Водозаборные сооружения из поверхностного источника

 

Министерство образования и  науки, молодежи и спорта Украины

Одесская Государственная Академия Строительства и Архитектуры

 

Кафедра водоснабжения

 

 

Курсовой проект

 

 

Часть 1

 

 

«Водозаборные сооружения из поверхностного источника»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Ст.гр.ВВ-482

Кобилянская А.С

Проверила:

Гуринчик Н.А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одесса 2012

 

 

 

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………………….3

1. Русловой водозабор с насосами марки Д………………………………………………….4

1.1. Технологическая часть……………………………………………………………………4

1.1.1. Оценка условий работы водозабора, выбор типа и состава водозабора…………4

1.1.2. Подбор типового проекта……………………………………………………………….4

1.1.3. Оголовок и самотечные линии……………………………………………………...…4

1.1.4. Береговой колодец……………………………………………………………………….4

1.2. Технологический расчет…………………………………………………………………..5

1.2.1. Проектирование оголовка и подающих линий………………………………………6

1.2.2. Проектирование берегового колодца и насосной станции…………………………7

1.3. Список использованной литературы…………………………………………………..10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Для водоснабжения большинства  населенных пунктов и промышленных предприятий используются поверхностные  источники: реки, озера, водохранилища. Забор воды из источника водоснабжения  и подача ее на очистные сооружения или непосредственно в сеть потребителя осуществляется с помощью водозаборных сооружений, состоящих из водоприемных устройств и насосных станций.

Проектирование и строительство  водозаборных сооружений является очень  ответственным. От правильности принятых решений в большей степени зависит бесперебойность водоснабжения потребителей, потому проектирование водозаборов производят на основании многолетних гидрологических данных или специальных гидрологических изысканий, а также на основании материалов геологических, гидрогеологических данных или специальных гидрологических изысканий, а также на основании материалов геологических, гидрогеологических и топографических изысканий.

Ошибки в проектировании водозаборных сооружений могут привести к снижению их защитных функций, в результате чего в систему могут попасть различные наносы, сор, шуга, молодь рыбы и т.п. Это, в свою очередь, увеличивает грязевую нагрузку на очистные сооружения, снижает эффективность их работы, ухудшает качество очищенной воды. В связи с этим водозаборные сооружения во многом определяют экономические показатели всей системы водоснабжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Русловой водозабор с насосами марки Д

 

Исходные данные для проектирования:

1.Производительность водозабора 0,3 м3/сут.

2.Категория надёжности подачи – 2.

3.Водозабор расположен в  Днепропетровской области.

4.Продольный профиль по створу водозабора предоставлен на рис.1.

5.Отметки уровней воды:

-максимального – 135 м ;

-минимального – 131 м ;

- ледостава – 131,3м.

6.Высота волны – 1,0 м.

7.Рыбозащита требуется.

8.Насосная станция 1-го подъема подает воду на площадку очистных сооружений с отметками 151 м, расположенную на расстоянии 7000 м от водозабора.

 

1.1. Технологическая часть

1.1.1. Оценка условий работы водозабора, выбор типа и состава водозабора

Условия забора воды из источника оцениваются ,как легкие, категория подачи воды –2. Принят комплекс водозаборных сооружений раздельного типа в составе руслового затопленного оголовка, самотечных линий, водоприемно-сеточного колодца с насосной станцией 1-го подьема, т.к. у берега отсутствуют достаточные глубины, амплитуда колебаний уровня небольшая(5м), а производительность водозабора малая (до 1 м3/с).

 

1.1.2. Подбор типового проекта

При разработке курсового проекта  использованы следующие проекты:

1.ТП-901-1-54.86 – Затопленный водоприемник бетонный односторонний с рыбозащитным устройствами производительностью 0,3-0,4 м3/с;

2.ТП-901-1-7/80 – Водоприемные береговые колодцы диаметром 7,5м производительностью 180-1000 л/с;

3.ТП-901-2-14/71 – Насосная станция полузаглебленная производительностью 500-700 л/с.

