Проектирование водоотведящих сетей населённого пункта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО                             ОБРАЗОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ННГАСУ) 
 

Факультет инженерно - экологических систем и  сооружений 
 

Кафедра водоснабжения и водоотведения 
 
 
 

Курсовой  проект

По дисциплине:

На  тему:

«Проектирование водоотведящих сетей населённого пункта» 

Пояснительная записка 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

Студент 4 курса, гр.434                                               Нечитайло О.Е. 
 

Руководитель:                                                                     Малинина В.В. 
 
 

                                    Нижний Новгород - 2011

                                   СОДЕРЖАНИЕ

1.Исходные данные……………………………………………..3                                                                              

2.Назначение водозаборных сооружений и характеристика места водозабора………………………………………………...3

3.Обоснование выбора принципиальной схемы водозаборных  сооружений……………………………………………………...4                                                 

4.Гидравлические расчеты

4.1.Определение  расчетных расходов………………………....5

4.2.Выбор типа  оголовка, определение размеров  входных окон, подбор решеток………………………………………………….6

4.3.Определение  минимальной глубины в месте  расположения 

оголовка………………………………………………………….6

4.4.Проектирование  и расчет самотечных водоводов,  определение их длины…………………………………………..7

5. Проектирование  берегового колодца……………………….10

6. Оборудование  водозаборного сооружения…………………14

7. Подбор подъёмно - транспортного оборудования…………15

8. Расчёт высоты  наземного павильона………………………..16

9. Определение  отметки оси насоса НС-I.

 Подбор  марки насоса…………………………………………..17

10 Выбор способа  производства работ………………………..19

11. Зона санитарной  охраны водозаборных сооружений…….20

Список литературы………………………………………………24 
 
 
 
 
 
 

1. Исходные  данные

Исходные данные представлены в задании на проектирование. 
 

2. Назначение  водозаборных сооружений и характеристика места водозаборов

Комплекс  её очистке и подачи воды под необходимым  напором на комплекс очистных сооружений. Кроме этого водозаборные сооружения защищают систему водоснабжения  от попадания в неё сора, шуги, молоди рыбы, донных наносов.

В соответствии с ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного  хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования  и правила выбора», в качестве водного источника принята река. Расход воды в реке 800 м³/с достаточен для обеспечения заданной производительности водозаборных сооружений.

 С целью  защиты водозабора от загрязнений,  поступающих в реку, сбросов с  территории населённых пунктов  створ водозабора располагается  на расстоянии 1,5 км., выше населённого пункта, что удовлетворяет санитарным требованиям.

 Местные условия допускают создание у водозаборного сооружения зон санитарной охраны.

Во избежание  занесения водоприёмника речными  наносами, расположение его принято  у вогнутого берега, перед поворотом  русла реки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Обоснование выбора принципиальной схемы водозаборных сооружений.

Согласно указаниям  пункта 4.4 СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение, наружные сети и сооружения», требуемая категория надёжности водоснабжения-I категория.

Согласно табл.12 СНиП 2.04.02-84*, условия забора воды из источника-топографические, гидрологические  и гидрогеологические, являются приемлемыми  для строительства и эксплуатации сооружений. принимаем к проектированию русловое водозаборное сооружение, т.к. производительность небольшая, амплитуда колебания уровней воды до 6 м и берег пологий. В состав водозаборных сооружений входит:

• оголовок(русловой, затопленный водоприёмник);
• самотечная линия;
• береговой колодец.

Оголовок располагается на расстоянии 50м от берегового                  колодца. Поскольку река судоходная, во избежание повреждения оголовка якорями судов, принимаем оголовок, представляющий собой массив, сооруженный подводным бетонированием в металлическом кожухе. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Гидравлический  расчёт.

1. Определение расчётных расходов

На водопроводной  очистной станции в технологии водоподготовки предусматривается повторное использование  промывной воды, после промывки фильтров. В соответствии с рекомендациями пункта 6.6. СНиП 2.04.02-84*, расход воды на собственные  нужды станции первого подъёма  и очистных сооружений, принимают  в количестве 4% от количества воды, подаваемой потребителю, тогда полная суточная производительность водозаборных сооружений составит: 

,м³/сут, где                                                                 (1) 

-суточная полезная производительность

,м³/сут 

, м³/ч                                                                                              (2)

, м³/ч

      Гидравлический  расчёт всех элементов водозабора производят на 2 возможных случая: нормальный, когда  все секции сооружения работают, аварийный (форсированный), когда 1 секция выключена

( на ремонт, промывку). В целях обеспечения надежности и бесперебойности подачи воды предусматриваются 2 секции водоприёмника.

