Проектирование инженерных сооружений водоснабжения

Министерство образования  и науки Украины

ДонГТУ

Кафедра городского строительства  и хозяйства

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

к  курсовому проекту  по курсу:

«Городские инженерные сооружения»

на тему:

« Проектирование инженерных сооружений водоснабжения»

 

 

 

 

 

 

 

                                                         Выполнил: ст.гр.МБГ-06

                                                                            Шевченко. Я. В.                                                                                                

                                                        Проверила: доц. каф. МБГ

           Сергиенко С.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алчевск, 2010

                                         Содержание

 

          Задание к выполнению курсового проекта………………………..  стр.

Введение …………………………………………………………….  стр.

1. Устройство и расчет шахтного колодца …………………………. стр.
2. Проектирование водозаборной части с архитектурно-планиро-

     вочными решениями. Технология и организация строительства

сооружения …………………………………………………………  стр.

3. Проектирование сооружения фильтровальной станции. Техно-

     логия и организация строительства сооружения ………………… стр.

4. Проектирование резервуара для хранения воды. Технология и

     организация строительства сооружения ………………………….. стр.

5. Проектирование водопроводной станции насосной станции 1-го

     подъема. Технология и организация строительства сооружений . стр.

6. Зоны санитарной охраны источников ……………………………. стр.

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

   Устройство водозаборных узлов, их отдельных элементов и состав сооружений для приема подземных вод зависит от условий залегания, мощности, водообильности, глубины и геологического строения водоносных горизонтов, гидравлических характеристик движения, связи с другими водоносными массивами, пластами и поверхностными водами, санитарного состояния территории, необходимости в искусственном восполнении запасов подземных вод и его конструктивного решения, наличия водоносных пластов, содержащих воды неудовлетворительного качества, намечаемой производительности и технико-экономических показателей. Сооружения, применяемые для захвата подземных вод, подразделяются на следующие группы: скважины, шахтные колодцы, горизонтальные водозаборы, лучевые водозаборы, каптаж источников.

   Водозаборные  скважины и шахтные колодцы  широко применяются при эксплуатации  как безнапорных, так и напорных  подземных вод. Шахтные колодцы используют чаще при небольших объемах потребления и глубине залегания подземных вод до 20-30 м. Эффективное использование водозаборных скважин возможно при глубине подошвы водоносного слоя более 8-10 м и при минимальной его мощности 1-2 м. Эффективность их применения возрастает с глубиной залегания вод: при этажном залегании водоносных горизонтов, когда один или несколько из них являются источниками водоснабжения, скважины становятся незаменимыми.

   Горизонтальные  водозаборы могут применяться  при неглубоком залегании водоносного пласта небольшой мощности. Зачастую их использование позволяет добиться более высокого эффекта в заборе воды, чем использование вертикальных водозаборов. Горизонтальные водозаборы в виде дренажных труб и галерей, применяемые для захвата грунтовых вод, укладывают в вырытые канавы и располагают на глубине не более 5-8 м. Горизонтальные лучевые водозаборы пробуривают из центральной шахты – камеры и чаще применяют для захвата грунтовых вод, а в последнее время – и для захвата напорных вод на глубине 20-30 м. Каптажные сооружения предназначены для приема воды из восходящих и нисходящих источников (ключей, родников). В зависимости от условий выхода на поверхность земли из водоносного горизонта каптажи могут иметь различную конструкцию: в виде дренажных труб со сборным колодцем и камерой, одной каптажной камеры, а иногда в виде шахты с отводной трубой. Такие сооружения на территории Украины встречаются сравнительно редко.

 

 

 

 

 

 

1. Устройство  и расчет шахтного колодца

 

 

    Шахтные колодцы представляют собой вертикальные выработки с большими размерами поперечного сечения по сравнению с водозаборными скважинами. Их применение должно быть ограничено эксплуатацией подземных вод водоносных горизонтов, залегающих на сравнительно небольших глубинах, обычно до 30 м.

    Шахтные колодцы  состоят из следующих конструктивных  элементов: надземной части - оголовка, ствола, водоприемной части, водосборной части-зумпфа.

