Гидравлический расчет водозаборных сооружений

Водозаборные сооружения с затопленными оголовками относятся ко 2 или 3 категории. В целях выполнения условия по проектированию сооружений 1 категории и обеспечения бесперебойности подачи воды потребителям в проекте предусматривается:

водозаборные сооружения проектируются с двумя затопленными оголовками в двух створах реки. Каждый оголовок оборудуется коллектором с вихревой камерой и водоприемными окнами, оборудованных фильтрующими кассетами.

Геометрические размеры водозаборных сооружений определяются из расчета пропуска максимального расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды при нормальных режимах водопотребления.

Потери напора в сооружениях,энергетические затраты на подачу воды потребителям рассчитываются при экстремальных ситуациях, т.е. в случае аварийной работы водозабора.

Расчетный расход воды, протекающей через каждый оголовок:

qр = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №1 - открытая онлайн библиотека = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №2 - открытая онлайн библиотека = 97,5 л/с = 0,0975 м3/с.

Скорость втекания воды в окно оголовка принимается (см.п.5.94.СНиП 2.04.02-84*) в пределах J £ 0,1¸0,3 м/с.

Общая площадь входных окон каждого оголовка рассчитывается по формуле:

Wбр = 1,25 · qр· Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №3 - открытая онлайн библиотека ,

где Кст = – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий;

1,25 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий.

Чтобы в оголовок потоком воды не затянуло мальков или не прижало к окнам оголовка, последние оборудуются фильтрующими элементами - сетками или фильтрующими кассетами.

На проектируемых оголовках устанавливаются фильтрующие кассеты с гравийно-щебеночной загрузкой.

Для фильтрующих кассет:

Кст = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №4 - открытая онлайн библиотека = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №5 - открытая онлайн библиотека = 3,33,

где Рф – пористость гравийно-щебеночного фильтра 0,3-0,5

Wбр = 1,25*0,0975* Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №6 - открытая онлайн библиотека = 4,06 м2

Соблюдая принципы стандартизации при строительстве объектов, размеры окон оголовков принимаются по стандартным размерам решеток, которые могут устанавливаться на окнах в периоды ремонта или замены кассет. Из справочника по специальным работам (под редакцией Москвитина А.С.) выбираются размеры решетки:1000 х 1250 мм, весом 94 кг. Площадь живого сечения кассеты назначается в соответствии с размерами решетки, т.е. равной Wкас.=1,08 м2.

В этой связи, количество кассет на один оголовок принимается:

n = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №7 - открытая онлайн библиотека = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №8 - открытая онлайн библиотека » 4 шт.

При наличии фильтрующих кассет сетки в водоприемной камере могут не устанавливаться.

Проверяя скорость движения воды на входе перед фильтрующей кассетой с заданными размерами:

J = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №9 - открытая онлайн библиотека = 0,075м/с < 0,1 м/с,

можно сделать вывод, что требование СНиП по пределам скорости входа воды в оголовок, в целях предотвращения гибели молоди, выполняется.

При промывке фильтрующей кассеты на ее место устанавливается решетка, а в водоприемной камере сетка.

Подача воды потребителям при аварийной ситуации или ремонтах должна быть в пределах: Qав ³ 0,7 Qвод, т.е.Qав ³ 0,7·0,195=0,137 м3/с.

Проверим работу водозахватных устройств при ремонтах или промывке одного из оголовков:

если установлены фильтрующие кассеты, то скорость втекания воды в оголовок составит:

J70%=(0,7·0,195·1,25·3,33)/4,06 = 0,14 м/с, т.е. в пределах 0,1¸0,2 м/с.

По проекту: оголовок принимается с цилиндрическим коллектором переменного сечения и вихревой камерой.

Сечения коллектора принимаются по условию:

скорость движения воды в коллекторе предусматривается неизменной и не меньше 0,75 м/с;

наибольший диаметр коллектора (камеры) определяется по формуле

Dмак = 2 Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №10 - открытая онлайн библиотека ,

где Jм - принимается несколько меньше расчетной скорости в водоводе, м/с.

В данном проекте Dмак принимается равным диаметру водовода (в целях упрощения расчетов)..

Длина коллектора (вихревой камеры) принимается из расчета L = 6¸10 Dмак , где Dмак - максимальный поперечный размер вихревой камеры.

Чтобы определить Dмак необходимо рассчитать диаметр водовода Dвод.

Водоводы принимаются самотечными от каждого оголовка (самотечные водоводы надежнее сифонных).

Самотечные водоводы

Диаметр каждого водовода назначается по условию:

пропускная способность водовода q1 = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №1 - открытая онлайн библиотека = 0,0975 м3/с, при 0,7 £ J1 £ 1 м/с (п.5.99 СНиП 2.04.02-84).

Если J1r =0,9 м/с, то

Dвод = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №12 - открытая онлайн библиотека = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №13 - открытая онлайн библиотека =0,371»0,4 м.

По справочнику строителя (под ред. Перешивкина А.К.) выбираются трубы для самотечных водоводов: стальные трубы Dу 400 мм с внутренним цементно-песчаным покрытием. Толщина покрытия d=7 мм.

Анализируя план источника водоснабжения (выданного по заданию), выбирается место размещения оголовков и водоприемного колодца. Оценивается длина водоводов.

В данном проекте длина самотечных водоводов одинаковая и равна: Lвод=30 м.

Потери напора в водоводе при аварийном режиме составят:

h=i∙L вод· 1,2= A·k∙q2∙L вод· 1,2=0,1521∙0,97·0,7· 0,1952·30·1,2=0,14»0,15м,

при q =0,7·0,195=0,137 м3/с, Dу 400 мм, J70% = 1,14 м/с, k=0,97, A =0,1521

Вихревая камера

Вихревая камера (коллектор) монтируется из стальных телескопических труб с такими диаметрами, которые бы по всей длине камеры обеспечивали равномерное движение воды.

Расход воды, который приходится на один оголовок, составляет: q = 0,0975 м3/с . Усредненная скорость в камере принимается равной J=0,8 м/с.

через одно окно в оголовок поступает qок = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №14 - открытая онлайн библиотека = Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №15 - открытая онлайн библиотека =0,024 м3/с, при J=0,8 м/с

где n –количество входных окон.

В этой связи размеры вихревой камеры (коллектора) принимаются:

в конце камеры- Dкам= Dвод=400 мм;

в начале - Dкам= Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №16 - открытая онлайн библиотека = 0,197 м, Dкам »200 мм;

после 2 окна- Dкам= Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №17 - открытая онлайн библиотека = 0,276 м, Dкам »300 мм;

после 3 окна- Dкам= Гидравлический расчет водозаборных сооружений - №18 - открытая онлайн библиотека = 0,339 м, Dкам »350 мм;

Длина камеры принимается: L= 6¸10 Dмак =10∙0,4=4 м. Длина оголовка, с учетом условий устойчивости, прочности и размеров его составных узлов, принимается - 8 м Ширина – 2,4 м.