   При нормальном режиме расчетный расход для каждой секции составит:

                                                                                                   (3) 

                                          =0,482 м³/с  

   При аварийном режиме:

                                                                                              (4)   

                                                 =0,963 м³/с        

где k- коэффициент, допускающий временное снижение количества воды, подаваемое потребителю;

       n- количество секций.

   Согласно  п.5 [1]  для водозаборов I категории k=1,0 
 

   4.2.Выбор типа оголовка, определение размеров входных окон, подбор решеток.

   Так как река судоходная, в качестве головной части водопроводных сооружений принят железобетонный оголовок.

   Выбор типа оголовка выполнен в соответствии с типовым проектом.

   Требуемая площадь водопроводных отверстий  определяется по формуле:

                                                                                             (5)

где - расчетный расход на 1 секцию;

      - коэффициент. Учитывающий стеснение живого сечения потока

                                                                                                              (6)

      а- расстояние между стержнями в свету а=5 см;

      с- толщина стержня с=1 см;

      - скорость втекания воды в водопроводные отверстия. Зависит от скорости движения воды в реке и от требований рыбозащиты, предъявляемых к источнику водоснабжения.

   Так как скорость течения реки до 0,4 м/с, то принимаем  воды в отверстие с учетом требований рыбозащиты 0,1 м/с, что отвечает рекомендациям п. 5.94 [1].          

                                                                               (7)

   Согласно [2] принимаем габаритные размеры решетки 2000 ^x 2500  с площадью живого сечения решетки 4,16 м², массой  585 кг.

   В процессе эксплуатации водозабора решетки  очищаются обратным током воды с  повышенной скоростью во время промывки самотечных труб и при необходимости  граблями с лодки.

   4.3.Определение  минимальной глубины в месте  расположения оголовка.

   Согласно [1] высота порога, т.е. расстояние от дна  реки до низа решетки, принимается не менее 0,5м, а расстояние от верхней  кромки льда до верха оголовка - не менее 0,2м. Плотность льда в среднем  составляет 0,92, реально около 0,9 толщины  льда находится под водой.

   Минимальная глубина в месте расположения оголовка для летнего периода определяется по зависимости:

                                                      (8)

где - высота порога;

     - высота решетки;

     – забрало, расстояние от верха водоприёмного отверстия до минимального уровня воды 

  Рис. 1. Схема определения минимальной  глубины в месте расположения оголовка 

   4.4.Проектирование  и расчет самотечных водоводов,  определение их длины.

   От  оголовка вода транспортируется к береговому колодцу по двум самотечным линиям.

   Протяженность их принимается в соответствии с  условиями забора воды из реки, профилем дна реки и качеством воды в  створе водозабора, рассчитанной минимальной  глубиной в месте расположения оголовка и площадкой строительства берегового колодца.

   Согласно  п.14.1. [1] площадку строительства берегового колодца (пол наземного павильона) принимаем за отметку 0, т.е. на один метр (не менее 0,5м) выше максимального уровня воды расчетной обеспеченности.

   Рис.4.1. Расчётная схема для определения  длины самотечных линий. 

   К проектированию принимаем трубы  ГОСТ 107.04-91 с весьма усиленной изоляцией  d=800  мм и со скоростью движения  V=0,954м/с.

   Самотечные  водоводы укладывают без резких поворотов, вызывающих отложение наносов, льда, шуги и увеличивающих потери напора в трубах, и, как следствие, заглубление  берегового колодца.

   Трубопроводы  в реке должны быть защищены от подмыва  речным потоком, истирания донными  наносами и повреждения якорями. С этой целью их заглубляют ниже дна реки на 1,0м, на судоходных реках  на 0,8-1,5м. Траншея, в которую уложен трубопровод, сверху укрепляется каменной наброской.

