Проектирование водозабора, расположенного в Карелии

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Оглавление
• Введение
• 1. Выбор водозаборного сооружения
• 1.1 Определение производительности водозабора
• 1.2 Условия забора воды
• 1.3 Категория водозаборного сооружения
• 1.4 Тип и схема ВЗС и условия его применения
• 2. Технологические и гидравлические расчеты элементов водозаборных сооружений
• 2.1 Расчет водоприемных отверстий устройств от шуги и обмерзания, условий эксплуатации
• 2.2 Расчет сеток
• 2.3 Отметки расчетных уровней воды в береговом колодце
• 2.4 Расчет НС - I
• 3. Методы и средства шуголедовой защиты водозабора
• 4. Вспомогательное оборудование
• 4.1 Оборудование для удаления осадков
• 4.2 Грузоподъемное оборудование
• 4.3 Датчики уровней
• 4.4 Колонки управления
• 4.5 Дренажные насосы
• 5. Берегоукрепление
• 6. Конструирование берегового колодца
• 7. Расчет устойчивости берегового колодца на всплывание
• 8. Зоны санитарной охраны
• Список литературы
• Введение
• Водозаборные сооружения предназначены для забора воды из водоисточника, ее предварительной очистки и подачи необходимым напором на очистные сооружения.
• В данном проекте ведется проектирование водозабора, расположенного в Карелии с численностью населения 64504 человек и предназначенного для снабжения водой города с суточным водопотреблением свыше 19696 м³/сут, категория водозабора I.
• Водоприемные устройства располагаются у вогнутого берега в пределах третьей четверти излучины реки. Водоприемные окна перекрываются решетками.
• Произведен расчет благоприятной формы и положения русла реки.
• При проектировании водозабора были предусмотрены требования, при которых водозаборные сооружения должны:
• - обеспечить забор из водоисточника расчетного расхода воды и подачу его потребителю;
• - защищать систему водоснабжения от биологических обрастаний и от попадания в нее наносов, сора, планктона.

• 1. Выбор водозаборного сооружения
• 1.1 Определение производительности водозабора
• Производительность В3С складывается из водопотребления города, пополнение противопожарного запаса и расходов воды на собственные нужды водопровода:

1.2 Условия забора воды

Возможность забора необходимого количества воды из реки без устройства специальных сооружений проверена по величине относительного водоотбора: в зависимости от устойчивости берегов и дна источника, русловых и шуголедовых режимов, засоренности на легкие, средние, тяжелые и очень тяжелые. Характеристика природных условий забора воды устанавливается по наиболее тяжелому виду затруднений в работе В3С путем сравнения данных источника с показателями затруднений, приведенных в [1]. Так как с установлением ледостава прекращается образование шуги, нет планктона, река лесосплавная, принимаются средние условия забора вод.

Место расположения водозаборного сооружения выбирается на основе учения гидрогеологических, топографических и инженерно-геологических условий, а также с учетом требований в отношении качества воды и бесперебойности подачи воды потребителям пункта по течению реки, выше стоянок судов, без складов, вне зон движения судов. Учитывались санитарные требования, возможность расширения границ объекта водоснабжения в перспективе и организации зон санитарной охраны. ВЗС расположено у вогнутого берега, так как в этом случае центробежная поперечная циркуляция потока препятствует попаданию в водоприемник придонных слоев воды с наносами.

Водоприемные устройства В3С располагается у вогнутого берега в пределах третьей четверти излучины реки, на расстоянии 1400 м от границы города.

1.3 Категория водозаборного сооружения

Водозаборные сооружения успешно выполняют свои задачи, если их категория будет не ниже требований, предъявляемых водопотребителями.

Окончательно категорию водозаборных сооружений принимаем соответствующей категории надежности подачи воды системой водоснабжения, которая принимается в зависимости от числа жителей населенного пункта. Для данного пункта с числом жителей более 60 тыс. человек и средними условиями забора воды принята l категория надежности.

1.4 Тип и схема ВЗС и условия его применения

В месте установки водозаборного сооружения был простроен профиль и план берега.

С учетом крутого берега, производительность водозаборного сооружения

Береговой колодец (БК) состоит из двух отделений - приемного и всасывающего. Между приемным и всасывающим отделениями в перегородке установлены плоские сетки. Для обеспечения надежности БК разделен на 2 секции. Вода из реки поступает в приемное отделение и через сетки поступает во всасывающее отделение, где размещены всасывающие трубы HC-I.

БК следует обычно располагается на незатопляемых отметках берега. БК имеет круглую форму в плане.

