Водоснабжение города и промышленных предприятий (стр. 4 из 26)
· трубопроводная арматура и оборудование для промыва водоприемных отверстий и самотечных водоводов.
4.5. Гидравлические расчеты водозаборных сооружений
Гидравлические расчеты водозаборных сооружений выполняются применительно к нормальным и аварийным условиям эксплуатации.
Гидравлические расчеты по определению размеров водоприемных отверстий, водоочистных сеток, диаметров водоводов и других элементов водозаборов выполняются для нормальных условий эксплуатации, а расчеты потерь напора, уровней воды в береговом сеточном колодце и допускаемой наивысшей отметки оси насосов - применительно к аварийному режиму эксплуатации сооружений.
Расчетный расход воды в одной секции водозабора.
 |
Для нормальных условий эксплуатации рассчитывается по формуле:
где n – число секций водозабора;
и для аварийных условий:
 |
где Р - допускаемое уменьшение подачи воды в аварийном режиме, принимается для системы водоснабжения I категории подачи воды - 30% [1, п.4.4];
Площадь водоприемных отверстий (брутто) одной секции водозабора (оборудованной решетками) определяется по формуле:
где Qр – расчетный расход одной секции, м3/с;
vвт – средняя скорость втекания в водоприемные отверстия с учетом требований для рыбозащиты принимается: для русловых затопленных водоприемников vвт = 0,2 м/с, для рек со скоростями не менее 0,4 м/с, [1, п.5.94];
ηст - коэффициент стеснения площади водоприемного отверстия стержнями сороудерживающей решетки, определяется по формуле:
ηст = а / (а+d)=50/(50+6)=0,89
где d – толщина стержней, 6 мм;
а – расстояние между стержнями, 50 см;
ηз - коэффициент засорения решетки, 0,8;
Для принятого размера водоприемного отверстия число отверстий (количество решеток) в каждой секции берем –4.
Согласно [11, прил.1, табл. п 1.1], принимается характеристика сороудерживающих решеток:
· размеры водоприемных отверстий:
ширина - b = 600 мм;
высота - h = 800 мм;
· внутренние размеры рам решеток соответствуют размерам водоприемных отверстий;
· размеры рам решеток по наружному обмеру:
ширина - 700 мм;
высота - 900 мм;
Скорость втекания воды в водоприемное отверстие определяется по формуле:
Площадь водоочистных сеток, располагаемых под наинизшим расчетным уровнем воды в береговом сеточном колодце, определяется для плоских сеток по формуле:
где Qр – расчетный расход одной секции, м3/с;
vвт –допускаемая скорость течения воды в ячейках сеток: для плоских сеток принимается: Vc = 0,3 м/с [4, п.2.10];
ηст-коэффициент стеснения отверстия проволокой сетки, определяемый по формуле:
ηст = а2/(а+d)2=3,52/(3,5+1)2=0,6
где, а – расстояние между проволоками сетки в свету, 3,5 мм;
d – диаметр проволоки, 1 мм;
Согласно [4, прил.1, табл.П1.2] принимается две плоских водоочистных сеток:
· с размерами: ширина - 1250 мм;
высота - 1500 мм.
При выбранных размерах сетки расчетная скорость течения воды в сетке определяется по формуле:
Глубина погружения сеточного полотна под расчетный уровень воды определяется по формуле:
При всех уровнях волы в колодце, больших минимального, процеживание воды будет происходить через большую площадь сетки и с меньшей скоростью течения воды через нее. Вследствие этого повышается сороизвлекающая способность сеток и обеспечивается лучшая очистка воды.
Потери напора в плоских сетках согласно [4, п.2.10] принимаются: hc = 0,15 м.