   Скорости  в самотечных трубопроводах проверяются: на незаиляемость транспортируемыми по трубе мелкими наносами в количестве

   , имеющими средневзвешенную  гидравлическую крупность  , - по формуле А.С.Образовского

                                                                                 (9) 

где u- скорость выпадения частиц взвеси, u=0,07v

   т.к. , то

выпадение взвеси в самотечных линиях наблюдаться не будет.

С целью предотвращения отложения в трубах в паводок( при повышенной мутности и высоких уровнях воды в реке или при аварийном отключении одного водовода) возможен пропуск всего расхода по одной самотечной линии.

При л/с и D=800мм,V=1,896 м/с,

Потери напора при движении воды по двум самотечным линиям:

                                                  h = h_л + h_м +h_р ,м                                                       (10)

                                                h_л = i · l, м                                                            (11)    

                                             h_м=, м                                                            (12) 

- для сужающего  перехода  ₁ = 0,25;

- для двух  сварных отводов под углом  45⁰ ₂ = 0,9;

- для тройника в прямом направлении ₃ = 0,1;

- для задвижки  ₄ = 0,1;

- для выхода  из трубы в резервуар под уровень ₅ = 1.

∑ = 2,35,

h_л = 0,001328 ·50=0,0664 , м    

 h_м=,м

 Общая сумма потерь напора при движении по двум самотечным линиям составит:

 h = 0,0664 + 0,109 +0,03=0,21 м                                                     

      При поступлении воды в береговой  колодец по одной самотечной линии  потери напора составят: 

                                                  ∑ h_л^ав = i^ав ∙ L_с  ,                                               (13)

∑ h_л^ав = 0,005113· 50 = 0,25565 м.

                                            h_м=, м                                                           (14)

                                            h_м=, м                                                          

      Суммарные потери напора при работе в аварийном  режиме и движении воды по одной  самотечной линии составят: 

                           h^ав = 0,25565 + 0,431 + 0,06=0,75, м                                   (15) 
 

5. Проектирование  берегового колодца

В соответствии с конструкцией водозабора и его  производительностью принимаем  за основу типовой проект комплекса  водозаборных сооружений ТП №901-1-7/80 при  производительности q=963 л/с, D=7,5 м.

Уровни воды в приемной камере перед сороудерживающей сеткой определяем при нормальном и  аварийном режимах. Диктующими в  береговом колодце являются СВУВ и СНУВ. В паводок при работе двух самотечных камер отметка уровня воды в приёмной камере:

                                               Z₁ = СВУВ - h, м                                               (16)   

Z₁ = 100 – 0,21 = 99,79 м

Отметка наинизшего уровня воды в водоприёмной камере в период отключения одной из самотечной линии на ремонт или промывку при горизонте низших вод: 

                                              Z₂ = СНУВ - , м                                               (17)   

Z₂ = 95 – 0,75 = 94,25 м

Береговой колодец  запроектирован из железобетона круглым в плане, с внутренним диаметром d=7,5м. Этот диаметр применим, исходя из условий размещения в колодцах труб, задвижек, лестниц, устройств для удаления осадка и возможности их обслуживания и ремонта.

В целях обеспечения  надёжности работы предусмотренно секционирование берегового колодца продольной перегородкой. Колодец делится поперечной вертикальной перегородкой на водоприемную и всасывающую камеры.

Для задержания мелких взвешенных и плавающих тел  окна в перегородке, перекрываются  сороудерживающими сетками. Промывка сеток производится при достижении препада уровня воды до и после сеток в пределах 20 см. 

Рис. 3. Расчетная  схема берегового колодца

Отметки уровней  воды во всасывающем отделении при  работе двух самотечных линий: 

                                          Z₃ = Z₁ - h_с  ,                                                         (18)   

Z₃ = 99,79 – 0,2 = 99,59 м

При аварийном  режиме при СНУВ:

                                             Z₄ = Z₂ - h_c  ,                                                             (19)      Z₄ = 94,25 – 0,2 = 94,05 м.

