X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

ВВЕДЕНИЕ

Водоснабжение, водоотведение и санитарно-техническое оборудование зданий и отдельных объектов определяют не только уровень благоустройства населенных пунктов, но и масштабы развития многих отраслей. Системы водоснабжения и водоотведения, которые строятся в местах, где живут и работают люди и функционируют производственные предприятия, относятся к системам жизнеобеспечения. Снабжение потребителей водой высокого качества и в достаточном количестве имеет большое санитарно-гигиеническое, экономическое и социальное значение.

Потребление природной воды из подземных и поверхностных источников на хозяйственно-бытовые, производственные и противопожарные нужды населенных пунктов и производственных предприятий ежегодно увеличивается. Однако запасы воды – как и других природных ресурсов, ограничены. В связи с этим разработка проблем рационального, научно обоснованного, комплексного использования водных ресурсов и охраны водных источников, почвы и воздуха от загрязнений уделяется очень большое внимание.

Особую актуальность приобретают вопросы экономии, рационального использования природных вод и борьбы с загрязнением источников водоснабжения. Эти вопросы успешно решаются путем внедрения оборотных систем технического водоснабжения и организации бессточного водного хозяйства на производственных предприятиях.

За последние 100 лет в стране создана мощная строительная индустрия, обеспечивающая строительство и монтаж санитарно-технических систем для жилых и общественных зданий. Норма водопотребления на одного человека возросла с 20-50 до 400л. Разработаны новые конструкции и новые методы расчета сооружений, принципиально новые методы и технологические схемы очистки природных и сточных вод.

1. РУСЛОВЫЕ ВОДОЗАБОРЫ

1.1 Конструирование оголовка и расчет входных отверстий

Водозабор должен обеспечить пропуск максимального суточного расхода Q_maxcyт = 129,92 м³/с в соответствии с режимом работы сооружений.

Русловый водозабор состоит из приемного оголовка, самотечной линии и берегового приемного колодца.

Рисунок 1 – Русловой водозабор;

1 – оголовок; 2 – самотечные трубы; 3 – эжектор; 4 – трубы эжектора; 5 – задвижка; 6 – сетка; 7, 10 – всасывающие и нанетательные трубы; 8 – подача воды от напорной линии на промывку самотечных труб.

Принимаем оголовок незащищенного типа, так как река несудоходна и не используется для лесосплава. Согласно СНиП 2.04.02—84 верх оголовка должен размещаться ниже кромки льда не менее чем на 0,2 м, а низ должен быть выше дна водоема не менее чем на 0,5 м.

Водоприемник устраиваем в виде наклонного стояка с воронкой (раструбом). Входные отверстия воронок располагаем по течению реки и перекрываем сороудерживающими решетками.

Площадь входных отверстий водоприемников определяем, исходя из скорости входа воды (по СНиП 2.04.02—84 V_вх = 0,1 ... 0,3 м/с) с учетом стеснения сороудерживающими решетками от засорения; и с учетом рыбозащиты (К=2), по формуле:

Расчетный расход одной секции, одного трубопровода (с учетом продолжительности работы НС I подъема 24 часа):

a - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водопровода, принимаем a = 1,09...1,1.

Тогда диаметр входной воронки равен:

Принимаем стандартную решетку (которая должна быть ≥ полученной расчетом) с просветом окна 500 х 500 мм и F_бр = 0,25 м².

Проверим решетку на случай отключения при аварии одной линии самотечных труб, приняв расход по одной линии 0,7q_{расч.водозаб} = 0,0012 м³/с:

Тогда скорость входа будет равна:

V_вх = 0,21 м/с < 0,3 м/с, что находится в допустимых пределах.

1.2 Расчет самотечных линий

Исходя из надежности работы водозабора, принимаем водовод из двух самотечных линий, проложенных с обратным уклоном из стальных труб. Стальные трубы хорошо сопротивляются ударам плавающих предметов и не разрушаются при образовании под ними местных временных промоин.

Расчет самотечной линии заключается в определении диаметра водовода и потерь напора в нем, исходя из следующих требований: скорость течения воды в трубе должна быть не менее скорости течения в реке при УКВ V_реки=0,5 м/с и не менее незаиляющей скорости 0,7 м/с (СНиП 2.04.02—84).

Примем для расчета V_расч = 0,7 м/с, тогда площадь поперечного сечения самотечных труб:

²

Откуда диаметр самотечных труб равен:

Принимаем стандартный диаметр, округляя полученный по расчету в большую сторону, 38 мм = 40 мм или 0,040 м. Проверяем скорость в трубе:

1.3 Потери напора в самотечных линиях при УНВ

Потери напора определяют как сумму потерь на местные сопротивления ∑h_мест, поскольку при малой длине трубопровода (самотечных труб) они составляют значительную величину, и потерь напора по длине h_дл:

Потери напора в решетке, принимаем h₁ = 0,1 м.

Определим потери напора при входе в раструб:

Определим потери напора в фасонных частях и арматуре на самотечных линиях:

Определим потери напора на выходе (на вход в колодец):

Потери напора по длине, определяют при работе двух самотечных труб:

1.4 Потери напора при аварийной работе водозабора в период отключения одной линии при УНВ

Согласно СНиП 2.04.02—84 при аварийной работе должен быть подан расход не менее 70% расчетного расхода водозабора, то есть:

Тогда скорость при аварии будет равна:

А потери напора будут равны:

Потери напора в решетке, принимаем h₁ = 0,1 м.

