Проектирование водозаборных скважин
МИНИСТЕРСТВО
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
ФГОУ
ВПО ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ
АГРАРНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
ИНСТИТУТ
Кафедра
Водного хозяйства
КУРСОВОЙ
ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ВОДОЗАБОРНЫЕ
СООРУЖЕНИЯ»
Петренко А.А.
Благовещенск 2011 г
СОДЕРЖАНИЕ
Исходные данные
Введение
- Организация
зон санитарной охраны источников водоснабжения
- Расчет поверхностного руслового водозабора
- Проектирование
водозаборных скважин
Список
использованной литературы
Исходные данные
Расчетный суточный расход Q сут. мах, м3/сут:
Русловой водозабор – 2800
Подземный водозабор – 700
Объем сборного резервуара, м3 - 600
Противопожарный объем, м3 - 200
Свободный напор в точке присоединения водовода к сети Н, м – 14
Пожарный напор Н пож, м – 18
Минимальный расход воды в реке, Qр, м3/с – 17
Уровни воды в реке, м:
УНВ – 95
УВВ – 97
Толщина льда, t, м – 0,7
Мутность воды, m, мг/л – 400
Скорость реки, v, м/с:
При УНВ – 0,5
При УВВ – 0,9
Средневзвешенная гидравлическая крупность взвесей, u, м/с – 0,006
Средневзвешенный диаметр промывных частиц песка, d, мм – 0,1
Мах диаметр
отложений на дне в смеси, в
количестве не более 10%d10, мм – 0,7
ВВЕДЕНИЕ
Водозаборное сооружение это гидротехническое сооружение, осуществляющее забор воды из источника водоснабжения, ее предварительную очистку и подачу на очистные сооружения или в водопроводную сеть, если качество воды удовлетворяет потребителя, в заданном количестве и надлежащего качества в соответствии с графиком водопотребления. При этом надежный водоотбор должен производиться с соблюдением требований по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов.
Рациональное использование природных водных ресурсов и охрана окружающей среды были и остаются одной из важнейших задач. В настоящее время водные ресурсы нашей страны взяты под защиту государства, и их использование регламентируется статьями водного законодательства. Действующими системами ГОСТов в этой области должны руководствоваться все организации, деятельность которых так или иначе связана с использованием воды или ее очисткой.
При проектировании водозаборных сооружений необходимо предусматривать прогрессивные технические решения, механизацию и автоматизацию технологических процессов.
Курсовая
работа «Водозаборные сооружения из
подземных и поверхностных вод»
являются составной частью дипломной
работы по системе водоснабжения
населенного пункта. Целью работы
является получение студентами практических
навыков решения инженерно-
- Организация зон санитарной охраны источников водоснабжения
Санитарная охрана источников питьевого водоснабжения осуществляется путем организации на водосборных бассейнах зон санитарной охраны. Зона санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения представляет собой специально выделенную территорию, охватывающую используемый водоем и частично бассейн его питания. На этой территории устанавливается режим, обеспечивающий надежную защиту источника водоснабжения от загрязнения и сохранение требуемых качеств воды.
Проект зоны санитарной охраны представляет неотъемлемую часть каждого проекта водоснабжения, без которой он не может быть утвержден. Проект должен содержать установление границ зоны санитарной охраны, перечень мероприятий по санитарному оздоровлению территории зоны и согласовываться с органами Государственного санитарного надзора.
Зона санитарной охраны источника водоснабжения включает в себя три пояса, имеющие установленные границы. Территория первого пояса по возможности окружается зелеными насаждениями. На территории запрещаются проживание людей и все виды строительства кроме расширения головных водопроводных сооружений.
Зоны санитарной охраны поверхностных источников: первый пояс "строгого режима", второй и третий пояса - зона ограничения.
1-ый пояс включает место забора воды, территорию головных водозаборных сооружений, территорию по обе стороны реки. В первом поясе—зоне строгого режима размещают все водозаборные сооружения. Здесь запрещаются все виды строительства, проживание людей, в том числе работающих на водопроводе, 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.
2-ой и 3-ий пояса включают источник водоснабжения, бассейн питания источника.
Граница второго пояса – территория от водозабора вверх по течению, расположенная на расстоянии, достаточном для самоочищения воды от сбрасываемых в нее загрязнений; вниз по течению не менее 250 м. Боковые границы устанавливают исходя из рельефа местности от уреза воды (при максимальном уровне воды в реке).
Границы второго пояса - пояса ограничений устанавливают с учетом возможного загрязнения водоема стойкими химическими веществами и другими видами загрязнений. Хозяйственно-бытовые и другие виды стоков, выпускаемые в открытые водоемы, должны иметь повышенную степень очистки.
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% - й обеспеченности в течение 3...5 сут., но не менее 1 км в проточном водоеме и 1 км в обе стороны в боковые границы - по водоразделу.
