речные водозаборные сооружения

Содержание
1 Анализ исходных данных 5
2 Выбор и обоснование поверхностного и подземного источников водоснабжения 5
3 Выбор и обоснование места расположения водозаборных узлов 5
4 Расчет и конструирование водозаборного узла на подземном источнике 6
4.1 Выбор и обоснование водоносного пласта, способа производства работ и типа водозаборного сооружения 6
4.2Определение допустимого понижения динамического уровня 7
4.3Выбор типа и определение суммарной длины рабочей части фильтров и предварительная оценка количества рабочих скважин 8
4.4Определение требуемой производительности одной скважины и фактического понижения динамического уровня в ней без учета и с учетом взаимодействия скважин. Уточнение количества рабочих и резервных скважин 10
4.5 Учет взаимодействия скважин 12
4.5.1Выбор схем расположения скважин на местности 12
4.6 Подбор скважинного насоса с электродвигателем 12
4.7 Выбор и обоснование конструкции скважины 15
4.8 Выбор конструкции оголовка скважины и павильона над ней 16
4.9 Определение границ поясов зоны санитарной охраны источника водозабора 18
5 Речной водозабор 20
5.1Выбор типа водоприемника и технологической схемы и состав водозаборного сооружения 20
5.2Расчет элементов 21
5.2.1Определение минимально необходимой глубины речного потока по вертикали для расположения водоприемных окон 21
5.2.2Определение производительности водозабора 23
5.2.3 Водоприемные окна и сороудерживающие решетки 23
5.2.4 Сороудерживающие решетки 25
5.2.5 Русловый водоприемник (оголовок) 25
5.2.6 Самотечные трубопроводы 27
5.2.7 Береговой колодец 30
5.2.8 Насосная станция первого подъема 32
5.3 Специальные вопросы 36
5.3.1 Удаление осадка из берегового колодца 36
5.3.2 Оценка необходимости проведения шугозащитных мероприятий 37
5.3.3 Рыбозащита 38
5.3.5 Защита решетки от обмерзания льдом 40
6 Определение границ поясов зоны санитарной охраны 42
6.1 Граница первого пояса 43
6.2 Граница второго пояса 43
6.3 Граница третьего пояса 44
Список использованных источников 45

Требуемая подача насоса , м3/с, определяется по формуле= ,(5.21)где – количество параллельно работающих насосов, принято = 2.По формуле (5.21):= = 0,164 м3/сТребуемый напор насоса определяется по формуле , (5.22)где – геометрическая высота подъема воды, м, определяется по формуле = ,(5.23)где – отметка уровня воды в первом сооружении на очистной станции,м, определяется по формуле=м,(5.24)где – поверхности земли в месте расположения очистной станции,м, = 845,0 м. – суммарные потери напора , м, определяются по формуле=++,(5.25)где - потери напора в коммуникациях внутри насосной станции, м, принято = 1,7 м; – потери напора в водоводах , определяются по формуле ,(5.26)где - расчетный расход по одной нитке, м/с, определяется по формуле= (5.27)где – количество ниток водовода, принято =2, тогда по формуле (5.27) = = 0,164м3/сA–удельное сопротивление трубы c2/м5, при =1,5 м/с по формуле (5.8) = 0.3732 м; к прокладке приняты неровные металлические трубы диаметром 400 мм согласно таблице 2 [4] A=0,1907 c2/м5; – длина водоводов, = 6500 м; – коэффициент, учитывающий местный потери напора, принято = 1,2;- коэффициент, учитывающий поправку на скорость, фактическая скорость определена по формуле (5.10)согласно [4] -1,0;По формуле (5.26):=5.91 мПо формуле (5.25): мПо формуле (5.24) мПо формуле (5.23): мПо формуле (5.22) мСогласно [6] принят к установке рабочий насос марки Д1250-65 с частотой вращения 980 об/мин и диаметром рабочего колеса 450 мм с электродвигателем марки АЗ-3155-6УЗ мощностью 110 кВт. Размеры насосного агрегата:1 =2275 мм, В=1210 мм, Н=1165 мм.