Водоснабжение

Водозаборные сооружения

Исходные данные

Источник водоснабжения..............................................................река Лихоборка.

Расчётный расход водозаборного сооружения......................................0,32 м3/сек

Производительность водозабора.........................................................27540 м3/сут

Заданная пьезометрическая отметка подачи воды..................................129,49 м.

Длина напорных водоводов.........................................................................1100 м.

Обеспеченность гидрологических величин.................................................р= 95%

Расчётные уровни воды в реке:

половодья.................................................................................................111 м.

летней межени.........................................................................................109 м.

зимней межени........................................................................................107 м.

Потребитель расположен на ............................................................правом берегу

Толщина льда в реке....................................................................1,2 м. Шуги – нет

Река не судоходная, не имеет в верховье рыбоводного значения.

Расчётная длина рыб которые не должны попадать в водоприёмник...........2 см.

1. Обоснование выбора места расположения и типа водозаборного

сооружения и компоновка его конструктивных форм.

Краткая гидрологическая характеристика реки

Источником водоснабжения является река (верховье её не судоходной части). Река не отличается высокой мутностью, т.к. протекает в европейской части России. Гидрограф реки, является характерным для рек европейской части Рос-сии, с небольшим паводковым уровнем, и уменьшением стока зимой.

Обоснование выбора схемы системы водоснабжения

Так как в районе проектирования города протекает река, а подземные водонос-ные пласты содержащие воду нужного питьевого качества залегают на боль-ших глубинах и их содержится небольшое количество (явно не достаточное для обеспечения потребностей города), то водоснабжение города водой питьевого качества из подземных источников является не целесообразным, поэтому при-нимаем схему системы водоснабжения города из поверхностного источника с водозабором руслового типа.

Предпосылки к выбору створа водозаборного сооружения и обоснование про-ектируемого места расположения водозаборного узла

Выбор берега на котором следует запроектировать водозаборное сооружение, определяется местоположением потребителя. По заданию потребители распо-лагаются на правом берегу реки. Водозаборное сооружение проектируем в наиболее глубоком месте русла реки, которое называется плессом. Плесс рас-полагается у вогнутого берега берега речной меандры или у берега противопо-ложного острову.

Т.к на плане реки есть остров, то створ водозаборного сооружения проектиру-ем на наиболее крутом берегу, противоположном острову. Створ водозабора вынесен на лист (выкопировка из плана участка реки М = 1:100).

По выбранному створу в М 1:100, построен профиль правого берега. На про-филе показаны отметки уровней воды в реке.

1.3 Выбор типа водозаборного сооружения

На крутых берегах – проектируют береговые водозаборные сооружения, на по-логих – русловые.

В данном случае – берег пологий, значит необходимо запроектировать русло-вое водозаборное сооружение. В русло реки выносится оголовок, а на берегу проектируется береговой колодец. Оголовок с колодцем соединяется самотеч-ной линией

Выбор компоновки водозаборного узла.

Оголовок следует размещать на отметки дна реки, обеспечивающий беспере-бойный отбор воды из источника. В нашем случае – водозабор средней произ-водительности и слой воды над оголовком должен быть 0,3 м, который отсчи-тывается от отметки нижней кромки льда. Порог между дном и низом водопри-емных окон оголовка должен быть равным 1 метр. Высота водоприёмных окон проектируется для водозаборных сооружений в зависимости от их производи-тельности.

Для расчётной производительности, высота окна h = 1,0 м.

hl – толщина льда под уровнем воды, м

hl = Гл * А, где Гл – плотность льда, = 0,9;

А – толщина льда в реке, = 1,2 м.

Подставив в расчётную формулу значения, получим толщину льда под уров-нем воды hl = 0.9*1.2 = 1,08 м.

Б – отметка нижней кромки льда, м.

Б = Нз - hl, где: Нз – минимальный зимний горизонт, Нз = 107 м.

Вычисляем отметку нижней кромки льда: Б = 107-1,08 = 105,92 м.

Расчёт отметки льда в месте расположения оголовка

Нд – отметка дна в месте расположения оголовка;

Нд= Hз - (h1+h2+h3+h4), где:

Нз – минимальный зимний горизонт равный 107 м.

h1 – толщина льда под уровнем воды = 1,08 м.

h2 – слой воды над оголовком до нижней кромки льда = 0,3 м.

h3 – высота водоприемных окон = 1,0 м.

h4 – высота порога между дном и низом водоприёмных окон = 1 м.

