Спецкурс по гидротехническим сооружениям

л.,где ZСНГВ – отметка минимального горизонта воды в источнике водоснабжения; hс.л. – потери напора в самотечных линиях, м, определенные расчетом ранее.ZПР= 153- 0,18 = 152,82 м.Отметка расчетного уровня воды в приемном отделении берегового водозабора:ZПР= ZСНВГ– hр,где ZСНГВ – отметка минимального горизонта воды в источникеводоснабжния; hp– потери напора в решетке, можно принять равным 0,05―0,1 м.ZПР= 153- 0,1 = 152,9 м.Отметку расчетного уровня во всасывающем отделении для руслового и берегового водозабора рассчитывают одинаково:ZВС= ZПР– hс,где hс– потери напора в сетке принимается в плоских сетках – 0,1―0,15 м, во вращающихся сетках – 0,1―0,3 м.ZВС= 152,9 – 0,2 = 152,7 м.7. Увязка всасывающих трубопроводов насоснойстанции с водоприемниками7.1 Подбор насосов и выбор схемы коммуникаций насосной станцииПроизводительность станции І подъема определяется:где α – коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды очистных сооружений и другие расходы, равный 1,0―1,3.Расчетную производительность насоса определяют по формуле:где nраб– число рабочих насосов.Принимаем 3 насоса марки HS 300-250-381/355,5 при Q=1137,5 и Н=30 м.7.2 Расчет всасывающих линийДиаметр всасывающих линий вне насосной станциигде QНС-1- – производительность насосной станции І-го подъема, м3/с;Vвс. тр– расчетная скорость во всасывающем трубопроводе, м/с.Диаметр всасывающих линий вне насосной станции определяется при скорости движения воды 1,2―2 м/с, внутри станции 0,8―1,5 м/с (d=250―800 мм), 1,2―2,0 м/с (d свыше 800 мм). Потери напора определяются так же, как и для самотечных линий, т.е. по формуле:hвс.тр =h1 +hмгде h1 – потери напора на единицу длины h1 =i l; i – по таблицам Ф.Н. Шевелева, в зависимости от скорости и диаметра трубопровода;Местные потери напора вычисляют по формуле:где Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений в фасонных частях и арматуре; V – скорость движения воды, м/с; g – ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2.Длина всасывающей линии для руслового типа принимается в пределах 30―45 м;h1 = 0,00176*30 = 0,05 м.На конце всасывающего трубопровода предусматривается патрубок диаметром:где Dвс.тр.– диаметр всасывающего трубопровода, м.Длину конической части воронки принимать:Lвор.= (3,5―7)(DВС.П.– Dвс.тр.), м.Lвор.= 5(1,26– 0,9.) = 1,8 м.7.3 Определение отметки оси центробежного насосаи оси всасывающего трубопроводаОтметку оси центробежного насоса определяют по формуле:ZОН = ZВС + НГ.ВСгде ZВС– минимальная расчетная отметка уровня воды во всасывающей камере; НГ.ВС - – геометрическая высота всасывания:Геометрическую высоту всасывания определяют по формуле:НГ.ВС = НА – Нt – hвс.тр. - Δhдопгде HА – напор, соответствующий атмосферному давлению в районе, где установлен насос, зависит от высоты установки насоса над уровнем моря (для высоты 300 м HА =10 м);Ht – напор, соответствующий давлению парообразования перекачиваемой жидкости, зависит от температуры (для t = 20 0С – Ht =0,24 м); Δhдоп – кавитационный запас, м. вод.ст.НГ.ВС = 7– 0,24 – 0,13–4,5 = 3,13 м.ZОН = 152,7 + 3,13 =155, 2 м.