Анализ совместной работы насосов и трубопроводов выполнен для нормального и аварийногорежима и представлен на рисунке 5.5.При нормальном режиме работы характеристика системы трубопроводов определяется по формуле ,где – суммарное сопротивление системы, c2/м5, определяется по формуле = (5.29)По формуле (5.29) = = 75,5c2/м5.Расчеты характеристик сведены в таблицу 5.2.Таблица 5.2 – Расчет характеристик системы трубопроводов при нормальном режимеНапорыРасходы в долях от Qвз, м3/с00,25Qвз0,5Qвз0,75QвзQвз1,25Qвз1,5Qвз00,081750,16350,24530,3270,40880,5723Нг11,511,511,511,511,511,511,5SсQвз200,504382,01754,53948,0712,60924,714Н11,512,004413,51816,03919,5724,10936,214При нормальном режиме работы фактическая подача составляет Qвз= 1405 м3/ч, что на 19% превышает требуемую подачу Qвз= 1177 м3/ч; фактический напор Нф= м. При этом насосы работают в области оптимальных подач с коэффициентом η=75 %, мощностью N= кВт и допустимым кавитационным запасом ∆h=4.1 м.При аварийном режиме работы характеристика системы трубопроводов описана формулой (5.29) = = 158,4c2/м5.Таблица 5.3 – Расчет характеристик системы трубопроводов при аварийном режимеНапорыРасходы в долях от Qвз, м3/с00,25Qвз0,5Qвз0,75QвзQвз1,25Qвз1,5Qвз00,081750,16350,24530,3270,40880,5723Нг11,511,511,511,511,511,511,5SсQвз201,058444,23389,525916,93526,46151,863Н11,512,558415,73421,02628,43537,96163,363При аварии с отключением одной нитки водовода фактическая подача двух рабочих насосов составляет Qфавр= м3/ч, что меньше требуемой подачи (Qвз= м3/ч) на 13 %, что в пределах допустимого (30 %).Принята установка насосов под залив.Рисунок 5.5 –Анализ совместной работы насосов и трубопроводов выполнен для нормального и аварийного режимах:1 – характеристика насоса при нормальной работе насосной станции;2 – характеристика двух параллельно работающих насосных станций3 - характеристика насоса при аварииОтметка оси насоса, м, определяется по формуле:(5.30)По формуле 5.30:.Отметка пола по формуле:(5.31)где h1 – расстояние от оси насоса до его подошвы, м, согласно [6]h1=0,75 м;hф – высота фундамента под насос, м, принято h1=1,0 м;По формуле 5.31:.Диаметр каждой нитки водовода составляет 400 мм каждая; диаметр всасывающих с трубопроводов составляет 500 мм.В качестве запорно-регулирующей арматуры согласно [6] к установке приняты параллельные задвижки с электроприводом 30ч915бр с не выдвижным шпинделем диаметром 400 и 500 мм.В качестве расходомера на напорные трубопроводы принята труба Вентури. Для измерения давления на напорных трубопроводах предусмотрена установка манометров на всасывающих трубопроводах – ваккуметров.В качестве грузоподъемного оборудования принята кран-балка грузоподъемностью 1 т.5.3 Специальные вопросы5.3.1Удаление осадка из берегового колодцаДля удаления осадка из приемных камер берегового колодца принято использование насосов для сточных вод.Рисунок 5.6 – Схема установки насосов и трубопроводовПодбор насоса:1 Определение производительности насоса определяется по формуле:(5.32)где К – коэффициент разбавления осадка, принято К=2,3;Wос – объем удаляемого осадка, м3, определяется по формуле:(5.33)где Fкам – площадь камеры, м2, определено 86 м2;hос – глубина слоя осадка, м, принято hос =1,0 м;tос – продолжительность удаления осадка, ч, принято tос =1 ч.