Определение расчётных расходов

Введение

Водозаборные сооружения занимают особое место среди всех систем водоснабжения. Водозаборные сооружения из поверхностных источников кроме основной задачи – обеспечения бесперебойного получения требуемого (заданного) количества воды из природного источника – выполняют также функции предварительной механической очистки забираемой воды, защиты от попадания в неё льда, а также рыбы.

Водозаборные сооружения бывают берегового и руслового типа. В данной работе проектируется водозабор берегового типа.

Водозаборные сооружения берегового типа используют обычно при относительно крутых берегах и наличии у берега достаточных глубин, обеспечивающих требуемые условия забора воды. Водоприёмными устройствами береговых водозаборов служат окна, расположенные в лобовой стенке сооружения и снабжённые сороудерживающими решётками, осуществляющими предварительную грубую механическую очистку воды.

При возможности использования для заданного объекта как одного, так и другого вида природных источников выбирают тот, который обеспечивает бесперебойную подачу объекту требуемых количеств воды нужного качества. При этом учитываются наименьшие затраты средств на строительство и эксплуатацию системы водоснабжения в целом, не только на определенный расчетный срок эксплуатации проектируемой системы, но и на перспективу развития в соответствии с планом роста населённого пункта и его потребности в воде.

Водозаборы являются одним из наиболее ответственных и дорогих сооружений системы водоснабжения. Велика их роль в обеспечении надёжности системы водоснабжения.

1. Исходные данные

1) Графический материал:

а) профиль реки в створе расположения водоприёмных сооружений с геологическими и гидрологическими данными;

б) план-схема участка реки.

2) Характеристика сооружений:

а) полезная производительность очистных сооружений –35500м³/сут;

б) высота подъёма воды насосами станции I подъёма – 80 м.

3) Гидрологические и гидрометрические данные о реке:

а) низший уровень воды (НУВ) =61,5 м;

б) высший уровень воды (ВУВ) = 56,4 м;

в) средняя (по вертикали) скорость движения воды на участке расположения водоприёмных отверстий: V₁ = 0,8 м/с;

г) максимальная скорость движения воды у берега V₂ = 0,5 м/с.

4) Сложность природных условий:

а) наличие взвешенных веществ 1,0 кг/м³;

б) устойчивость берегов и дна – с сезонными деформациями;

в) характер внутриводного шуго- и лёдообразования – без шугозажоров;

г) наличие водорослей, дрейсены, балянуса, мидий, загрязнений –вызывают помехи в работе водозабора;

д) река судоходная и лесосплавная – нет;

е) мощность устойчивого ледостава – 1,1 м;

ж) высота волны – 0,5 м.

5) Численность населения – 45000 чел.

6) Назначение водопроводной системы –рыбо-хозяйственное.

2. Выбор типа и схемы водозабора

Водозаборные сооружения из поверхностных источников, кроме основной задачи обеспечения бесперебойного получения требуемого количества воды, выполняют также функции предварительной механической очистки забираемой воды, защиты от попадания в неё льда, а также рыбы.

Для оптимального выбора типа водозабора должны учитываться особенности, намеченные к использованию реки.

Согласно заданию мутность реки – 1,0 кг/м³, берег и дно с сезонно неустойчивые, характер внутриводного шуго- и ледообразования – без шугозажоров, наличие водорослей и сора вызывают помехи, по [1, табл. 12] условия забора воды – средние по всем трём показателям.

На основании исходных данных проектируем водозабор берегового типа, так как имеется достаточная глубина у берега, относительно крутой берег.

Тип водоприёмного устройства принимается по [1, табл.13] - береговые, незатопляемые водоприёмники с водоприёмными отверстиями, всегда доступными для обслуживания, с необходимыми ограждающими и вспомогательными сооружениями и устройствами. Схема водозабора «А» – водозабор устраивается в одном створе. Категория водозаборных сооружений – I I. Принимаем две секции водоприёмной части водозаборного сооружения. Разделение на секции обеспечивает бесперебойность работы водозабора и позволяет осуществлять его периодическую очистку и ремонт без прекращения подачи воды.

3. Расчетная схема водозабора

Рис. 1. Схема берегового водозабора

I – приёмная камера;

II – всасывающее отделение;

III –надземная часть водозабора;

Вода из источника проходит через жалюзийные решётки в водоприемную камеру (I), затем через вращающиеся сетки во всасывающее отделение (II) и насосами подается на очистные сооружения.

Техническая характеристика

Для задержания мелких взвешенных и плавающих тел, находящихся в воде поверхностных источников и не задержанных решетками, предназначаются сетки, которые в ряде случаев завершают очистку воды, идущей на производственные цели. Сетки устанавливаются в водозаборных сооружениях непосредственно за решетками, служащими для грубой очистки воды.

Согласно [1, п. 5.105] принимаем вращающиеся сетки, так как условия забора воды средние.

