохода спокойный;

3. Отсутствие водорослей, цветения и т.п.;

4. Отсутствие донного льда и шуги.

По таблице 12 определяем, что данный водозабор имеет средние условия забора воды. Далее согласно с этим же данным по таблице 13 СНиП определяем тип водозаборного сооружения - береговой, незатопляемый водоприемник с водоприемными отверстиями, всегда доступными для обслуживания с необходимыми ограждающими и вспомогательными конструкциями.

В данном проекте рассматриваем водозабор берегового типа, основное сооружение которого совместимо с насосной станцией I подъема.

Расчёт площади выходных отверстий водоприемных окон, подбор решеток

По заданной пропускной способности на одну секцию и рекомендуемым скоростям суммарная площадь входных окон для каждой секции рассчитанной на пропуск расхода воды Q м³/с, определяем по расчётной формуле:

?_бр = 1,25•(Q_вр/V_вт)•К = 1,25•(0,75/0,3)•1,16 = 3,36м^2,

где:

К - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток;

К = (а+с)/а = (50+8)/50 = 1,16 мм;

а - расстояние между стержнями решеток (50 мм);

с - толщина стержня (8 мм);

V_вт - расчётная скорость движения воды в отверстиях решетки м/с;

Q_вр - расчётный расход одной секции;

В соответствии со СНиП допустимые скорости втекания воды в водоприемные отверстия без учёта требования рыбозащиты следует принимать для средних условий забора воды соответственно: 0,6-0,2 м/с - в береговых незатопляемых водоприемниках.

Среднюю скорость втекания воды принимаем V_вт = 0,3 м/с.

Так как определение площади следует производить при одновременной работе всех секций водозабора, то расход воды на одну секцию будет равен:

Q_вр = Q/2 = 1,5/2 = 0,75 м³/с,

Размеры водоприемного окна выбираем из стандартных значений, уточняя скорость: принимаем два стандартных окна 1200 Ч 1400 мм в приемной камере водозаборного колодца.

По выбранным размерам водоприемного окна подбираем решетку: 1300 Ч 1520 мм

?=1,2*1,4=1,68м²

При этом фактическая скорость равна V_факт=0,3 м/с

Выбор типа сеток и определение их размеров

Для грубой очистки воды от мелких плавающих и взвешанных примесей между приемной и всасывающими камерами устанавливают сетки. Выбор сеток зависит от производительности и качества воды.

Расчетную площадь сеток определяем по формуле:

?_бр = 1,25•К•(Q_в/2/V_вт) = 1,25•2,25•(0,75/0,6) = 3,5 м²,

где,

К - расчётный коэффициент, учитывающий стеснение живого сечения сетки, рассчитывающийся по формуле:

К = ((а+с)/a)² = (4+2)/4))² = 2,25 мм.

В данном проекте используются вращающиеся сетки (производительность 1,5 м³/с). Для установки сетки на двух противоположных стенках камеры устанавливают направляющие из уголков, по которым по роликам перемещается лента сетка.

Секции цепей соединяют между собой осями с насаженными на концах роликами, передвигающимися по направляющим. Пластичные цепи навешены на две звездочки, укрепленные на грузовом валу, приводимом во вращение электродвигателем. Секции сетки состоят из рамки с натянутой на нее сеткой. Ребра рамки предохраняют сетку от выпучивания прорыва. Междурамное пространство уплотняется козырьком, который с осью звена образует зазор шириной не более 3 мм. Нижнее направляющее устройство имеет радиальные направляющие шины и порог для задержания оседающего песка и ила.

Согласно указаниям строительных норм, наименьшую расчетную скорость прохождения через отверстия вращающихся сеток V ? 1 м/с.

Учитывая, что производительность водозабора 1,5 м³/с, принимаем вращающиеся сетки с лобовым подводом воды марки СД5-2355.

Определение диаметров всасывающего и напорного трубопроводов

При использовании горизонтальных насосов каждый имеет свой всасывающий трубопровод, который выполняется из стальных труб на сварке с применением фланцев для присоединения к арматуре и насосам. Трубопроводы внутри насосной станции могут укладываться по полу машинного зала с устройством переходным мостиком над трубами, в каналах на кронштейнах у стен зала.

На напорной стороне у каждого насоса имеются обратный клапан и задвижка. Размещение предохранительных и обратных клапанов уменьшает возможность затопления при аварии насосной станции.