Отметка оси всасывающего трубопровода в точке пересечения с осью стены водоприемника определяется по формуле:где R – расстояние от оси насоса до оси всасывающего патрубка насоса, м, (зависит от марки насоса); i ≥ 0,005 – уклон всасывающего трубопровода; 8. Определение строительных размеровводоприемника8.1 Выбор типа и места расположения оголовкарусловых водозаборовРазмеры мусорозадерживающей решетки обязательно привязывать к размерам стандартного оголовка.h0 = H – hпл – hп , м,где Н – высота оголовка над поверхностью земли, м (зависит от конструкции оголовка); hпл – расстояние от верха водоприемника до водоприемного отверстия (толщина плиты); hпл = 0,2―0,3 м (зависит от конструкции оголовка); hп – расстояние от дна низа водоприемного отверстия (порог водоприемных отверстий) – не менее 0,5 м. С учетом возможногоотложения наносов у водоприемника и для уменьшения поступления воды из природных слоев, имеющих большую мутность, обычно назначают = 0,7―1,5.Рис. 8.1 – Затопленный водоприемник (разрез)h0 = 1,8 – 0,2 – 0,7 =0,9 мМинимальную отметку дна реки в створе водоприемных окон в оголовке по условиям можем найти размещения под НУЛ:Zдн = ZНУЛ – 0,9∙hл – a– h0 – hп – hплгде ZНУЛ – отметка уровня воды ледостава, м; hл– толщина льда, м; a – минимальная глубина от верха водоприемника до нижней поверхности льда – не менее 0,2 м (по условиям размещения под НГЛ)Zдн = 153 – 0,9∙0,3 – 0,2– 0,9 – 0,7 – 0,2 =150, 73 мМинимальная отметка дна реки в створе водоприемных окон в оголовке по условиям размещения под НГВ:Zдн= ZНГВ- 0,5 ∙ hв- a– h0– hп– hпл, где ZНГВ– отметка низкого горизонта воды, м; hв– высота волны, м.Zдн= 153 - 0,5 ∙ 0,2 –0,2– 0,9– 0,7– 0,2 =150,3 м.8.2 Определение характерных отметок и размеров подземнойчасти водоприемникаА Русловой водоприемник с плоскими сеткамиМинимальную отметку незатопленного берега в месте установления водоприемного колодца находим по формуле:ZБ= ZСВГВ+ hв+ 0,5 ,где ZСВГВ – самый высокий горизонт воды, м; hв – высота волны, м.ZБ= 154+ 0,2+ 0,5 = 154,7 м.Отметка пола служебного павильона:Zп= 154,7+ 0,15 = 154,85 м.Отметка верха самотечной линии в колодце:ZСЛ= ZПР - 0,5, м,где ZПР – уровень воды в приемном отделении, м.ZСЛ= 152,9 - 0,5 = 152,4 м.Отметка низа всасывающего патрубка:Zн.вс.п= ZВС –2DВС.П., м,где ZВС – уровень воды во всасывающем отделении, м.Zн.вс.п= 152,7 – 2*1,26 = 150, 18 м.Отметка дна приемного отделения должна быть:Zдн.пр.= ZСЛ –Dс – 0,7., м,где Dс – диаметр самотечной линии, м.Zдн.пр.= 152,4 – 0,8 – 0,7 = 150,9 м.Отметка дна во всасывающем отделении Zдн.вс..= Zн.вс.п. – 0,8DВС.П., м,DВС.П. – диаметр всасывающего патрубка, м.Zдн.вс..= 150,18 – 0,8*1,26 = 149,17 м.В качестве искомого принимается меньшая отметка из трех значений, т.е. Zдн.к=149, 17 м.Отметка низа приямка:ZН= Zдн.к - 0,5 =149,17 – 0,5 = 148,67 м,8.3 Определение строительных размеров подземной части в планеА Русловой водоприемник с плоскими сетками и импульснойпромывкой самотечных линийРис. 8.2. План размещения оборудования в колодцеDc – диаметр самотечного трубопровода, мм; Lз – длина задвижки, мм (следует применять задвижки на Ру = 2,5 кгс/см2); Вс – ширина сетки, мм; DВС.П. – диаметр всасывающего патрубка, мм; в – толщина стенки, ≤500 мм.Диаметр колодца определяется по четырем цепочкам: из условия размещения самотечных трубопроводов: из условия размещения сеток:Dкол = 500 + Вс + 500 + b + 500+ Bс +500 , мм.Dкол = 500 + 1500 + 500 + 500 + 500+ 1500 +500 = 5500 мм.3) из условия размещения всасывающих трубопроводов:Dкол = 1,5DВСП ∙ 4 + b , ммDкол = 1,5∙ 900 ∙ 4 + 500 = 5900 ммиз условия размещения арматуры сеток всасывающих трубопроводов в направлении движения воды:Из четырех значений диаметров в проекте принимаем наибольшее, т.е. 8.4 Определение строительных размеров наземной частиВысота служебного павильона над береговым колодцем, которое оборудовано мостовым краном, должно иметь высоту:H ≥ hп.