Уровень воды в береговом колодце пеерд сеткой и после нее определяется по формуле:
А/ = Мин УВ – Σh1-2 = 72,5-0,33=72,15м
В/ = А/ - hс =72,15-0,15= 72,0 м
где Мин УВ – минимальный расчетный уровень воды в реке;
Σh1-2 – сумма потерь напора при течении воды от 1 до 2 сечения – от водоприемника до водоочистной сетки;
Σh1-2 = hр+hв+hсам+Σhм.с =0,05+0,08+0,15+0,06=0,33м
где hр – потери напора в решетке, 0,05м;
hв – потери напора в водоприемнике, 0,08м;
hсам – потери напора в самотечном водоводе, м;
Σhм.с – потери напора в местных сопративлениях водовода:
ζ - коэффициент местных сопротивлений, равный [4, прил.3]:
0,1 - для тройника на протоке;
0,05 – для полностью открытой задвижки;
1,0 - при вытекании воды под уровень;
q - ускорение свободного падения, м/с;
hс – по эксплутационным данным для плоских сеток , 0,15 м;
Отметку днища берегового колодца определяем по формуле:
Дн = А/ - Нс – hп = 72,15-0,84-0,5=70,81м;
Дн = В/ - h1 – h2 – h3 = 72-1,2-0,6-0,65=69,55м;
Принято Дн = 69,5 м
где Нс – высота сетки;
hп – глубина приямка для сбора осадка, 0,5 м;
h1 – допускаемое погружение отверстия всасывающего водовода, определяется: 1,5*Dв = 1,5*0,78=1,2 м,
Dв – диаметр отверстия воронки всасывающего водовода диаметром dвс:
Dв = 1,3* dвс = 1,3*600=0,78 м;
h2 – расстояние от низа воронки до дна, принимается: h2 = 0,8* Dв=0,8*0,78=0,6 м;
h3 – высота слоя бетона для образования приямка и откосов для сползания осадка к приямку, принимается:
h3 = hп +0,15=0,5+0,15=0,65 м;
Расчет водоводов ( самотечных, всасывающих и напорных) выполняется применительно к нормальным и аварийным условиям эксплуатации.
Диаметр водоводов принимается по [3] при расчетном расходе воды в одной секции водозабора для нормальных условий эксплуатации:
Qр = 0,27 м3/с; D = 600 мм.
Скорости течения воды в водоводах при нормальных условиях эксплуатации принимаются по [4, табл.2.5]: 1,02 м/с - в самотечных водоводах и 1,29 м/с - во всасывающих.
Принятый диаметр самотечных труб проверяем на незаиляемость транспортируемыми по водоводу мелкими наносами, по формуле:
где, v – средняя скорость течения воды в водоводе, м/с;
v* - динамическая скорость, принимается:
v* = 0,007*v = 0,007*1,02=0,0714 м/с;
А – параметр, принимаемый 9;
d – средневзвешанный диаметр наносов, 25мм;
ρ – средняя мутность воды в период половодья, 1,3 кг/м3;
ω – гидравлическая крупность, 11,6 мм/с;
Потери напора в водоводах (по длине) определяются по формуле:
h = i * L
где, i - пьезометрический уклон, определяемый согласно [3];
L - длина водовода, м;
Потери напора в самоточном водоводе (по длине) равны:
h = 0,00209 * 72 = 0,15 м
Потери напора во всасывающем водоводе (по длине) равны:
hвс = 0,00421* 19 = 0,08 м
Наивысшая допустимая отметка оси насоса определяется по формуле:
ОН=Мин УВ+(10-∆hg)-∑hп-v2/2g =72,5+(10-5)-0,52-0,4=76,58 м
где, Мин УВ - отметка миним. расчетного уровня воды в реке, м;
10-∆hg – приведенная высота атмосферного давления и допустимый кавитационный запас насоса, м;
Shп – сумма потерь напора при движении воды в сооружениях от водоприемных отверстий до насоса при аварийных условиях эксплуатации (т.е. потери напора в решетке, водоприемнике, самоточном водоводе, на местных сопротивлениях водовода, в сетке, во всасывающем водоводе, на местных сопротивлениях всасывающего водовода), м;
V2/2q - скоростной напор во всасывающем патрубке насоса:
V2/2q = 2,782/2*9,81 = 4м
Потери напора на местных сопротивлениях во всасывающем водоводе определяются по формуле:
ζ - коэффициент местных сопротивлений, равный [4, прил.3]:
0,5 – для колена;
0,4 – длявходной воронки;
0,4 – для перехода;
0,05 - для полностью открытой задвижки;
Shп = Σh1-2 + hвс+ Σhм.с=0,33+0,08+0,11 =0,52м
Принимаем ось насоса на отметке 76,5 м.
Неразмывавающая скорость течения воды при проверке неразмываемости дна и определении крупности камня для крепления определяем по формуле:
где, d0 – средневзвешанный диаметр отложений дна русла или каменного крепления, 0,3 мм;
H – глубина потока, м;
4.6. Описание конструктивных решений
Двухсекционный водоприемник с двусторонним втеканием воды имеет в плане удобообтекаемую форму. Корпус водоприемника выполнен сварным из машиностроительной стали. Самотечные водоводы проходят через водоприемник и заглушены с внешней стороны. Заглушки могут быть сняты для очистки самоточных водоводов. К самотечным водоводам присоединены вертикальные стояки, заглушенные в верху.
Водоприемные отверстия размером 0,6 х 0,8 м по четыре в каждой секции расположены с обоих сторон водоприемника и соединены со стоками косыми сужающимися коробами. Форма коробов за отверстиями обеспечивает плавное движение воды с непрерывным увеличением скоростей течения.