Размещение задвижек должно обеспечивать замену или ремонт любого насоса и основной арматуры трубопроводов с учетом допустимого снижения подачи воды в соответствии с категорией сооружения на насосных станциях I подъема. При ремонте любой задвижки или затвора, обратного клапана или трубопровода должно обеспечивать 70% расчетной подачи на хозяйственно-питьевые нужды.

Подбор диаметров всасывающих и напорных трубопроводов осуществляется по таблице Шевелева с учетом расхода и рекомендуемых скоростей:

d_{вс =}

V_вс = 1,49 м/с; Q = 1,5/2 = 0,75 м³/с.;

d_нап= ₌ = 0,69 м;



V_нап = 1,95 м/с.

Следовательно, для данной насосной станции принимаем:

Всасывающие трубопроводы d_вс= 800 мм, V_вс = 1,49 м/с;

Напорные трубопроводы d_нап= 700 мм, V_нап = 1,95 м/с.

Подбор насосов

По расчетным значениям подачи и напора насосной станции осуществляется выбор основных насосных агрегатов. Для станции I категории надежности число основных рабочих насосов принимаем равным 2, число резервных насосов равно тоже 2.

Таким как мы приняли для насосной станции 2 рабочих насоса, то подача одним насосом равна:

Q= 1,5/2= 0,75 м³/с =750 л/с;

Для данной насосной станции выбираем горизонтальные насосы марки Д2500-62

Определение размеров водоприемного колодца

Не зависимо от типа водозаборного сооружения его проектирование производится в увязке с проектирование насосной станции и подбором насосного оборудования, что позволяет наиболее рационально выбрать число насосных агрегатов и установить число секций по фронту.

Полученные в результате расчета размеры входных окон и сеток позволяют определить строительные размеры секций водозабора по фронту. Соотношение всех размеров водозабора в плане должно обеспечивать по возможности плавные движения потока воды без излишних завихрений или застойных мест от входных окон к сеткам и от сеток к всасывающим трубам.

Подземная часть водозабора представляет собой круглый колодец из монолитного железобетона, сооруженный опускным способом. Вода поступает в водозабор через окна, оборудованные решетками, проходит через вращающие сетки и попадает в приемное отделение, расположенное в центральной части колодца и разделенное на две секции. На станции установлено 2 рабочих и 2 резервных.

Размеры подземной части здания в плане определяются, прежде всего, типом и компоновкой насосного оборудования и трубопроводов с учетом, установленных СНиПом расстояний между ними.

Низ окон в целях уменьшения количества вовлекаемых насосов располагают не менее чем на 0,5 м выше дна реки. Верх окон во избежание их обмерзания располагают не менее чем на 0,2 ниже нижней кромки льда при наименьшем уровне ледостава.

Верхнее строение здания водозабора представляет собой сооружение промышленно цехового типа, в котором установлены: все служебные и бытовые помещения (устройства для промывки сеток). В большинстве случаев оно выполняется из кирпича и сборных железобетонных конструкций.

Высота здания определяется выбором грузоподъемного оборудования. В здании предусмотрен подвесной кран.

Размеры и устройства камер берегового колодца должны обеспечить:

- бесперебойную подачу воды;

- удобство размещения оборудования;

- удобство обслуживания оборудования;

- экономичность.

Для определения размеров всасывающей камеры и глубины колодца необходимо определить диаметр всасывающего трубопровода и заглубление трубы под минимальный уровень воды в камере. Заглубление входных отверстий всасывающих труб должны быть не менее 0,4 - 0,5 м. Глубина колодца будет определяться уровнем воды, зависящие от амплитуды колебания уровня воды в реке.

Для определения уровней воды в камерах необходимо учесть потери на решетках и сетках напора при эксплуатации:

Потери в решетках hр=8 см;

Потери в сетках h_с= 20 см.

А_I= ГНВ - h_р, А_I= 92,00-0,08=91,92 м;

А_II= А_I - h_c, А_II=91,92-0,2=91,72 м;

А_III= А_II - 2D - D; А_III=91,72-2,4-1,2=88,12 м;

А_IV = А_III - 0,8D А_IV=88,12-0,96=87,16 м;

AV= А_IV - 0,5 AV=87,16-0,5=86,66 м;

h= 500+500+0,8D+D+2D h=0,5+0,5+0,8•1,2+1,2+2,4=5,56 м;

d= 0,800 мм, следовательно D= 1200 мм,

D= 1,5d.