По формуле (5.33):.По формуле (5.32):.Требуемый напор определяется по формуле:(5.34)где Нг – геометрическая высота подъема воды, м, определяется по формуле:(5.35)По формуле 5.35:.hw– потери напора, м принято конструктивно hw=4 м.По формуле 5.34:.Согласно [6] к установке приняты два насоса марки СД 250/22,5 с частотой вращения 1450 об/мин, диаметром рабочего колеса 298 мм, и мощностью 22 кВт. Габаритные размеры L=1830мм, В=616 мм; Н=703 мм.5.3.2Оценка необходимости проведения шугозащитных мероприятийСхема для определения необходимости борьбы с шугой представлено на рисунке 5.7.Отметка дна возле оголовка определена по формуле:(5.36)По формуле (5.36):.Отметка верха оголовка определяется по формуле:(5.37)По формуле (5.37):.Так как уровень осеннего шугоходаD=170,5 м, а толщина слоя шуги – 0,6 м, то отметки низа слоя шуги составит: С=170,5-0,7=169,8 м.Так как над оголовком обеспечен запас Х=С-А=169,8-167,26=2,54 м, который более одного метра, то никаких мероприятий по борьбе с шугой проводиться не будет.5.3.3РыбозащитаДля рыбозащиты предусмотрено устройство воздушно-пузырьковой завесы перед приемными окнами оголовка.Расчет системы подачи сжатого воздуха:1 Требуемая производительность воздуходувного аппарата определяется по формуле:(5.38)где q – интенсивность выхода кислорода из отверстий перфорированной части трубопровода, принимаем q =18 л/(с*м);lотв – длина перфорированной части воздуховода, определена из рисунка 5.4 lотв=3,7 м.По формуле (5.38):.Диаметр воздуховода определяется по формуле:(5.39)По формуле (5.39):.К прокладке принята металлическая стальная труба стандартным диаметром 80 мм.3 Длина воздуховода, м, определяется по формуле:(5.40)По формуле (5.40):4 Потери напора, м, определяются по формуле:(5.41)где hуд – удельные потери, м. принято hуд=0,018 (м вод. ст)/м.По формуле (5.41):.5 Требуемый напор воздуха аппарата определяется по формуле:(5.42)где Нг – геомтерическая высота подъема воздуха, определяется по формуле:(5.43)где zз – отметка земли, где расположен оголовок, определено zз=165,36м.По формуле (5.43):.По формуле (5.42):.Согласно [5] при расходе 3,996 м3/мин и требуемом напоре 11,78 метров к установке принята воздуходувка ВК-6.5.3.5Защита решетки от обмерзания льдомСогласно п. 5.2.3 настоящей работы в качестве защитного мероприятия принят электроиндукционный обогрев решетки.Расчет произведен по методике изложенной в [5].Расчет электрообогревная решетки:1 Электрическая мощность для обогрева стержней, кВт, определяется по формуле:(5.44)где α – коэффициент теплоотдачи от поверхности стержня к воде, ккал/(м2*ч*0С), определяется по формуле:(5.45)где b – ширина стержня решетки, м, принято b=0,165 м;d – диаметр стержней решетки, м, принято d=0,032м;v – скорость движения воды в прозорах решетки, м/с, определяется по формуле:(5.46)где nреш – количество решеток, согласно п. 5.2.3 nреш=2 шт;Нреш – высотарешеток, м, согласно п. 5.2.3 Нреш=1,2 м;А – ширина решеток, м, А=1,0 м;n – количество стержней, определено n=12;Fст– площадь обогреваемой поверхности стержней решетки, м 2, определяется по формуле:(5.47)где Рс – периметр стержня (кожуха), определено Рс=0,38 шт;∆t – разность температур стержня и воды, 0С, принято ∆t=0,10СПо формуле (5.47):.По формуле (5.46):.Коэффициент теплоотдачи определен по формуле (5.45):.