Площадь сороудерживающих сеток определяем по формуле:

                                                                                                 (20)                            

                                                                                                          (21)                                                                                   

а-расстояние между  стержнями в свету а=0,35 см,

с-толщина стержней с=0,1 см

Сетки выполняются  из нержавеющей стали или цветного металла. Для предотвращения её разрыва  давлением воды под ней предусматривается  подложка из проволоки d=4-5 мм, с ячейками 20×20 см. скорость движения воды в отверстиях сетки =0,2-0,4 м/с.

По табл. 1.3. справочника  Москвитина подбираем в каждой секции по 2 сетки, шириной 1250 мм, высотой 2000 мм, массой 119 кг.

Отметку верха  сеток принимаем на 0,5 м ниже наинизшего уровня воды в приёмной камере: 

                                          Z₅ = Z₂ – 0,5, м                                                        (22)   

Z₅ = 94,25– 0,5 = 93,75 м

Низший край сеток принимается на уровне:

                                          Z₇ = Z₅ - H_с , м                                                        (23)   

Z₇ = 93,75 – 2,0 = 91,25м

     В  водоприемной камере предусматриваем  приямок для сползания осадка, образованного выпавшей из воды  взвесью. Дно колодца выполняем  с уклоном i =0,05 к приямку, глубину которого принимаем 0,2 м.

Наивысшая отметка  дна берегового колодца во всасывающей  камере составит:

                                                      Z₈ = Z₇ + , м                                            (24)

Z₈ = 91,25 + , м                                                                                                 

Отметка дна  берегового колодца в водоприёмной камере:

                                                       Z₆ = Z₇ - , м                                             (25)   

Z₆ = 91,25 - , м                                                                                                 

Отметку верха  самотечных труб принимаем на 0,6 м  ниже наинизшего уровня воды в водопроводной камере:

                                                     Z₉ = Z₂ -0,6, м                                         (26)   

Z₉ = 94,25-0,6, м    

Отметку пола служебного павильона принимаем на 1 м выше СВУВ в реке:

                                                      Z₁₀ = СВУВ +1,0, м                                        (27)   

Z₁₀ = 100+1, м    

Отметка ж/б днища с учётом глубины приямка:

                                                      Z₁₁ = Z₆ -0,2, м                                        (28)   

Z₁₁ = 91,03-0,2,83 м    

Следовательно глубина берегового колодца составит:

                                                 Н_БК = Z₁₀ - Z₁₁, м                                           (29)   

Н_БК =101-90,83=10,17, м

Принимаем Н_БК =10м

Минимальная глубина  воды во всасывающей камере равна:

                                             hвс = z₄ – z_8, м                                                   (30)    

 hвс = 94,05 – 91,44=2,61_, м  

    Размеры всасывающей камеры приняты исходя из обеспечения благополучных условий прохода воды к всасывающим трубопроводам и режимам отбора.

Диаметр всасывающего трубопровода НС-I принят в соответствии с табл. 33 СНиП, Dвс=800 мм

Для уменьшения скорости входа воды во всасывающий  трубопровод, концевая его часть  оформляется в виде раструба с  углом 7-10°. При этом диаметр раструба принимается:

 D_p = 1,5*D_вс, где                                                                                           (31)      

 D_вс – диаметр всасывающей линии

 D_p – диаметр раструба

 D_p = 1,5*0,6=0,9м

  Рис. 4. Расчетная схема устройства всасывающих  линий

Минимальная величина заглубления труб под уровень  воды во всасывающей камере h₁ определится, исходя из условий недопущения образования воронок, способствующих засасыванию воздуха во всасывающие трубопроводы.

 h₁ ≥ 2*D_p = 2*0,9 = 1,8м                                                                         (32)    

 h₁=1,8м

 Во  избежание подсоса отложившихся на дне осадков, вход во всасывающую трубу предусматриваем над днищем камеры на высоте

 h₂ ≥ 0,8* D_p = 0,8*0,9 = 0,72

       h₂ =0,72м

h₁₊ h₂₌ 2,52 ≥0,5 м 
 
 
 
 

   6. Оборудование водозаборного сооружения. 

   Колодец сооружается спускным способом с  водоотливом. Он оборудован системой обратной и импульсной промывкой сороудерживающих решеток  оголовка и самотечных линий, а также предусмотрена подача воды от напорных водоводов НС-II подъема для промывки сеток и удаления осадка.