3. Основные требования к эксплуатации водозабора

1. В процессе эксплуатации водозаборных сооружений, использующих поверхностные источники питьевого водоснабжения (реки, каналы, озера, водохранилища и проч.), лица, эксплуатирующие системы питьевого водоснабжения обязаны:

проводить систематические наблюдения за качеством воды в источнике питьевого водоснабжения в месте водозабора и в пределах акватории зоны санитарной охраны, за санитарно-эпидемиологическим состоянием источника питьевого водоснабжения, уровнем воды, изменениями фарватера, состоянием берегов, движением наносов, заилением, режимом источника питьевого водоснабжения в периоды ледостава, ледохода, шуги, донного льда, а также за состоянием водной растительности;

осуществлять производственный контроль работы водозаборных сооружений: водоприемников, ковшовой части, рыбо-шуго-наносозащитных устройств, самотечных и сифонных линий, берегового колодца и его элементов, насосных агрегатов, гидротехнических сооружений;

выполнять своевременную промывку и очистку сооружений, оборудования и коммуникаций от наносов и засорений плавающими предметами, водорослями, льдом, шугой и т.д.

вести журнал регистрации результатов наблюдений и работ по очистке и промывке сооружений, оборудования, коммуникаций.

2. Периодичность измерения уровня воды для различных сезонов года устанавливается с учетом местных условий эксплуатации водозаборных сооружений. Лица, эксплуатирующие водозаборные сооружения, должны осуществлять систематические наблюдения за перепадом уровней в источнике питьевого водоснабжения и водоприемном колодце на выходе самотечных или сифонных линий от водоприемников.

3. Наблюдения за изменениями русла реки, связанными с наносными явлениями, образованием отмелей и размывом берегов, должны проводиться в створе водозаборных сооружений путем нивелирования дна реки на участке длиной 100 - 150 м выше и ниже водозаборного сооружения.

4. В зимний период, начиная с ледостава и кончая ледоходом, должны проводиться регулярные наблюдения за состоянием и продвижением льда и его воздействием на водозаборные сооружения.

Промывка решеток и сеток

Решетки очищают специальным решеткоочистными машинами, если они установлены специально. Съемные решетки очищают граблями с балкона управления или поднимают в павильон для очистки. Меры защиты решеток от обмерзания:

1. обогрев решеток электрическим током;

2. обогрев решеток горячей водой или паром.

Сетка промывается водой через спрыски смонтированной внутри нее промывочной трубы. Либо сетки поднимают в служебный павильон на +0,00 отметку водозаборного колодца, где промывают под напором струи воды с помощью специального устройства.

Удаление осадка из колодца

Для правильной работы водозабора устанавливают уровни меры в приемной и всасывающей камере. Скопившийся в водозаборе осадок и наносы удаляют при помощи грязевых насосов, а попавшую траву и мусор удаляют вручную после отклонения отдельных секций водозабора из работы. Приняты 2 грязевых насоса марки СМ 100-65-200/4. Характеристика насоса:

1. Подача - 50ч90 м³/ч;

2. Напор - 68ч61 м;

3. Мощность - 18,5 кВт;

4. Размеры 1195Ч310Ч513 мм;

5. Масса - 200 кг.

4. Зоны санитарной охраны

1. Зоны санитарной охраны устанавливаются для всех проектируемых и реконструируемых централизованных систем питьевого водоснабжения в целях обеспечения их санитаpно-эпидемиологической безопасности.

2. Зона санитарной охраны централизованной системы питьевого водоснабжения включает:

зону санитарной охраны водозаборных сооружений;

зону санитарной охраны водопроводных сооружений и санитарно-защитную полосу водоводов.

3. Проект зоны санитарной охраны централизованной системы питьевого водоснабжения разрабатывается на основании результатов санитарных обследований, топографических, гидрологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и иных изысканий и исследований.

4. В проекте зоны санитарной охраны централизованной системы питьевого водоснабжения определяются:

границы и особенности санитарного режима поясов зон санитарной охраны водозаборных сооружений, водопроводных сооружений и санитарно-защитную полосу водоводов;

перечень инженерных мероприятий, включая строительство и снос зданий, строений и сооружений, благоустройство территории и иных необходимых мероприятий.

Проект зоны санитарной охраны централизованной системы питьевого водоснабжения разрабатывается с учетом перспектив ее развития.

5. Проект зоны санитарной охраны централизованной системы питьевого водоснабжения согласовывается с органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора, специально уполномоченными государственными органами управления использованием и охраной водного фонда, использованием и охраной недр (при использовании подземных вод), и органами местного самоуправления.

