Водозаборные сооружения

Количество  водоприемных окон принимается равным количеству самотечных линий, т.е. в данном оголовке имеется 4 водоприемных окна.

3.4.1.Определение  суммарной площади водоприемных  отверстий.

Суммарную площадь  водоприемных отверстий определяем по формуле, приведенной в СНиП [2]:

F_p=1,25q_р K_cт/V_вт

F_р– площадь отверстия одной секции водоприемника, м²;

q_р – расчетный расход пропускаемый через оголовок, q_р=6 м³/с;

К_ст – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток, принимается по следующей формуле:

К_ст =(а+с)/а

а – расстояние  между стержнями  в свету, которое принимается  по литературе [12] а = 5 см.

с – толщина стержней, принимается  по литературе [12] с=0,6 см.

К_ст =(5+0,6)/5=1,12

1,25 – коэффициент, учитывающий  засорение отверстий;

V_вт – скорость втекания воды в водоприемные отверстия (в свету) сороудерживающих решеток, по СНиП [2] V_вт из условий, что водоприемник затопленный принимается равной 0,1 м/с < V_{min в реке}=0,3м/с.

F_р =1,25*1,12*6/0,1=84 м²

Для того чтобы перекрыть водоприемное окно оголовка принимаем 14 стандартных съемных сороудерживающих решеток с размерами 2500х3000. Тогда общая площадь 14-ти решеток, перекрывающих водоприемное окно оголовка, равна F_p=2,5*3,0*14=87,36 м²

Далее определяем скорость втекания воды в водоприемные окна, с тем, чтобы проверить, удовлетворяет ли данная фактическая скорость требованиям СНиП [2].

V_вт=(1,25*1,12*6)/87,36=0,096 м/с

Данная скорость меньше, чем наибольшая допустимая, рекомендуемая СНиП [2] без  учета рыбозащиты, равная 0,1 м/с, а  также меньше, чем минимальная скорость движения воды в реке, равная 0,3 м/с, следовательно, принятые стандартные решетки удовлетворяют требованиям СНиП [2].

3.4.2.Определение  отметки дна в месте установки  оголовка.

Отметку дна в месте установки  оголовка определяем для зимнего и летнего периодов.

Для зимнего периода:

Z_дна=Z_зув–h_л-0,3–Н_огол

Для летнего периода:

Z_дна=Z_лув–2h_волны-Н_огол,

Z_зув и Z_лув - нижние горизонты воды, Z_зув=102 м и Z_лув=103 м.

h_л – толщина льда, равная 0,63 м.

h_волны – высота волны, равная 0,35 м.

Н_огол – высота стандартного оголовка, равная-2,5 м.

0,3 - расстояние от низа льда  до верха сороудерживающей решетки.

Тогда для зимнего периода:

Z_дна=102-0,63-0,3-2,5=98,6 м.

Для летнего периода:

Z_дна=103-2*2*0,35-2,5=99,1 м.

Следовательно, за отметку дна принимаем наименьшую из найденных двух отметок, т.е. отметку дна для зимнего периода, равную 98,6 м.

Длина самотечных линий принимается  равной расстоянию между оголовком и береговым колодцем. Место расположения берегового колодца выбираем на отметке, превышающей отметку ВУВ на величину двух высот волны, т.е. Z_кол=Z_вув+2*2h_волн=106+2*2*0,35=107,4 м. Длина самотечных линий берется с плана L_самот=75 м.

3.4.3.Определение  линейных размеров оголовка.

Длина оголовка будет складываться из длин решёток (длина каждой 2,5 м) и радиусов закруглений (равных половине ширины оголовка), т.е.:

L_огол=7*2,5+13,5=31 м.

Ширину оголовка определяем по формуле:

В=1,5*2,5*2+3,0*2=13,5 м.

Высота надземной части оголовка принимается конструктивно и  равна 2,5 м.

3.5.Выбор  типа сеток и их расчет.

Для водозабора данной производительности – 6 м³/с, выбираем сетки вращающиеся ленточные с лобовым подводом воды бескаркасного типа конструкции Водоканалпроекта.

Число сеток равно количеству отделений  колодца, следовательно, устанавливается 2 сетки.

Рабочая площадь сетки определяется по формуле:

F_c= 1,25q_рК_ст /V_с

q_р – расчетный расход одной секции, м³/с:

q_р =Q_общ=6 м³/с.

К_ст – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями сеток, который определяется как:

К_ст=[(а+с)/а]²,

а - расстояние между стержнями в свету, см;

с - толщина стержней, см.

Подбираем сетку (по [12]) из проволоки  нержавеющей стали диаметром 1 мм, с ячейками 2х2 мм.