В границах прибрежной полосы водоема на расстоянии не менее 300 м от уреза воды запрещаются применение ядохимикатов, органических и минеральных удобрений, авиахимическая обработка, животноводческие фермы располагают не ближе чем на 500 м от линии уреза при наивысшем уровне воды.
Выбор места водозабора должен основываться технико-экономическими расчетами, сопоставлением различных вариантов.
Границы поясов водохранилищ и озер.
Первый пояс - по акватории во всех направлениях - не менее 100 м. Территория по прилегающему к водозабору берегу не менее 100 м от линии уреза воды (при нормальном уровне воды).
Второй
пояс - по акватории (включая притоки)
от водозабора во всех направлениях на
расстоянии 3 км при количестве ветров
до 10% в сторону водозабора и 5 км при количестве
ветров более 10%. Боковые границы от уреза
воды (при нормальном уровне воды) такие
же, как и для рек. Третий
пояс - такие же, как и для второго пояса,
вверх и вниз по течению реки и во все стороны
по акватории водохранилища. Боковые по
водоразделу не более трех км. В пределах
второго, третьего поясов вводится ряд
ограничений в хозяйственную деятельность
людей, которая может оказать влияние
на качество воды источника водоснабжения.
При наличии судоходства на реках в границы
второго пояса включается акватория, прилегающая
к водозабору в пределах фарватера.
- Расчет поверхностного руслового водозабора
Конструирование оголовка и расчет входных отверстий.
Русловый водозабор состоит из приемного оголовка, самотечной линии и берегового приемного колодца.
Принимаем оголовок незащищенного типа, так как река несудоходна и не используется для лесосплава. Согласно СНиП 2.04.02-84 верх оголовка должен размещаться ниже кромки льда не менее чем на 0,2 м, а низ должен быть выше дна водоема не менее чем на 0,5 м.
Водоприемник устраиваем в виде наклонного стояка с воронкой (раструбом). Входные отверстия воронок располагаем по течению реки и перекрываем сороудерживающими решетками.
Площадь входных отверстий (м ) водоприемников определяем, исходя из скорости входа воды с учетом стеснения сороудерживающими решетками от засорения, по формуле
,
где 1,2 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий; qpaсч - расчетный расход одной секции, одного трубопровода, м3/с;
,
где а - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водопровода, принимаем ά = 1,09 ... 1,1;
Qmax.суг - максимальный суточный расход, м/сут;
Ti - продолжительность работы насосной станции I подъема, принимаем круглосуточную: Ti = 24;
vвх - скорость входа воды в водоприемные отверстия, принимаем vвх = 0,15 м/с (по СНиП 2.04.02-84 vвх = 0,1… 0,3 м/с);
К - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки; К=(а + с)/а,
(а - расстояние между стержнями в свету, 30-50мм;
с - толщина стержней, 6-12мм).
,
Диаметр входной воронки
.
Принимаем
стандартную решетку с
Скорость входа равна
Расчет самотечных линий. Исходя из надежности работы водозабора, принимаем водовод из двух самотечных линий, проложенных с обратным уклоном из стальных труб. Стальные трубы хорошо сопротивляются ударам плавающих предметов и не разрушаются при образовании под ними местных временных промоин.
Расчет самотечной линии заключается в определении диаметра водовода и потерь напора в нем, исходя из следующих требований: скорость течения воды в трубе должна быть не менее скорости течения в реке при УНВ vреки = 0,8 м/с и не менее незаиляющей скорости 0,7 м/с.
Примем для расчета vрасч = 0,7v/c, тогда площадь поперечного сечения
самотечных труб
приравниваем
Fсам. .= q рас/ vрасч
откуда диаметр самотечных труб(м)
Принимаем стандартный диаметр, округляя полученный по расчету в меньшую сторону, 170мм = 150мм, проверяем скорость в трубе
Потери напора в самотечных линиях при УНВ (работе в межень).
Потери напора определяют как сумму потерь на местные сопротивления ∑hмест, поскольку при малой длине трубопровода (самотечных труб) они составляют значительную величину, и потерь напора по длине hдл
,
,
где h1 - потери напора в решетке (на входе), принимают h1 = 0,1 м;
h2 - потери на вход;
,
где ζ - коэффициент гидравлического сопротивления при входе в раструб; ζ= 0,1;
hз - потери напора в фасонных частях (тройнике) и арматуре (задвижке) на самотечных линиях;
,
h4- потери напора на выходе (на вход в колодец);
hдл - потери напора по длине, определяют при работе двух линий самотечных труб;
,
Потери напора при аварийной работе водозабора в период отключения одной линии при УНВ.
Согласно СНиП 2.04.02-84 при аварийной работе должен быть подан расход не менее 70% расчетного расхода водозабора.
.
А потери напора:
;
h1=0,1м;
Потери напора при пропуске расчетного расхода водозабора по одной линии в паводок (при УВВ).
Скорость в самотечной линии должна быть больше, чем скорость в реке vреки при УВВ.