Проекты зон санитарной охраны централизованных систем питьевого водоснабжения утверждаются исполнительными органами государственной власти субъектов Российской Федерации или органами местного самоуправления при наличии санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии их установленным требованиям.

6. Контроль за соблюдением режима зон санитарной охраны централизованных систем питьевого водоснабжения осуществляется органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора, исполнительными органами государственной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления.

Лица, эксплуатирующие централизованные системы питьевого водоснабжения, обязаны осуществлять производственный контроль за соблюдением режима зон санитарной охраны.

7. Мероприятия по ликвидации загрязнения земель, поверхностных и подземных источников питьевого водоснабжения во втором и третьем поясах зон санитарной охраны, а также в пределах санитарно-защитных полос выполняются за счет средств лиц, хозяйственная и иная деятельность которых явилась причиной этих загрязнений.

8. Зоны санитарной охраны водных объектов, используемых в качестве источников питьевого водоснабжения, устанавливаются в соответствии с водным законодательством Российской Федерации и законодательством Российской Федерации о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения.

Мероприятия по санитарной охране водозабора.

Водозабор должен иметь зону санитарной охраны, а проект ее и санитарные мероприятия, проводимые в зоне, должны быть согласованы с органами санитарно-эпидемиологической службы.

В первом поясе - зоне строгого режима размещают все водозаборные сооружения. Здесь запрещаются все виды строительства, проживание людей, купание, выпас скота, рыбная ловля и другие виды занятий. Первый пояс зоны должен иметь военизированную охрану, его границы устанавливают в зависимости от местных санитарно-топографических и гидрогеологических условий, но не менее:

- 200 м от водозабора вверх по течению реки;

- 100 м вниз по течению;

- 100 м от уреза воды при наивысшем уровне по прилегающему к водозабору берегу;

- вся акватория водоема и 50 м на противоположном берегу при ширине реки до 100 м;

- 100 м акватории при ширине реки больше 100 м.

Границы второго пояса - пояса ограничений устанавливают с учетом возможного загрязнения водоема стойкими химическими веществами и другими видами загрязнений. Границы второго пояса должны обеспечивать качество воды в источнике согласно ГОСТ 2761-74 «Качество воды в источнике водоснабжения». Такие границы устанавливают:

- вверх по течению, исходя из пробега воды от границ пояса до водозабора при расходе 95%-ной обеспеченности в течение 3…5 суток, но не менее одного километра в проточном водоеме и один километр в обе стороны в непроточном водоеме;

- вниз по течению не менее 250 м;

- боковые границы по водоразделу.

водозабор сооружение береговой

5. Методы производства работ при строительстве водозабора

Для производства работ на месте установки колодца в сторону источника отсыпают из грунта полуостров, ограждают его двойным шпунтовым рядом и на нем сооружают колодец. После завершения работ грунт удаляют экватором.

Береговой колодец выполняют опускным методом на месте установки колодца отрывают котлован, на 0,5 м не доходя до водоносных грунтов. В этом котловане сначала собирают нож и монтируют железобетонные стены колодца на половину высоты колодца опалубки. После достижения бетоном необходимой прочности начинают разрабатывать грунт внутри колодца, который по мере удаления из него земли, погружается под действием собственного веса.

Далее бетонируют и погружают таким же способом вторую половину колодца до заданной глубины и приступают к устройству днища. Сначала делают щебеночную подготовку, укладывают бетон, после твердения устанавливают арматуру и производят бетонирование днища.

После завершения работ по созданию водозабора насыпанный в полуостров грунт удаляют экскаватором.



Заключение

В ходе курсового проектирования было запроектировано водозаборное сооружение берегового типа, которое состоит из водоприемного колодца, совмещенного с насосной станцией I подъема. В ходе работы были определены размеры окон, решеток и сеток. Также была изучена технологическая схема водозаборного сооружения.



Библиографический список

1. Требования безопасности при эксплуатации водозаборных сооружений - ПОСТАНОВЛЕНИЕ Минтруда РФ от 16.08.2002 №61

2. Абрамов Н.Н. Водоснабжение: учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Стройиздат, 1982. - 440 с., ил.

3. Карасев Б.В. Насосные и воздуходувные станции: учебное издание, Минск «Вышэйшая школа» 1990 - 326 с.

4. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

5. Ф.А. Шевелев, А.Ф. Шевелев. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. М. Стройиздат. 1984 г.

Размещено на Allbest.ru

...