р. + hкр + hстр + hгр + hоб + 0,5 + 0,1,где hп.р. – высота крана над головкой подкранового рельса, принимать по табл. 8.1; hкр – минимальная высота от зева крюка до головки рельса, принимать по табл. 8.2;hстр – высота строповки груза, принимается равной 0,5–1 м; hгр – высота груза, м; hоб – наибольшая высота оборудования, находящегося над полом павильона, м; 0,5 – высота от груза до пола или до установленного оборудования, м; 0,1 – высота от низа перекрытия до верха конструкции крана, м.H ≥ 2,1 + 0,4 + 0,5 + 0,6 + 0,5 + 0,5 + 0,1 = 4,7 мВысота служебного павильона над береговым колодцем:H ≥ hк.б. + hкр + hстр + hгр + 0,5,где hк.б. – высота монорельса кран-балки с учетом конструкции подвески его к перекрытию, м; hкр – минимальная высота от низа монорельса до зева крюка, м,H≥2 + 1,5 + 0,5 + 0,5 + 0,5 = 5 м.9. Удаление отложений из самотечных трубопроводов, чистка решеток и сеток,удаление осадка из водоприемника9.1 Промывка самотечных трубопроводовПромывная скорость может быть определена по формуле:гдеА – параметр, принимаемый равным 7,5―10; d – крупность отложившихся наносов, м; Dс – диаметр самотечного трубопровода, м.Диаметр промывного трубопровода в границах водоприемного колодца определять по формуле или принимают равным (0,5―0,6)Dс9.2 Удаление загрязнений с решеток и сетокРасчетные расходы Qп для промывки решеток фильтрующих водоприемников принимают:Qп = 0,75Qн= 0,75*0,09 = 0,07 л/сгде Qн – расход воды, забираемой одним водоприемным отверстием, л/с.9.3 Удаление осадка из водоприемникаДля удаления осадка предусматрен установка гидроэлеватора.Производительность гидроэлеватора для удаления осадкагде Woc – объем осадка;t – время удаления осадка.Объем осадка определять по формуле:- для круглого колодцагде Dk – диаметр водозаборного колодца, м.Необходимый расход воды, который подводится к гидроэлеватору:где h – высота поднятия воды гидроэлеватором, (высота колодца), м; Н – напор воды, который подводится к гидроэлеватору, м; η – к.п.д. гидроэлеватора (0,1…0,25).10. Подбор вспомогательного оборудования10.1 Подбор грузоподъемных устройствРасчетное усилие для подъема решеток, сеток, плоских затворов, которые находятся в контакте с водойG = (P + q × f × F)× g × K , кг, где Р – масса решетки, сетки, затвора, кг; q – давление воды на 1 м2 площадки решетки при допустимом перепаде 0,5 м, кг/м2;f – коэффициент трения металла по смоченному металлу, (для решеток и сеток f = 0,44; для дисковых затворов f = 0,3; для поворотных затворов f = 0,1); F – площадь поверхности решетки, сетки, затвора, м2; g – ускорение свободного падения, м2/с; К – коэффициент запаса, равный 1,5.G = (204+ 150× 0,44 × 1,68)× 9,81 × 1,5 = 166 162 кг10.2 Подбор арматурыВ качестве запорно – регулирующего устройства выбраны стальные задвижки D = 800 мм, L = 1200 мм, H = 3270 мм, М = 1975 кг с колонкой управления, вынесенной в надземную часть. Для перекрывания входных окон береговых водоприемников применяют щитовые затворы, такие же затворы могут устанавливаться и на перепускных отверстиях между секциями.10.3 Рыбозащитные устройстваВ качестве заградительного рыбозащитого устройства принимаемрешетки, а также специальные сетчатые заграждения. Размеры решеток 1250х1500 мм с массой 135 кг. Размеры плоских сеток 1500х3000 мм с массой 204 кг.11. Санитарная охрана площадки водозабораЗона 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 [26].