    Оголовок предназначен  для защиты от попадания в  колодец загрязненных поверхностных  вод сверху, а также для создания  удобных в эксплуатации условий (подъема и разбора воды, наблюдений за состоянием колодца и т.п.). В местах с низкими температурами устройство оголовка в сравнительно неглубоких колодцах необходимо также и для защиты от промерзания. Для предохранения колодца от обрушения и загрязнения его стенки укрепляют.

   Возвышение оголовка  колодца над поверхностью земли по санитарным условиям должно приниматься не менее 0,8 м. Для предохранения от загрязнений оголовок перекрывается крышкой, над ним устраивают навесы или будки. Вокруг колодца (в земле) укладывают глиняный замок, а поверхность земли для лучшего отвода воды замащивается или асфальтируется с уклоном в сторону от колодца.

   Оголовок и  ствол должны быть непроницаемы, чтобы вода (поверхностная или  грунтовая) из самых верхних  водоносных горизонтов не могла проникать в колодец.

   Водоприемная часть шахтных колодцев в зависимости от гидрогеологических условий и глубины устраивается только в дне или стенках или же в дне и стенках колодца. Дно колодца при приеме воды через него должно быть снабжено гравийным фильтром или оборудовано плитой из пористого бетона. В стенках при приеме воды через них должны быть устроены специальные окна из пористого бетона или окна, заполненные гравийным фильтром.

  Зумпф устраивается в том случае, когда в колодцах необходимо иметь некоторый запас воды; его размеры определяются величиной необходимого запаса воды.

    В зависимости от рода материала, используемого для крепления стенок, существующие конструкции шахтных колодцев могут быть подразделены на деревянные, из каменной и кирпичной кладки, бетонные и железобетонные.

     В настоящее время наиболее перспективны шахтные колодцы из сборных железобетонных элементов (колец, панцирных плит).

     Шахтные  колодцы для глубин 10, 20 и 30 м  сооружаются из сборных железобетонных колец с фальцами высотой 1,05 м и внутренним диаметром 1 м при толщине стенок 8 см .

     В устойчивых  грунтах стык колец в стволе  заделывается цементным раствором, а в песчаных грунтах (когда благодаря заклиниванию может происходить нависание колонны) применяются специальные конструкции стыка, работающие на разрыв.

       Водоприемная  часть принята в виде кольца  из пористого бетона, армированного такой же сеткой, как и обсадные железобетонные кольца ствола колодца, причем для придания большей прочности в кольцах верхней и нижней частей имеются пояса из бетона. В нижней части колодца укладывается трехслойный обратный фильтр.

   При вскрытии песчаных и плывунных грунтов крепление колодца осуществляется кольцами диаметром 0,65 м. В этом случае в несовершенных колодцах донный фильтр устраивается в виде бетонной армированной плиты, укладываемой на щебеночно-гравийную обсыпку, толщина которой принимается равной 30 см.

   Совершенные колодцы  глубиной 20 и 30 м имеют несколько  иную конструкцию, включающую устройство зумпфа из железобетонных колец.

 

  Определить форму, дебит и размеры водоприемной площади шахтного колодца, выполненного из сборных железобетонных колец внутренним диаметром 1, 8 м и толщиной стенки 22 см при следующих исходных данных: мощность водоносного пласта H=18,6 м, расстояние от дна колодца до подстилающего водоупора Т=7 м, понижение уровня воды при откачке S=7 м, коэффициент фильтрации Кф=44 м/сутки, мощность пласта m=2,5 м/сутки.

 

 Определяем радиус влияния шахтного колодца по формуле:

где: R - радиус влияния шахтного колодца;

        S - понижения уровня воды при откачке

       m - мощность пласта

      Кф - коэффициент фильтрации.

R=2S√44*2.5=146,83 м

Вычисляем среднюю мощность водоносного пласта по формуле:

Нср = Н - S/2

где: Нср- средняя мощность водонапорного водоносного пласта

                во время откачки    воды.