Тогда К_ст=[(0,002+0,001)/0,002]²=2,25

V_с – скорость втекания воды в сетку, для вращающихся сеток принимается равной 0,8м/с,

Тогда F_c=1,25*6*2,25/0,8=21,1 м²

Стандартная рабочая ширина каркасной  вращающейся сетки в=3100мм, следовательно, рабочая высота сетки  при ЗУВ  будет определяться как:

H_сетки=F_с/в=21,1/3,1=6,8 м.

Рабочая высота сетки  при ВУВ  Н_сетки=6,8+3=9,8 м.

Строительная высота сетки Н^стр_сетки=10 м.

Рис.6.Схема сеток  вращающихся ленточных

 с лобовым  подводом воды бескаркасного  типа

 конструкции Водоканалпроекта

Предусматривается обратная промывка сеток из напорного трубопровода, диаметр промывающих труб 20 мм. Промывка сеток на рабочих чертежах условно не показана.

3.6.Определение  размеров насосного отделения.

Согласно СНиП [2] в машинном зале компоновка всего оборудования производится таким образом, чтобы ширина проходов была не менее:

• между насосами или электродвигателями – 1 м;
• между насосами или электродвигателями и стеной – 0,7 м;
• между неподвижными выступающими частями оборудования – 0,7 м.

3.6.1. Подбор и расчет трубопроводов  и арматуры, устанавливаемых в  насосном отделении.

1. Диаметры всасывающих трубопроводов определяем на пропуск по каждому из них расхода, равного Q_вод=Q_общ/3=6/3=2 м/с. По таблицам [6] подбираем стальные электросварные трубы ГОСТ 10704 - 74 d=1400 мм, V=1,3 м/с, i=0,00117.
2. Диаметры напорных трубопроводов определяем на пропуск по каждому из них расхода, равного Q_вод=Q_общ/3=6/3=2 м/с. По таблицам [6] подбираем стальные электросварные трубы ГОСТ 10704 - 74 d=1200 мм, V=1,76 м/с, i=0,00262.
3. На всасывающие трубопроводы подбираем стальные клиновые задвижки с не выдвижным шпинделем с электрическим приводом ЭПВ - 1000Г (ГОСТ 194-78) на давление 1 МПа, длиной 1600 мм, которые устанавливаются после переходов.
4. На напорные трубопроводы подбираем стальные клиновые задвижки с не выдвижным шпинделем с электрическим приводом ЭПВ - 1000Г (ГОСТ 194-78) на давление 1,6 МПа, длиной 1400 мм, которые устанавливаются после переходов.
5. Подбираем переходы от всасывающих патрубков насосов d=500 мм. к всасывающим трубопроводам d=1400 мм. Их длина будет равна L_nep=2100мм.
6. Подбираем переходы от напорных патрубков насосов d=400 мм. к напорным трубопроводам d=1200мм. Их длина будет равна L_nep=1860 мм.
7. На напорных трубопроводах после переходов, но перед задвижками устанавливаем клапаны обратные поворотные однодисковые (ГОСТ 19872 - 74) на давление 1МПа, длиной 400 мм.
8. На всасывающих трубопроводах устанавливаем также отводы d=1400 мм длиной L_отв=1400 мм.
9. На напорных трубопроводах устанавливаем также отводы d=1200 мм длиной L_отв=1200 мм.
10. Диаметр "гребенки" подбирается, исходя из того, что на некоторых участках трубопровода при аварии на одном из напорных трубопроводов аварийный расход составит 0,7Q_общ=0,7*6=4,2 м³/с. На данный расход по таблицам [6] подбираются сварные стальные трубы ГОСТ 1074 - 76 d=1400 мм, V=2,74 м/с, i=0,00519.
11. На "гребенке" устанавливаются стальные клиновые задвижки с не выдвижным шпинделем с электрическим приводом ЭПВ - 1000Г (ГОСТ 194-78) на давление 1МПа, длиной 1600 мм.

Для аварийного ремонта задвижек на всасывающих линиях на каждом из входных  сечений предусматривается устройство затворов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.7.Определение ширины насосного отделения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.8.Определение  длины насосного отделения.

3.6.2.Расчет  отметки оси насосов и отметки  дна водоприемного колодца.

Насосы Д 2000 - 23 (рабочие и резервные) устанавливаются под залив    (т.е. так, чтобы верх корпуса находился  ниже минимального уровня воды во всасывающем  отделении на величину потерь во всасывающей  линии – это максимальная высота расположения оси насоса).