2. Технологические и гидравлические расчеты элементов водозаборных сооружений

2.1 Расчет водоприемных отверстий устройств от шуги и обмерзания, условий эксплуатации

Площадь водоприемного отверстия (брутто) определяется при одновременной работе всех секций В3С по формуле:

Kст=(6+50)/50=1,12

Скорость втекания в водоприемные отверстия, перекрытые решетками принята согласно [1] для средних и тяжелых условий забора воды в водотоках приняты 0,30 м/с.

F=1,25

со следующими техническими характеристиками:

Таблица 1-Техническая характеристика сороудерживающих решеток

Размеры водоприёмных отверстий, мм	Площадь решётки, м2	Размеры решёток, мм	Масса, кг
ширина В0	высота Н0	брутто	нетто	ширина В	высота Н	Н1	h	аст?bст
800	1000	0,80	0,72	930	1100	1250	80	6х50	52

Потери напора в решетках приняты:

hк = 0,05 м - при нормальном режиме работы;

= 0,10 м - при аварийном режиме.

Решетки устанавливаются из условия, что расстояние от верха решетки до нижней поверхности льда не менее 0,2 м.



2.2 Расчет сеток

Проволоки 1 мм, с ячейками 3,5х3,5 мм. Скорости течения воды в ячейках плоской сетки принимается равными 0,2-0,4 м/с [2].

Площадь водоприемного окна Fc определяется по формуле (4).

Коэффициент стеснения

2,56/0,3=1,31 м².

Принята сетка 1250х1500 конструктивно большего размера для снижения скоростей втекания и улучшения эффекта очистки.

Таблица 2 -Техническая характеристика плоской сетки

Размеры отверстий, мм	Размеры сетки, мм	Масса сетки, кг
ширина В0	высота Н0	ширина В	высота Н
1250	1500	1380	1630	90,00

Потери напора в сетках

2.3 Отметки расчетных уровней воды в береговом колодце

Отметки уровней воды определены при максимальном и минимальном уровнях воды в источнике при нормальном и аварийном режимах.

Отметки расчётных уровней в приемном отделении движению воды от водоприемных отверстий до БК при нормальном режиме работы, м.

Zmax=27,00-0,05=26,95 м;

Zmin=17,30-



где ?hав - сумма потерь напора по движению воды от водоприемных отверстий до БК при аварийном режиме.

Отметки расчетных уровней при нормальном режиме определяются по формулам:

Zmax`=Zmax-hсет

Zmin`=Zmin-hсет

где hc =0,1м - потери напора в сетке при нормальном режиме работы.

Zmax`=26,95-0,1=26,85 м;

Zmin`=17,25-0,1=17,15 м.

Отметки расчётных уравнений при аварийном режиме:

Zmaxав `= Zmaxав- hсет ав

2.4 Расчет НС - I

Проектирование НС-l ведется с учетом требований [1]. Количество напорных линий принимается две. НС-l по степени обеспеченности подачи воды относится к той же категории, что и водоприемник, т.е. к первой.

Диаметры напорных в приложении 4. Определяются потери напора в напорных водоводах по формуле (8).

Выбор типа насосов и количества рабочих агрегатов производят с учетом совместной работы насосов и водоводов до очистной станции. Количество рабочих насосов должно быть не менее двух, а число резервных агрегатов принимают согласно табл. 32 [1], производительность насосов определяется по формуле:



Q1Н=, л/с

где QВЗС=0,246 м3/с=246 л/с - производительность водозабора, л/с;

n - число рабочих насосов;

?п - коэффициент параллельности работы насосов (?2=1,25).

где НГ - геометрическая

hнс - потери в НС, м (hнап=2 м);

hизл - потери на излив, м (hизл= 1 м).

Геометрическая высота подъема воды определена по формуле:

где ZОС - отметка уровня воды в приёмной камере водопроводной очистной станции.

Для всасывающих трубопроводов

?400 мм

м/с.

Рекомендуемая скорость

?300 мм

с.

Рекомендуемая скорость движения воды в напорных трубопроводах согласно [1] при диаметре 300 мм равна 1,0-3,0 м/с.

Фактическая скорость V=1,74 м/с находиться в этих пределах.

Потери напора во всасывающих и напорных водоводах определяем по формуле

х сопротивлений всасывающего водовода

Местное сопротивление	Коэффициент ?	Количество	Сумма
Вход в трубу	0,4	1	0,4
Постепенное сужение	0,2	2	0,8
Задвижка n=7/8	0,07	1	0,07

а 1 км при заданном диаметре и расходе при расчётном режиме работы ВЗС, принимаем по [6];

l = 0,0015 км - длина всасывающего трубопровода.