Площадь сетки определяем по формуле [1, п. 5.95]:

где - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий

= 0,6 -1,2 м/с, принимаем = 0,6 м/с

По [2] подбираем сетку и ее размеры. Принимаем вращающуюся сетку типа

ТЛ с лобовым подводом воды. Определяем глубину погружения h_пог оси нижней ведомой звездочки по формуле

где В – ширина сеточного полотна, м;

Рис. 2. Вращающаяся каркасная сетка типа ТЛ с лобовым подводом воды

Водоочистная вращающаяся сетка работает следующим образом: в результате понижения уровня воды в камере всасывания, создаваемого насосами, вода проходит через сита, оставляя на их поверхности механические примеси. По мере засорения сит увеличивается перепад уровней воды до сетки и за ней. При достижении перепада 5-10 см включается механизм привода и загрязненные секции сит, поднимаясь вверх, при прохождении мимо промывного устройства очищаются струями воды. Вода подаётся в промывные трубы под напором, вместе со сбитой грязью и мусором попадает в самотечный желоб и самотеком поступает к месту сброса. Рабочим органом промывного устройства является труба, имеющая ряд отверстий диаметром 6 мм. Степень очистки сит регулируется соответствующим напором воды в трубе промывного устройства.

Вращающаяся сетка каркасного типа с лобовым подводом воды для улучшения качества очистки от загрязнений снабжена специальной волосяной щеткой диаметром 430 мм, расположенной поперек всей ленты сетки и приводимой во вращение через редуктор отдельным электродвигателем.

5.3 Определение местоположения основного сооружения

В створе водозабора

Глубина воды в источнике Н_и, в месте устройства водоприёмных окон, определяется исходя из необходимости обеспечения требуемой надёжности их работы в зимний и летний периоды года.

Для определения местоположения водозабора необходимо выполнить требования [1, п. 5.96]. Чтобы не допустить попадания донных наносов в водозабор, низ водоприёмных отверстий должен быть расположен не менее 0,5м выше дна русла водоисточника. Образующийся перед водоприёмными окнами порог необходим для задержания выпадающих здесь наносов. Для обеспечения нормальных условий забора воды верхняя кромка водоприёмных окон должна находиться на 0,2 м ниже ледового покрова и на 0,3 м ниже ложбины волны в водоисточнике.

1,1

0,5

0,2

2,79

56,4

1,1

0,5

0,3

2,15

56,4

Рис. 3. Расчётные условия работы водоприёмных устройств:

а – в зимний период; б – в летний период.

Глубина воды в источнике Н_и рассчитывается для зимнего и летнего периодов работы и принимается наибольшая из двух значений:

для зимнего периода:

для летнего периода:

где h_л – расчетная толщина льда, м;

0,9 – коэффициент, характеризующий плотность льда и глубину его погружения в воду;

Н_ок –высота водоприёмного окна;

h_вол – высота полуволны.

Н_и = 1,1 + 0,5 + 0,2 + 0,9 ^. 1,1 = 2,79 м;

Н_и = 1,1 + 0,3 + 0,5 + 0,25= 2,15 м.

Принимаем Н_и = 2,79 м. Водоприёмные отверстия располагаются в русле реки там, где глубина реки не меньше Н_и.

Отметка дна у водоприёмных окон определяется по формуле:

Z_{дна у окон} = УВ_мин – Н_и = 56,4 – 2,79 = 53,61 м.

Литература

1. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Стройиздат, 1985.

2. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений /Под ред. А.С. Москвитина. – М.: Стройиздат, 1979.

3. Каталог артезианских насосов

4. Шевелёв Ф.А. Шевелёв А.Ф. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб: Справ. пособие. – 6-е изд., доп. и перераб. – М.: Стройиздат, 1984.

5. Проектирование водозаборных сооружений из поверхностных источников/Сост.: П.Г. Быкова, Е.М. Гальперин, Т.В. Осипова; Самарск. гос. арх.-строит. акад. Самара, 1999.

6. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1982.

7. Информационный сборник насосного оборудования /Под ред. Панферова. – М.: ЦИНТИХИМ НЕФТЕМАШ, 1991.

8. Кочубеевский Е.И., Романова Л.В. Определение сметной стоимости и амортизационных затрат систем водоснабжения. – Куйбышев, 1980.

Введение

Водозаборные сооружения занимают особое место среди всех систем водоснабжения. Водозаборные сооружения из поверхностных источников кроме основной задачи – обеспечения бесперебойного получения требуемого (заданного) количества воды из природного источника – выполняют также функции предварительной механической очистки забираемой воды, защиты от попадания в неё льда, а также рыбы.

Водозаборные сооружения бывают берегового и руслового типа. В данной работе проектируется водозабор берегового типа.

Водозаборные сооружения берегового типа используют обычно при относительно крутых берегах и наличии у берега достаточных глубин, обеспечивающих требуемые условия забора воды. Водоприёмными устройствами береговых водозаборов служат окна, расположенные в лобовой стенке сооружения и снабжённые сороудерживающими решётками, осуществляющими предварительную грубую механическую очистку воды.