Z_всасыв=Z_{прием отд} - h_сетки

Z_всасыв—отметка воды во всасывающем отделении, м;

h_сетки – потери в сетке, для вращающихся сеток h_сетки=0,3 м;

Z_{прием отд}—отметка воды в приемном отделении:

Z_{прием отд}=Z_зув-L_самот*i_самот=102-75*0,0031=101,77 м.

Z_{всасыв отдел}=101,77-0,3=101,47 м.

åh_вcac=h_L+h_м

Длина всасывающей линии 9,6 м, h_м =0,2 м.

h_L =i*L=0,00117*9,6=0,01 м.

åh_вcac=0,01+0,2=0,21 м.

Следовательно, расстояние от уровня воды в приемном отделении до верха насоса принимается равным 0,21 м.

Расстояние от верха насоса до его оси равно 1430-560=870 мм.

1430 мм—это конструктивная высота  насоса, принимается по литературе [3];

560 мм—это конструктивное расстояние  от оси насоса до его фундамента, принимается по литературе [3].

Следовательно, отметка оси насоса будет равна:

Z_{оси нас}=Z_{всасыв.отдел}-0,21-0,87=101,47-0,21-0,87=100,39 м.

Отметка дна колодца (Z_кол) определяется для 2 - х случаев, и принимается как наименьшая из найденных величин:

• Z_{кол 1} = Z^зув_{прием отд} - H_сетки – H₁

Z^зув_{прием отд} – отметка уровня воды в приемном отделении при ЗУВ в реке:

Z^зув_{прием отд}=Z_зув-L_самот*i_самот=102-75*0,0031=101,77 м.

Н_сетки - рабочая высота сетки при ЗУВ;

H₁ - расстояние от низа сетки до дна колодца, принимается по литературе [5] для вращающихся сеток H₁ = 1000 мм.

Z_{кол 1} =101,77-6,8–1=93,97 м.

• Z _{кол 2}=Z_огол–L_самот*i_самот–Н_2,

H₂=1000 мм.— расстояние от низа задвижки до дна колодца.

Z_{кол 2}=98,6–75*0,0031–1=97,37 м.

Следовательно, за проектную отметку  дна принимается отметка равная Z_дна=Z_кол1=93,97 м

Исходя из данной отметки, проектируем  всю подземную часть, и высчитываем исправленную для нее отметку оси насоса:

Z_{оси нас}=Z_дна+H₅+Н_6,

H₅ – расстояние от оси насоса до его фундамента, принимается по литературе [3]. Н₅=560 мм.

Н₆ - толщина фундамента насоса. Н₆= 250 мм.

Z_{оси нас}=93,97+0,56+0,25=94,78 м

Конструкция подземной части со всеми рассчитанными отметками приведена на рабочем чертеже.

3.7.Определение  размеров приемного и всасывающего  отделений.

В приемном отделении на самотечных трубопроводах устанавливаются задвижки клиновые с выдвижным шпинделем фланцевые стальные на Ру=0,16МПа (ГОСТ 12673-71) d=800 мм. Их длина составляет 1000 мм.

Задвижки устанавливаются на расстоянии 0,7 м от стенок.

Ширина приемного и всасывающего отделений равна ширине насосного отделения.

Высоту приемного и всасывающего отделений определяем по следующей  формуле:

Н_пр.от.=Z_КОЛ-Z_дна=107,4-93,97=13,43 м

Ширина приемного отделения (рис.9.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.9.

3.8.Подбор  насосов для удаления осадка из приемного отделения и дренажа.

Для удаления осадка из приемного  отделения и для удаления утечек жидкости из машинного зала предусматриваем установку грязевого насоса.

Приемное отделение делим на две равные части и определяем объем ила, который необходимо удалить из каждой части.

Площадь 1-ого приемного отделения  водозаборного сооружения определяем по формуле:

F_пр=L_пр*B_пр

L_пр—длина 1-ого приемного отделения, L_пр=9000 мм.

B_пр—ширина приемного отделения, B_пр=2400 мм.

F_пр=9*2,4=21,6 м²

Определим объем ила, который необходимо удалить из приемного отделения.

Пусть Н_ила=1000 мм, тогда V_ила=F_пр*H_ила=21,6*1,0=21,6 м³

Время удаления ила из одного приемного  отделения t_{УДАЛ.ИЛА}=8 часов=28800 сек.

Тогда секундный расход, который  должен обеспечить грязевой насос q^сек будет равен:

q^сек=V_ила/ t_{УДАЛ.ИЛА}=21,6/28800=0,00075 м³/с=0,8 л/с.

Полный напор необходимый для  поднятия ила из приемного отделения  равен Н_уст=13,5 м. Тогда подбираем по каталогу [11] грязевой насос ГНОМ 16-16 (рис.10.):