 

1.1.3. Оголовок и самотечные линии

 

Исходя из условий водозабора (производительность 0,3 м3/сут, легкие условия водозабора, толщина льда 0,5м, требования рыбозащиты) принят затопленный водоприемник бетонный односторонний с рыбозащитным устройствами с 6 окнами размером 2000х1100 мм. Скорость входа воды – 0,06 м/с.

Предусмотрены две самотечные стальные линии диаметром 500мм.

 

1.1.4. Береговой колодец

Водоприемный колодец принят круглым в плане диаметром 7,5м и глубиной 8,26 м по ТП 901-1-7/80. В приемном отделении колодца расположены задвижки самотечных линий, насос для удаления осадка. Во всасывающих камерах устанавливаются две плоские сетки 800*1000мм с лобово-внешним подводом воды.

В павильоне над колодцем находятся колонки управления задвижками, устройство для промывки сеток, подъемно-транспортное оборудование. Предусмотрена обратная и импульсная промывка самотечных линий и оголовка.

В насосной станции устанавливаются 3 насоса Д500-36 (2 рабочих, 1 резервный). Взаимное расположение элементов сооружений водозабора – см. рис.1.

 

1.2. Технологический расчет

1.2.1. Проектирование оголовка и подающих линий

При определении места расположения ,конструкции и тип водоприемного  оголовка руководствуются следующими факторами :

- производительностью водозаборных  сооружений ;

- качеством забираемой воды ;

- использованием реки для судоходства  и лесосплава ;

- шуголедовыми условиями ;

-наличием в потоке топляков, карчей и другого мусора ;

- требованиям к рыбозащите .

Раструбные и свайные оголовки применяются на небольших реках, не используемых для лесосплава и  судоходства с относительно легкими  природными условиями при малой (0,02 до 0,2 м3/с) производительности водозабора.

На реках с небольшими глубинами, средними природными условиями, наличием шуги при небольшой производительности водозабора( до 1 м3/с) применяют ряжевые головки. В практике водоснабжении ряжевые головки имели широкое распространение. Для хоз./пит. водопроводов в настоящее время их применяют реже, так как в период половодья в щелях ряжа застревают корни растений и другие загрязнения, подверженные гниению и влияющие на микробиологические показатели качества воды.

В условиях судоходных и  лесосплавных рек устраивают специальные  конструкции железобетонных и бетонных оголовков обтекаемой формы производительностью до 1,5 м3/с.

В последние годы широкое  применение нашли бетонные оголовки в металлической оболочке с пористыми  фильтрующими кассетами производительностью 0,44 – 4 м3/с.

Место расположения оголовка в русле реки определяется следующими условиями: низ водоприемных окон оголовка должен возвышаться га дном реки не мене чем на 0,5 м, верх оголовка – на расстоянии не менее чем на 0,2 м от нижней кромки льда и не менее 0,3 м ниже ложбины волны.

В отверстиях водоприемных оголовков или береговых колодцев располагают решетки либо пористые кассеты.

По ТП-901-1-54.86 принят двухсекционный оголовок. Необходимая площадь отверстий одной секции оголовка определена по формуле :

 

 

Где ω_бр – площадь отверстий (брутто) одной секции оголовка,м2 ; q- расчетный расход одной секции, м3/сек ; Vвт – допустимая скорость втекания воды в водоприемные отверстия решеток, кассет или сеток, м/с(при отсутствии требований к рыбозащите 0,1-0,3 м/с);

                                                                                (соответствует нормативным требованиям)

 

 

где - принятая площадь решеток по типовому проекту,м²(13,2м²)

 Кст  – стеснение отверстий стержнями  решеток или сеток :

 

 

 

 

- пористость фильтра , принимается для гравийно-щебеночных фильтров 0,3-0,5

По 901-1-54.86 площадь 6-ти окон размерами 2000х1100мм составляет 13,2 м². Площадь каждой секции – 6,25 м². Водоприемник оборудован рыбозащитными кассетами пористостью 0,5 м.