Таблица 5 - Расчет коэффициента местных сопротивлений напорного водовода

Местное сопротивление	Коэффициент ?	Количество	Сумма
Выход из трубы в резервуар	0,4	1	0,4
Тройник на проходе	0,1	1	0,1
Тройник на повороте	2	1	2
Обратный клапан	1,7	1	1,7
Задвижка	0,07	4	0,28
Поворот на 90	0,5	3	1,5
			5,98

.

где 1000i = 12,75 - гидравлическое сопротивление на 1 км при заданном диаметре и расходе при расчётном режиме работы ВЗС, принимаем по [6];

Нн=22,80 +0,07 +4,25+2+1=30,12 м.

Подбор насосов произведен по Q1н=

Д630-90

Подача, л/с	Напор, м	Диаметр рабочего колеса, мм	Частота вращения, об/мин	Мощность, кВт	КПД, %	Доп. кавитационный запас, м	Давление на входе в насос, МПа
136	30	490	960	94	75	5	0,3

Принято 2 рабочих насоса, а число резервных агрегатов выбирают согласно [1]. Так как ВЗС I категории надежности принято 2 резервных насоса.

ОН=17,00-0,3-0,32=16,38 м.



3. Методы и средства шуголедовой защиты водозабора

Основным методом шуголедовой защиты является расположение водоприемных устройств ВЗС у вогнутого токов воды [2, 3].

В качестве дополнительного метода борьбы с шугой приняты сороудерживающие решетки, стержни которых покрыты гидрофобным материалом - резина.



4. Вспомогательное оборудование

4.1 Оборудование для удаления осадков

Скопившиеся в камерах водозабора осадки и наносы удаляются с помощью водоструйных насосов.

Объем осадка, подлежащий удалению,

WОС=Sпр.отд ·hпр, м?

Sпр.отд =0,5R2(??•?/180-sin?)=0,5•7,

hпр =0,7м - высота приямка для осадка.

WОС=79,80 · 0,7=55,86 м?.

Производительность гидроэлеватора:

Qг.э.= WОС/3,

типоразмер-I с подачей 22 л/с и рабочим напором 52 м, диаметр сопла 30мм, диаметр горловины 55 мм. Для обеспечения требуемого рабочего напора гидроэлеватора к установке принят повысительный насос марки КМ 90/35 с напором 35 м и подачей 30 л/с.

4.2 Грузоподъемное оборудование

Для подъема решеток, плоских сеток, затворов, щитов принята электрическая таль.

Усилия, необходимые для подъема оборудования определено по формуле:



P=(mg+pf·F)·K,

где m - масса решетки, т;

По [8] принята электрическая таль марки ТЭ1 - 511 грузоподъемностью 1 т для установки в наземной части берегового колодца.

4.3 Датчики уровней

Датчики уровней предназначены для наблюдения за изменениями уровней воды в источнике и каждой секции БК[8]. Принимаем электронный сигнализатор уровня марки ЭСУ-1М.

4.4 Колонки управления

Колонки управления предназначены для управления задвижками, находящимися в затопленном состоянии. Принимаем колонки с выдвижным шпинделем для ручного дистанционного управления задвижками конструкции Союзводоканалпроекта.

4.5 Дренажные насосы

Дренажные насосы откачивают воду из всасывающих труб для уменьшения скорости входа воды во всасывающий трубопровод. По [8] принята стальная сварная воронка Dвс=900 мм, Н=540 мм, число стоек - 3.

5. Берегоукрепление

Берегоукрепление предназначено для защиты береговых сооружений от подмыва, для закрепления и сохранения благоприятной формы и положения русла реки, обеспечивающих транзитное движение донных насосов, шуголедовых масс и сора, а так же необходимую глубину воды в месте расположения водоприемника.

Принимается крепление берега на расстоянии 200 м выше по течению до участка, обеспечивающего переход берега из вогнутого в выпуклый, а вниз по течению на расстоянии 90 м, для предотвращения переформирования берега.

Берегоукреплению придают плавные очертания в плане. Нижняя граница крепления расположена ниже нижней кромки припая ледового покрова к покрытию, а верхняя - с учетом высоты волны на 1 м выше ВУВ.

Крепление состоит из фильтровой

Крепление дна и берега под водой осуществляют отсыпкой камня с плавсредств.



6. Конструирование берегового колодца

Отметка дна приемного отделения, оборудованного плоской сеткой определяется по формуле:

Dпр.отд= Zавmin - Hс- hп,м

где hп=0,7м - глубина приямка для сбора

B kс=1,38 м - ширина конструктивно принятой сетки.