Граница первого пояса зоны поверхностного источника водоснабжения устанавливается на расстояниях от водозабора для рек:Вверх по течению200 мВниз по течению100 мПо прилегающему к водозабору берегу100 мВ направлении к противоположному берегувся акватория и противоположный берег шириной 50 м от уреза воды при летне-осенней межени, так как ширина водотока 90 мГраница 2 пояса ЗСОВниз по течению250мБоковые границына расстоянии от уреза воды при летне-осенней межени при равнинном рельефе 500 мГраница 3 пояса ЗСО водоснабжения:Вверх по течению250мВниз по течению250мБоковые границыпо водоразделу, но не более 2 км от водотока12. Строительная частьВодоприемное сооружение состоит из подземной и наземной частей.Подземная часть всех водоприемников устраивается из монолитного или сборного железобетона круглой или прямоугольной формы в плане, наземная часть – из кирпича или из сборных железобетонных элементов прямоугольной формы в плане.Вид основания подземной части определяется способом возведения сооружения, который зависит главным образом от геологических и гидрогеологических условий строительства.Размеры сторон подземной части прямоугольных сооружений должны быть кратны 1500 мм, что позволяет использовать для покрытий типовые плиты 1,5х6 м; конструктивная высота сборных стеновых панелей принимается кратной 300 м. При устройстве из монолитного железобетона стен и покрытия размеры подземной части не унифицированы.Опускные колодцы круглой формы устраиваются диаметром 6, 7, 8, 10, 12, 15, 18, 21, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60 м. Глубины колодцев принимаются с шагом 1 м. Оси цилиндрического сооружения могут быть совмещены с внутренней поверхностью стен при опирании плит покрытия на консоли стеновых панелей. Толщина панелей в подземной части, устраиваемой из сборных элементов, принимается 300-800 мм, а толщина стен из монолитного железобетона – 1,5 мЗаключениеВ данной курсовой работе был запроектирован береговой водозабор руслового типа с производительностью – Qр = 0,36 м3/с, а так же рассчитаны размеры водоприёмных устройств, подобраны устройства для очистки воды от взвешенных веществ (решётки и сетки). Условия забора воды были определены как тяжелые. На основании принятой категории (II), условий забора воды приняли следующую схему водоприемного сооружения: обычный секционированный водозабор, осуществляющий отбор воды из источника в одном створе с береговыми, незатопляемыми водоприемниками с всегда доступными для обслуживания водоприемными отверстиями, имеющие необходимые ограждающие сооружения.Также в работе были посчитаны отметки уровней воды в колодце в нормальном и аварийном режиме, диаметр самотечных и всасывающих линий, отметки оси насоса.Библиографический список Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод / Плотников Н.А., Алексеев В.С. // М.: Стройиздат, 1990.-256 с.: ил.Вдовин Ю.И., Журба М.Г. Водозаборно-очистные сооружения и устройства. – М.: Астрель, 2003 – 156 с.Водоснабжение: учебное пособие / Н. И. Куликов [и др.]. – Новосибирск: ООО «ЦСРНИ», 2016. – 704 с.Порядин А.Ф. Устройство и эксплуатация водозаборов. – М.: Стройиздат, 1984. – 183 с.Фахреев Д.С., Лушкин И.А. О применении спирально-навитых фильтрующих элементов «тэко-слот» в конструкциях водозаборных сооружений. В сборнике: Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии сборник статей XVI Международной научно- практической конференции. Под редакцией Селезнева В.А., Лушкина И.А. . г.Пенза, 2014. С. 90-94.