При аварии, когда отключают один самотечный водовод и две секции водоприемника на ремонт или промывку для водозаборных сооружений 1-й  категории снижение водоотбора допускается на 70%.

Скорость втекания при аварии и  потери напора составят:

                                                                                       , что допустимо.

 

 

где Кз – коэффициент ,учитывающий  загрязнение кассеты(Кз=1-1,5);

S – толщина кассеты ,м; V^ав_вт – скорость втекания ,м/с;

Кф – коэффициент фильтрования ,м/с.

За минимальный уровень принята отметка 130,8 м.

При этом минимальная потребная  глубина (м) в месте расположения оголовка составит :

                                                       

                                                                                                  ,

где 0,5 – расстояние от нижней кромки водоприемного отверстия до дна, м;

0,2+0,1 – расстояние от верхней кромки водоприемного отверстия до верхней кромки оголовка, м;

1,1 – высота водоприемного окна.

Оголовок вынесен в русло реки на     м от уреза воды при минимальном уровне.

Отметка перекрытия берегового колодца составила    м (определена из следующих условий; максимальный уровень воды в источнике –     м; высота волны –    м и запас – 0,5 м).При размещении двух сооружений в створе водозабора длина самотечной линии составила       м.

Принимаем 2 самотечные линии, диаметр  которых равен:

               

         

                

 

Принимаем 2 стальных самотечных трубопровода D = 500 мм(ГОСТ 10704-91).

Расчетная скорость движения воды в  трубопроводе при этом составила  V=0,72 м/с;

1000i = 1.41 м/км при нормальной работе и V=1,0 м/с; 1000i = 2,62 м/км при аварии.

Проверка самотечных линий на незаиливаемость произведена по формуле:

    

   

                                                                                                                                 ,

  

 

что меньше расчетной скорости(0,72 м/с)

 

 

 

 

 

 

1.2.2. Проектирование берегового колодца и насосной станции

 

Водоприемный колодец располагаем исходя из условий не затопляемости, т.е. чтобы перекрытие колодца возвышалось над гребнем волны при максимальном уровне воды на 0,5 м.

Т.е. отметка в месте расположения колодца составит:

УВмакс+hволны+0,5 = 135+1+0,5 = 136,5 м

Расчетная минимальная отметка  уровня воды в приемном отделении  колодца при нормальном и аварийном  режимах составит:

                

 

где Zмин – минимальный уровень воды в источнике, м;

 ∑h – суммарные потери напора в водоприемных устройствах, м.

Отметка минимального уровня воды в приемном отделении колодца при нормальной работе :

 

Отметка минимального уровня воды в  приемном отделении колодца в  случае аварии :

 

Где 0,1 и 0,2 – потери напора в оголовке при нормальном и аварийном режиме,м.

 

При аварии самотечной линии потери напора в ней определяются по формуле(для D=600 мм- V=0,414 м/с; для D=500 мм, V=1,0 м/с, 1000i=2,62м/км)

 

 

 

где i – гидравлический уклон, м/м; l – длина самотечного трубопровода, м;

∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений определяемых по табл.1;

Vc – скорость движения воды в самотечном трубопроводе при аварийном режиме, м/с;

g – ускорение свободного падения, м²/с.

 

Отметки уровней воды во всасывающем  отделении(Zвс) будут меньше, чем в приемном (Zпр), на величину потерь напора в сетке h_сет, которая принимается примерно равной 0,3м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Потери напора в оголовке и самотечной линии (Табл.1)

∑ξ(600) = 4,2м   ∑h=0,23м,

                                                                                                              ∑ξ(500) = 1,4м

 

Для определения отметки дна  колодца находим размеры плоских  неподвижных сеток, при этом размеры  ячейки сетки приняты 4,5мм, а диаметр  проволоки 1мм:

0,15 – расчетный расход сетки, м3/с;

0,8 – принятая скорость втекания  воды в водоприемные отверстия  сеток, принятая при наличии  рыбозащитных устройств.