При возможности использования для заданного объекта как одного, так и другого вида природных источников выбирают тот, который обеспечивает бесперебойную подачу объекту требуемых количеств воды нужного качества. При этом учитываются наименьшие затраты средств на строительство и эксплуатацию системы водоснабжения в целом, не только на определенный расчетный срок эксплуатации проектируемой системы, но и на перспективу развития в соответствии с планом роста населённого пункта и его потребности в воде.

Водозаборы являются одним из наиболее ответственных и дорогих сооружений системы водоснабжения. Велика их роль в обеспечении надёжности системы водоснабжения.

1. Исходные данные

1) Графический материал:

а) профиль реки в створе расположения водоприёмных сооружений с геологическими и гидрологическими данными;

б) план-схема участка реки.

2) Характеристика сооружений:

а) полезная производительность очистных сооружений –35500м³/сут;

б) высота подъёма воды насосами станции I подъёма – 80 м.

3) Гидрологические и гидрометрические данные о реке:

а) низший уровень воды (НУВ) =61,5 м;

б) высший уровень воды (ВУВ) = 56,4 м;

в) средняя (по вертикали) скорость движения воды на участке расположения водоприёмных отверстий: V₁ = 0,8 м/с;

г) максимальная скорость движения воды у берега V₂ = 0,5 м/с.

4) Сложность природных условий:

а) наличие взвешенных веществ 1,0 кг/м³;

б) устойчивость берегов и дна – с сезонными деформациями;

в) характер внутриводного шуго- и лёдообразования – без шугозажоров;

г) наличие водорослей, дрейсены, балянуса, мидий, загрязнений –вызывают помехи в работе водозабора;

д) река судоходная и лесосплавная – нет;

е) мощность устойчивого ледостава – 1,1 м;

ж) высота волны – 0,5 м.

5) Численность населения – 45000 чел.

6) Назначение водопроводной системы –рыбо-хозяйственное.

2. Выбор типа и схемы водозабора

Водозаборные сооружения из поверхностных источников, кроме основной задачи обеспечения бесперебойного получения требуемого количества воды, выполняют также функции предварительной механической очистки забираемой воды, защиты от попадания в неё льда, а также рыбы.

Для оптимального выбора типа водозабора должны учитываться особенности, намеченные к использованию реки.

Согласно заданию мутность реки – 1,0 кг/м³, берег и дно с сезонно неустойчивые, характер внутриводного шуго- и ледообразования – без шугозажоров, наличие водорослей и сора вызывают помехи, по [1, табл. 12] условия забора воды – средние по всем трём показателям.

На основании исходных данных проектируем водозабор берегового типа, так как имеется достаточная глубина у берега, относительно крутой берег.

Тип водоприёмного устройства принимается по [1, табл.13] - береговые, незатопляемые водоприёмники с водоприёмными отверстиями, всегда доступными для обслуживания, с необходимыми ограждающими и вспомогательными сооружениями и устройствами. Схема водозабора «А» – водозабор устраивается в одном створе. Категория водозаборных сооружений – I I. Принимаем две секции водоприёмной части водозаборного сооружения. Разделение на секции обеспечивает бесперебойность работы водозабора и позволяет осуществлять его периодическую очистку и ремонт без прекращения подачи воды.

3. Расчетная схема водозабора

Рис. 1. Схема берегового водозабора

I – приёмная камера;

II – всасывающее отделение;

III –надземная часть водозабора;

Вода из источника проходит через жалюзийные решётки в водоприемную камеру (I), затем через вращающиеся сетки во всасывающее отделение (II) и насосами подается на очистные сооружения.

Определение расчётных расходов

Полная расчётная производительность водозаборного сооружения определяется по формуле:

,

где - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды системы водоснабжения, который зависит от состава очистных сооружений и согласно [1, п. 6.6] колеблется в пределах 1,04¸1,1; принимаем a = 1,1;

- расчетный расход системы водоснабжения в сутки максимального водопотребления, м³/сут;

- время работы водозаборного сооружения, ч, Т = 24 часа;

q_p = 1,1*35500/24 = 1627,08м³/ч = 451,97 л/с.

При нормальном режиме работы сооружения, когда работают две секции водоприемника, расчётный расход воды одной секции определяется по формуле:

,

где q_p – расчетная пропускная способность водоприёмника при нормальной работе, м³/ч;

n – число секций водоприёмника.

q_p^/ = 1627,08/2 = 813,54 м³/ч =225,98 л/с

Подача воды для водозабора II категории надёжности не должна снижаться согласно [1].

Расход воды водозабора в случае аварии, ремонта составит:

q_ав =0,7*q_p

где q_ав – расход в период форсированной работы водоприемника;

k – коэффициент, принимаемый в зависимости от категории надежности системы водоснабжения, для II категории k = 0,7.

q_ав =0,7*1627,08=1138,96 м³/ч =316,38 л/с