Hс=2,56/1,38=1,63 м

Dпр.отд= 17,10 - 1,63- 0,7=14,77 м.

Отметка дна приемного отделения во избежание опрокидывания колодца и с учетом типовых проектов принимается на отметке 13,00 м.

Отметка дна всасывающего отделения для совмещенной компановки определяется:

,

h1=1,8dвс,

h2 ? 0,

приямка и принятого уклона откосов для сползания осадка к приямку, зависящая от глубины приямка и принятого уклона откосов;

Dнап=300 мм-диаметр напорного трубопровода.

Слой бетона над железобетонным днищем не требуется, так как принят погружной насос.

h1=1,8•0,40=0,72 м,

h2=1,64м >0

днищем при совмещенной компоновке определяется:



где Дн - отметка днища БК,

k - расстояние от оси насоса до фундамента, принимаемое по справочным данным, м;

hф - высота фундамента, м.

hб =16,48-13,00-0,70-0,2-0,15=2,43 м.

Отметка дна всасывающего отделения принимается на отметке 13,00 м для заглубления колодца, во избежание опрокидывания и с учетом размеров типовых колодцев.

В наземном павильоне устанавливаются: промывное устройство сеток, колонки управления, грузоподъемное оборудование. В перекрытии устраиваются монтажные проемы для спуска обслуживающего персонала и подъема вышедшего из строя оборудования. Предусматриваются лестницы для спуска персонала в подземную часть колодца. В перегородке между секциями всасывающего отделения устраивается перепуск.



7. Расчет устойчивости берегового колодца на всплывание

Водозаборные колодцы, днища которых расположены ниже возможного уровня воды в источнике, при опорожнении могут всплыть. Расчёт на устойчивость к всплытию выполняется для случая, когда уровень воды в источнике достигает максимальной отметки, а береговой колодец опорожнен.

Уровень грунтовых вод принят на максимальном уровне, равным ВУВ.

где Dвн=15 м - внутренний диаметр колодца;

Dнар=18 м- наружный диаметр колодца;

?дн=1,50 м - толщина ж/б днища;

?дн=1,50 м - толщина бетонной подготовки;

?ж/б, ?бет - удельный вес тяжелого гидротехнического железобетона и тяжелого гидротехнического бетона, т/м³ (?ж/б= 2,5 т/м³; ?бет = 2,2 т/м³);

Hст-15,00 м - высота подземной части

? - касательное напряжение грунта, т/м².

водозаборный гидравлический береговой колодец

?=??tg?+C, т/м²

где ? - допустимое напряжение грунта на сжатие;

?- угол внутреннего трения грунта;

С - удельное сцепление грунта.

?=2?tg30+0,05=1,2 т/м²



Fтр=3,14?18?18?1,2=1220,83 т

Wв=, т

Hст.в - глубина погружения колодца под



8. Зоны санитарной охраны

Зона санитарной охраны источника водоснабжения в месте забора воды состоит из трех поясов: первого - строгого режима, второго и третьего - режимов ограничения.

Границы зон санитарной охраны устанавливаются согласно [1].

Граница первого пояса зоны поверхностного источника водоснабжения устанавливается на расстояниях от водозабора для рек:

1) вверх по течению - 200 м;

2) вниз по течению - 100 м;

3) по прилегающему к водозабору берегу - 100м от уреза воды при летне-осенней межени;

4) в направлении к противоположному берегу - вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от боковые границы - на расстоянии от уреза воды при летне-осенней межени при равнинном рельефе 500 м;

Граница третьего пояса зоны поверхностного источника водоснабжения верх и вниз по течению водостока как для второго пояса, боковые границы - по водоразделу, но не более 2 км от водотока.

Список литературы

1. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП,1996.-128 с.

2. Курганов А.М. Водозаборные сооружения коммунального водоснабжения: Учеб. пособие / Изд-во "АСВ"; СПБГАСУ. - М.: СПб., 1998. - 246 с,

3. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения. Справочник / под ред. Б.Н. Репина. - М.: Высшая школа, 1995. - 431 с.

4. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1995. - 688с.

5. СНиП 2.01.01-82*. Строительная климатология и геофизика. / Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996. - 1984. - 116 с.

7. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий / Под ред. И.А Назарова. - М.: Стройиздат, 1977. - 288 с.

8. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений. Справочник Монтажника / Под ред. А.С. Москвитина. - М.: Стройиздат, 1979. - 430 с.

9. Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов и работ по водоснабжению и канализации. - Казань, офсет КИСИ, 1992. - 47 с.

Размещено на Allbest.ru