Принимаем 2 сетки  размерами 800х1000 площадью 0,8 м2 каждая(табл. п.7 прил.Д  с 57 МУ). Скорость втекания при такой  площади составит:

.

При аварии (расход через одну сетку  – 0,21 м3/с) скорость будет равна 0,49 м/с, что соответствует нормальным требованиям.

Отметки дна колодца определяются из условий:

• Размещения самотечной линии -
• По размещению сетки -
• По размещению всасывающих трубопроводов - ,

Где -высота сетки, м;  - диаметр входного отверстия, принимается равным (1,25-1,5) диаметра всасывающего трубопровода, м.

№	Наименование сопротивления	D,мм	Кол-во или L,м	q, л/с	V,м/с или 1000i, м/м	∑ξ	h
1	Оголовок вихревой	600	1	150	0,5	4,2	0,05
2	Переход суживающий	600*500	1	150	0,72	0,25	0,007
3	Тройник проходной	500	1	150	0,72	0,1	0,003
4	Задвижка открытая	500	1	150	0,72	0,05	0,0013
5	Выход из трубы	500	1	150	0,72	1,0	0,03
6	Прямой участок	500	102	150	0,00141	-	0,14

Согласно ТП всасывающее отделение колодца разделено на 3 секции по числу всасывающих линий , из которых 2 рабочие. Тогда диаметр всасывающего трубопровода составит:

 

 

Приняты стальные трубы диаметром 400мм по ГОСТ 10704-91.

Расчетная скорость движения воды в  трубопроводе  при этом составила  V=1,13 м/с, 1000i=4,34м/км. Таким образом необходимые отметки дна колодца:

Глубина колодца определяется исходя из минимальной отметки (128,24):

Где  - отметка перекрытия колодца, м. 

Принят колодец глубиной 16,5 м. Фактическая отметка дна составит:

Отметка верха самотечного трубопровода:

,

где Zдна – отметка реки в месте размещения оголовка, м;

0,5 – минимальное заглубление  самотечного водовода в пределах  русла реки.

 

1.2.3.Проектирование насосной станции

 

Диаметр напорной линии от водозаборных до очистных сооружений составит ,м:

 

 

Где 1,5 – расчетная скорость  напорном трубопроводе, м/с.

Приняты два асбесточементных водовода D = 400мм (V = 1.41 м/с, 1000i  = 4,65 м/км)

Потребный напор насосов :

По расходу Q = 300 л/с и напору Н = 29,78 м подобраны 3 насоса ( 2 раб. + 1 рез.) марки Д500-36 (n=980 об/мин). График совместной работы насосов и водоводов представлен на рис.2

Схема расположения элементов водозаборных сооружений представлена на рис.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.:1985. – 136 с.
2. Тугай А.М. Водоснабжение. Водозаборные сооружения. – К.:Вища школа, 1984 – 199 с.
3. Найманов А.Я., Никища С.Б., Насонкина Н..Г. и др. Водоснабжение. – Макеевка. – 2006. – 654 с.
4. Шевелёв Ф.А. Шевелёв А.Ф. Таблицы для гидравлического расчёта стальных и чугунных, асбестоцементных и пластмассовых водопроводных труб. – М., Стройиздат, 1984. – 116 с.
5. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. /Под ред. Назарова И.А. – М.: Стройиздат, 1977. – 356 с.
6. Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам. – М.: Энергия, 1972. – 312 с.
7. Тугай А.М., Терновцев В.О., Тугай Я.А. Расчет и проектирование сооружений систем водоснабжения : Учебное пособие. – К.: КНУБА, 2001.- 256 с.
8. Каталог насосов, применяемых в мелиорации. Республиканский проектно-технологический трест «Росоргтехводстрой». – М.: 1988.
9. Образовский А.С., Ереснов Н.В., Ереснов В.Н., Казанский М.А. Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхостых источников. – М.: Стройиздат, 1976. – стр. 113.