По формуле (5.44):2 Удельное напряжение электрического тока, В/м, подаваемого на греющий кабель, определяется по формуле:(5.48)где U – подаваемое напряжение на стержень, принято U=110В.По формуле (5.48):.3 Требующая удельная мощность, кВт/м, определяется по формуле:(5.49)По формуле (5.49):.4 В качестве греющего кабеля принят теплостойкий кабель марки РКГМ однопожильный с сечением провода 6 мм2 (1×6). С количеством витков в каждом сечении – пять.5 Фактическая удельная мощность, переходящая в тепло, определена по рисунку 1,2 [5], что больше .6 Допустимая сила тока в электрическом кабеле из условия перегрева А, определяется по формуле:(5.50)где kвл – коэффициент взаимного влияния проводников, принято kвл=0,68;kпр – коэффициент принимаемый при прокладке кабеля в воде, принято kпр=1,75; – длительно допустимый ток для данного кабеля при его прокладке на воздухе температурой 20 градусов, для кабеля РКГМ (1×6),.По формуле (5.50):.7 Фактическая сила тока в принятом кабеле согласно рисунку 1.2 [5], что меньше при этом обеспечивается не перегрев кабеля.8 Требуемая мощность электрического трансформатора, кВт, определяется по формулам:(5.51)(5.52)По формуле (5.51):По формуле (5.52):.Из двух значений принято наибольшее.6Определение границ поясов зоны санитарной охраны6.1Граница первого поясаСогласно [2] границы первого пояса установлены на расстоянии от водозабора:- вверх по течению – 200 м;- вниз по течению – 100м;- по прилегающему к водозабору берегу – 100 м от уреза воды; - в направлении к противоположному берегу – 50 м от водоприемного оголовка.Границы первого пояса показаны на рисунке 5.8.Рисунок 5.8 – Границы первого пояса санитарной охраны6.2Граница второго поясаСогласно [2] границы второго пояса установлены на расстоянии:- вверх по течению – 700м;- вниз по течению – 250м;- вверх по течению – L, км, определяется по формуле:(5.53)где vср – средняя скорость реки на участке от верхней границы до водозабора, м/с, принято 0,35 м/*с;Т – время, необходимое для завершения процесса самоочищения водоема, сут, принято Т= 4 сут.По формуле (5.53):.Граница второго пояса показана на рисунке 5.9.6.3Граница третьего поясаГраница третьего пояса вниз и вверх по течению совпадают с границами второго пояса, боковые границы – на расстоянии 4000 м от уреза воды.Граница третьего пояса показана на рисунке 5.9.Рисунок 5.9 – Граница второго и третьего пояса санитарной охраныСписок использованных источников1Кунц К.Л., Ким И.Л. Проектирование скважинного водозабора в системах железнолорожного водоснабжения: Метод.указ. К выполнению курсового проекта для студентов, обучающихся по специальности «Водоснабжение и водоотведение». Новосибирск: Изд-во СТУПСа, 2009. – 24 с.2 СП 3113330 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / М. Стройиздат, 2012 – 122 с.3 Кунц К.Л., Иващенко А. Т. Речные водозаборные сооружения: Методю указ. К выполнению курсового проекта для студентов, обучающихся по специальности «Водоснабжение и водоотведение». Новосибирск: Изд-во СТУПСа, 2002. – 24 с. 4 Шевелев Ф. А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб / М. Стройиздат, 2009. – 116 с.5 Оборудование водопроводно-канализационных сооружений: справочник монтажника под ред. Москвитина А. С./ М. Стройиздат, 2009. 6Насосы. Каталог-справочник / Бадыгин В.В. и др. Новосибирск, НГСАУ, 1999. – 97 с.7 Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации / Перешивкин А. К., Александров А. А., Булынин Е.Д. и др. – М.: Стройиздат, 2000. – 653 с.