Профиль по створу

рис.6

Расчётное значение дна в месте расположения оголовка составит:

Нд= 107 - (1,08+0,3+1,0+1,0) = 103,62 м., следовательно оголовок расположен на изобате 103,62. Толщина крепления дна равна 1,0 м.

Расчёт отметки земли Нб у берегового колодца.

На водозаборных сооружениях средней производительности береговой коло-дец должен располагаться на 1,0 метр выше горизонта половодья р=95%.

Нб – отметка земли у берегового колодца, м. Нб = В+Г, где: В – горизонт поло-водья = 140 м; Г – превышение, = 1,0 м.

В моём случае береговой колодец должен располагаться на отм.

Нб = 111,0 + 1,0 = 112,0 м.

Выбор конструктивных форм водозаборного узла

Выбор конструкции оголовка зависит от хоз. назначения реки, производитель-ности сооружения. В данном случае по совокупности признаков, целесообраз-но запроектировать раструбный оголовок. Береговой колодец проектируем со-вмещённый с насосной станцией первого подъёма.

Гидравлические расчёты определяющие размеры сооружений.

Гидравлический расчёт раструбного оголовка.

S – площадь водоприёмных окон, м2

S = , где: 1,25 – коэфф. стеснения площади окон;

Qр – расчётный расход водоприемного оголовка, равный 0,32 м3/сек;

К – коэфф. сжатия струи стержнями решётки,

К = (а+с), где:

а – диаметр стержня решётки, а = 1 см;

с – расстояние между стержнями, с = 5 см.

К = (1+5) / 5 = 1,2

Vвх – скорость входа воды в водоприемные окна, = 1,5 м/с.(СНиП 2.04.01-84).

Общая площадь водоприемных окон равна:

S = (1.25*0.86*1.2) / 1.5 = 0.86 м2

Исходя из конструктивных особенностей оголовка, следует принять размер во-доприёмного окна h*B = 11 м, тогда площадь одного водоприёмного окна со-ставит 1 м2. Поскольку водозаборное сооружение должно быть секционирова-но, и на водозаборе малой производительности число секций должно быть рав-ным двум, то проектируем две секции водоприёмника.

Sф – общая фактическая площадь водоприёмных окон,

Sф = D*E, где D – площадь одного водоприёмного окна = 1 м2

Е – число секций водоприёмника = 2.

Общая фактическая площадь водоприёмных окон составит S = 1*2 = 2 м2

Поскольку фактическая площадь водоприёмных окон оказалась больше рас-чётной, то необходимо определить фактическую скорость входа воды в водо-приёмные окна (Vвх.ф).

Vвх.ф.= , где: 1,25 – коэфф. стеснения площади окон;

Qp – расчётный расход водоприёмного оголовка = 0,32 м3/с;

К -- коэфф. сжатия струи стержнями решётки = 1,2;

Sф – общая фактическая площадь водоприёмных окон, = 2 м2.

Определяем фактическую скорость входа воды в водоприёмные окна:

Vвх.ф.= 0,24 м/с ;

При аварии через одну секцию оголовка проходит 0,7Qр= 0,7*0,32 = 0,23м/с

Vвх – скорость отбора воды в решётках, м/с

Vвх.ф.= , где 1,25 – коэфф стеснения площади окон;

Qp – расчётный расход водоприёмного оголовка = 0,32 м3/с;

К -- коэфф. сжатия струи стержнями решётки = 1,2;

D – площадь водоприёмного окна, = 1 м.

Скорость отбора воды в решётках составит:

Vвх.ф.= 0,336 м/с.

Гидравлический расчёт самотечной линии.

Самотечная линия состоит из двух водоводов, по одному от каждой секции оголовка, и рассчитывается на пропуск расчётного расхода одной секции.

Трубопровод выполнен из стальных эл. сварных труб, ГОСТ 10704-76. Расчёт ведётся по таблицам Шевелёва, или по таблицам Лукиных, на полное заполне-ние труб, исходя из минимальной скорость = 0,7 м/с.

Расчётный расход одной секции равен:

Qp / E = 0.32 / 2 = 0.16 м3/с = 160 л/с.

диаметр самотечных трубопроводов = 500 мм.

скорость V = 0,81 м/с; 1000i = 1,84.

Потери напора в самотечном трубопроводе составят:

hp = i*L*1.1 = (1,84/1000)*45*1,1=