Брянцев С.О., Филенков В.М. Недостатки проектирования и сооружения скважин. В сборнике: Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья. Сборник трудов III Всероссийской научно-практической конференции.под редакцией Д.С. Тошина, О.В. Калсановой. 2012. С. 230-234.Стрелков К.Е., Лушкин И.А., Филенков В.М. Причины и последствия цветения водоисточников, используемых для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения. – Вестник НГИЭИ. 2014. № 12 (43). С. 79-84.Вдовин Ю.И., Лушкин И.А., Халиков Р.К., Хецуриани Е.Д. Водозаборы из поверхностных источников: состояние, проблемы, тенденции совершенствования. – Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. -2011. -№ 2. - С.55-61.Эксплуатация водозаборных сооружений. – Режим доступа:http://mybiblioteka.su/8-30726.htmlШевцова Л.В., Харченко Т.А., Мовчан В.А. Моллюск дрейссенавзакрытой на оросительной сети и средства борьбы с ним — Гидротехника и мелиорация, 1979, № 5, С. 53–553. Пахоруков А.М., Рипинский И.И. Влияние турбулентности потока на вертикальное распределение молоди рыб // Водозаборы для промышленного строительства с рыбозащитными устройствами: сб. тр. М.: Изд-во ВОДГЕО, 1985. С. 41–47.Пособие по проектированию сооружений для забора поверхностных вод к гл. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение.Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования. М.:госстрой, 1986. 270 с.А.с. № 10860634; Е 02В15/02. Шугозащитное устройствоводозабора / Т.Г. Войнич-Сяноженцкий, Т.В. Колесникова,ЮЭ.Я. Филиппов, А.М. Мотинов. 1984. Бюл. № 14.А.с. № 1105549; Е 02В9/04. Водозаборное сооружение /В.С. Алексеев, Т.В. Колесникова. 1984. Бюл. № 28.А.с. № 1618018; Е02В8/02. Речное бесплотинное водозаборное сооружение / Т.Г.Войнич-Сяноженцкий, Т.В. Колесникова, Э.Я. Филиппов. 1990. Бюл. № 32. Колесникова Т.В. Гидравлика пневмобарьерных комплексов бесплотинных водозаборов насосных станций на равнинных реках. Владикавказ, 1998. 193 с.А.с. № 1096337; Е 02В8/08. Рыбозащитное устройствоводозаборного сооружения / Т.Г. Войнич-Сяноженцкий, Т.В.Колесникова, А.М. Мотинов, В.Т. Цыбочкин, В.Л. Эрслер.1984. Бюл. № 21. Авдеева М. А., Луферчик Я. С., Ручкинова О. И. Анализ мероприятий по борьбе с шугой // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура, 2015. № 2. С. 218-236.Абрамов Н. Н. Водоснабжение. М.: Стройиздат, 1982. 253 с.Благодарная Г. И. Водоснабжение. Х.: Харьковиздат, 2001. 452 с. Шипилов А. В. Образование шуги на горных реках при наличии аэрации потока. // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева, 2013. Т. 268. С. 66-73. Логинов Г. И. Результаты исследований зимнего режима эксплуатации водозаборных сооружений деривационных гидроэлектростанций // Наука, новые технологии и инновации, 2016. № 1. С. 38-43. Ерхов А. А. Особенности предпроектных исследований ковша бордовичского водозабора г. Брянска. // Ученые заметки ТОГУ, 2015. Т. 6. № 4. С. 257-266.Хецуриани Е. Д., Фесенко Л. Н., Богачёв А. Н., Мордвинцев М. М., Пурас Г. Н., Душенко А. Ю., Бечвая Р. С., Пельчер А. В. Анализ работы александровского ковшового водозабора с учётом руслового режима и рыбоводно-биологических показателей реки дон. // Инженерный вестник Дона, 2015. Т. 38. № 4 (38). С. 118.Говорушко С. М. Речные льды и их влияние на хозяйственную деятельность // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 2007. № 2. С. 68-75. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. /Минстрой России.- М.: ГП ЦПП,1996.-128 с.