А потери напора:
;
h1=0,1м;
Промывка самотечных труб
При эксплуатации не исключено засорение входных решеток и труб. Для удаления сора и наносов их промывают обратным током воды. Воду на промывку подают по нагнетательной линии от насосной станции.
Скорость промывной воды
,
где А - коэффициент, согласно СНиП А = 7,5-10, принимаем А = 8; D -диаметр самотечной линии, м; d - диаметр промывных частиц, мм.
.
Расход промывной воды:
Определение размеров берегового колодца по высоте.
Между приемным и всасывающим отделениями устанавливают плоскую съемную сетку, размеры которой определяют по скорости vс прохода воды через ячейки в свету (принимают не более 0,4 м/с при отсутствии внешних рыбозаградителей)
.
Зная расход, скорость и определив коэффициент, учитывающий стеснение входа стержнями решеток,
,
где а - расстояние между проволоками сетки, примем 2 мм; с - диаметр проволоки; с = 1 -1,5 мм, примем с =1 мм;
Вычислим
Принимаем сетку размером 800x800 мм, тогда скорость входа
.
Проверим скорость прохождения воды при отключении одной линии самотечных труб (при аварии)
.
Следовательно,
сетка выбрана правильно.
Определение уровней воды в береговом колодце.
В межень (УНВ) при работе двух линий
В межень при аварийной работе одной линии
В паводок при работе одной линии
Отметки уровней воды в отделении всасывающих линий принимают ниже, чем в приемном, на 0,1 м
;
;
Отметка пола берегового колодца
.
Отметка выхода самотечных труб в приемное отделение берегового колодца должна быть ниже наинизшего уровня воды в нем не менее чем на 0,3 м
.
Глубина прокладки самотечных линий в пределах берега должна быть ниже глубины промерзания, которая принята Нпр. = 1,6м, поэтому отметку заложения трубы изменяем, опустив трубы на 0,64 м
.
Верх сетки устанавливают на 10 см ниже минимального уровня воды во всасывающем отделении, поэтому
.
Нижнее основание будет ниже на высоту сетки Рс = 0,8 м на отметке
.
Отметка дна колодца на 0,5 м ниже
,
где 0,5 - высота порога между приемным и всасывающим отделением, который устраивают для предотвращения попадания песка и ила во всасывающее отделение колодца, м.
По условиям монтажа оборудования допускается округление отметок, поэтому делаем уточнения: z8 = 93,38 м; z7 = 93,88 м; z6= 94,68 м.
Для удаления песка и ила из первого отделения береговой колодец периодически промывают при помощи эжекторной установки, работающей от напорной линии насосной станции I подъема.
Определение размеров берегового колодца.
Размеры колодца в плане находят из условия размещения оборудования в приемных и всасывающих секциях (отделениях). Диаметр самотечных труб, тин и размеры промывного оборудования определены выше. Находим диаметры всасывающих труб и связанного с ними оборудования.
Диаметр всасывающей линии определим по расчетному расходу одной секции и скорости во всасывающей трубе vвс
.
Принимаем vвс =1,5 м/с (vвс-1,2 -2 м/с), тогда
Принимаем полученный диаметр dBC = 150 мм. Находим диаметр воронки на концах всасывающих труб
.
Расстояние от дна колодца до сетки на концах всасывающих труб должно быть не менее 2DBop = 0,4 м.
Расстояние от дна колодца до раструба всасывающей трубы принимаем 1м.
Заглубление воронки под уровень должно быть не менее DBop.
Из
условия монтажа оборудования и
эксплуатации назначаем диаметр
колодца 4 м, толщину стенок 25 см.
Определение отметок воды в подземных резервуарах
Для
составления высотной схемы и
определения напора насосов насосной
станции II подъема необходимо знать отметки
расчетных уровней воды в резервуарах.
Из условий надежности работы принимаем
два подземных резервуара, круглых в плане,
объемом каждый W=600 м =
πD2H/4, глубина воды Н = 3 м.
Диаметр резервуара
Отметку земли у резервуаров берут из плана.
Отметки воды:
;
;
Составление высотной схемы сооружений.
Высотная схема - это графическое изображение в профиле всех сооружений с взаимной увязкой высоты их расположения на местности.
Высотную схему составляем в соответствии с принятой схемой водоснабжения. Отметки поверхности земли принимаем с плана, а отметки воды в сооружениях - в соответствии с расчетами.
Отметку воды в смесителе принимаем выше отметки земли у очистной станции Zос на 4 - 4,5 м
.
Отметка воды в водонапорной башне при хозяйственной работе
.
Во время пожара:
Расчет насосной станции I подъема.
Насосную станцию I подъема размещаем в 30 м от берегового колодца на отметке 99 м, в ней предусматриваем рабочие и резервные насосы, которые подают воду на очистные сооружения. Так как сооружения относятся ко II классу, принимаем несколько (два) рабочих насоса и один резервный.
Подача насосной станции (м3/с) равна расчетному расходу водозабора
,
где Ti - время работы насосной станции I подъема, Ti = 24 ч.
.