Нср =18,6-7/2= 15,1 м

Определим дебит шахтного колодца:

Q=П*Кф(2Н-S)S/ln1.65R/r+Ek

Q=3.14*44(2*18.6-7)7/ln1.65*146.83/0.9+2.5=3605.8

Площадь водоприемной части  днища колодца определяется по формуле:

Определяем входную  скорость воды у дна колодца:

V= 10 • Кф = 10*44 =440 м/сут

где:  V -скорость воды у дна колодца 10 - эмпирическое число

         Кф - коэффициент фильтрации.

Определяем расход воды через дно  колодца:

 м³/сут

Определяем количество поступающей воды через стенки колодца  по формуле:

 м³/сут

Определяем боковую  поверхность с учетом фильтра по формуле:

 м²

Площадь боковой поверхности  водопроводной части колодца определим по формуле:

м²

 

где:  d -диаметр фильтра

         l - длина фильтра

 м²

Следовательно, фильтрующая поверхность составляет 117,92% от боковой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Проектирование водозаборной части с архитектурно-планировочными решениями. Технология и организация строительства сооружения

 

    Водозабор  является первым звеном сложной  системы водоснабжения, обеспечивающим  питание всех водопотребителей. Занимая головное положение в системе, водозабор имеет определяющую роль в ее функционировании. Современный водозабор для водоснабжения крупного города представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений, оснащенных энергетическим и механическим оборудованием, системой автоматического и телемеханического управления. Такой водозабор должен работать бесперебойно при любых условиях забора воды, существенно изменяющихся по сезонам года.

    Водозабор  - гидротехническое сооружение, осуществляющее  забор воды из источника питания  для целей гидроэнергетики, водоснабжения, ирригации и др. Водозаборы должны обеспечивать пропуск воды в водовод (канал, трубопровод, туннель и т.п.) в заданном количестве, надлежащего качества и в соответствии с графиком водопотребления.

  Особенности проектирования водозаборов подземных вод:

- водозабор должен  располагаться ближе к потребителю;

- иметь возможность расширения;

- иметь небольшую  площадь;

  - не нарушать интересы  других потребителей;

- иметь благоприятные  санитарные нормы;

- иметь возможность санитарной охраны.

 

   Здание водозаборной  части имеет размеры в плане  4 на 4 м, высота – 6 м. Фундаменты  проектируются бутовые толщиной 0,5 м. Стены здания выполнены из кирпича толщиной 0,25 м. Стены оштукатуриваются обычной штукатуркой толщиной 0,02 м. Полы проектируются бетонные с цементной стяжкой. Перекрытие выполнено из плит монолитных ребристых длиной 6 м и шириной 1 м. Кровля односкатная, рулонная (параизоляция, один слой рубероида, теплоизоляция, цементная стяжка, два слоя акваизола).

 

Земляные работы осуществляют механическим способом - преобразование естественного рельефа бульдозером на гусеничном ходу. Далее целесообразно применение экскаватора для рытья котлована под водозаборную скважину. Плодородный слой земли, который может понадобиться для благоустройства территории, транспортируют самосвалами на отдельную территорию. Далее выполняется ручная доработка грунта.

    Фундаменты запроектированы бутовые. Бутовую кладку выполняют соединением камней на растворе. Кладка ведется методом под лопату. Кладка производится подбором камней одинаковой высоты и укладки их в горизонтальные ряды. Таким образом, в пределах одного ряда кладки находятся камни одинаковой высоты. Это позволяет выполнить перевязку вертикальных швов кладки по однорядной системе. Верстовые ряды выполняются из отобранных камней, а пространство между ними заполняют более мелкими камнями и раствором.

   Стены здания выполнены из кирпича, толщиной 250 мм. Крпичная кладка выполнена сплошной кладкой, состоит только из кирпичей и раствора. Средняя толщина горизонтальных швов - 12 мм, вертикальных -10 мм. Для обеспечения монолитности кладки предусмотрена перевязка поперечных и продольных вертикальных швов.

       Перекрытие из сборного железобетона - опирание плит перекрытий выполняют на армированный пояс, который устраивается при помощи блоков П-образной формы, заполняемых бетоном марки М300 и армированного стержнями арматуры. Длина опирания плиты не должна быть менее 12см. Плиты устанавливаются на постель из кладочного раствора. Выравниваются плиты по нижней поверхности, служащей потолком.