Определим потери напора при входе в раструб:

Определим потери напора в фасонных частях и арматуре на самотечных линиях:

Определим потери напора на выходе (на вход в колодец):

Потери напора по длине, определяют при работе двух самотечных труб:

Потери напора при пропуске расчетного расхода водозабора по одной линии в паводок (при УВВ). Скорость в самотечной линии должна быть больше, чем скорость в реке V_реки при УВВ, поэтому весь расход идет по одной линии (одна отключается).

А потери напора будут равны:

Потери напора в решетке, принимаем h₁ = 0,1 м.

Определим потери напора при входе в раструб:

Определим потери напора в фасонных частях и арматуре на самотечных линиях:

Определим потери напора на выходе (на вход в колодец):

Потери напора по длине, определяют при работе двух самотечных труб:

1.5 Промывка самотечных труб

При эксплуатации не исключено засорение входных решеток и труб. Для удаления сора и наносов их промывают обратным током воды. Воду на промывку подают по нагнетательной линии от насосной станции.

Скорость промывной воды:

Расход промывной воды:

1.6 Определение размеров берегового колодца по высоте

Между приемным и всасывающим отделениями устанавливаем плоскую съемную сетку, размеры которой определяем по скорости V_с прохода воды через ячейки в свету (принимаем V_с = 0,4 м/с при отсутствии внешних рыбозаградителей).

Принимаем стандартную сетку размером 500 х 500 мм и F=0,25 м², тогда скорость входа будет равна:

Проверим скорость прохождения воды при отключении одной линии самотечных труб (при аварии):

Следовательно, сетка выбрана правильно.

1.7 Определение уровней воды в береговом колодце

В межень (УНВ) при работе двух линий:

В межень при аварийной работе одной линии:

В паводок при работе одной линии:

Отметки уровней воды в отделении всасывающих линий принимают ниже, чем в приемном, на 0,1 м:

Отметка пола берегового колодца:

Отметка выхода самотечных труб в приемное отделение берегового колодца должна быть ниже наинизшего уровня воды в нем не менее чем на 0,3 м:

Верх сетки устанавливаем на 10 см ниже минимального уровня воды во всасывающем отделении, поэтому:

Нижнее основание будет ниже на высоту сетки Р_с = 0,8 м на отметке:

Отметка дна колодца на 0,5 м ниже:

где 0,5 — высота порога между приемным и всасывающим отделением, который устраивают для предотвращения попадания песка и ила во всасывающее отделение колодца, м.

Для удаления песка и ила из первого отделения береговой колодец периодически промывают при помощи эжекторной установки, работающей от напорной линии насосной станции I подъема.

1.8 Определение размеров берегового колодца в плане

Размеры колодца в плане находим из условия размещения оборудования в приемных и всасывающих секциях (отделениях). Находим диаметры всасывающих труб и связанного с ними оборудования.

Диаметр всасывающей линии определим по расчетному расходу одной секции и скорости во всасывающей трубе V_вс = 1,5 м/с:

Принимаем стандартный диаметр d_вc = 32 мм. Находим диаметр воронки на концах всасывающих труб:

Расстояние от дна колодца до раструба всасывающей трубы принимаем 1 м. Заглубление воронки под уровень должно быть не менее D_воp = 0,12 м.

Из условия монтажа оборудования и эксплуатации назначаем диаметр колодца 3 м, толщину стенок 25 см.

Береговой тип водозаборных сооружений применяют при крутых берегах, больших глубинах воды у берега, значительных колебаниях уровней в водоисточнике и при большой производительности водозабора. Эти сооружения часто совмещают с насосной станцией I подъема.

Наименьшую глубину реки (не покрытую льдом) в месте расположения водоприемных отверстий (окон) вычисляют по формуле:

Высоту порога от дна реки до низа водоприемных отверстий принимаем 0,5 м; высоту приемных окон определяем гидравлическим расчетом;

Конструктивную величину от верха водоприемных отверстий до ложбинки волны принимаем 0,5 м.

При наличии льда расчетная глубина будет равна:

Форма водоприемника берегового типа в плане зависит от размещения оборудования и условий производства работ и может быть круглой, эллипсоидальной или прямоугольной.

Размеры водоприемных окон, решеток, сеток, труб определяют гидравлическим расчетом и обязательно в увязке с режимом работы насосной станции I подъема.

Суммарная площадь входных окон при нормальной работе двух секций с учетом закрытия окон решетками согласно СНиП 2.04.02—84:

Число и размеры входных окон назначают с учетом эксплуатации и конструктивных соображений. Чтобы решетки были удобны для подъема, рекомендуют высоту их назначать больше ширины. При образовании в водоеме шуги и внутриводного льда предусматривают электрообогрев, обработку горячим паром и др.

Приемное и всасывающее отделения берегового колодца разделены стенкой, имеющей отверстия для сеток, которые могут быть плоские и вращающиеся.

Размеры отделений берегового колодца определяют из условия размещения оборудования, по конструктивным и эксплуатационным соображениям, которые должны обеспечивать эксплуатацию, осмотр и ремонт оборудования. Соотношения размеров в плане должны обеспечивать по возможности плавное движение воды от входных окон к сеткам, от сеток к всасывающим трубам. Если, водозаборные сооружения устраивают на водоемах (реках, водохранилищах и т. д.) рыбохозяйственного значения, то предусматривают рыбозащитные и рыбоохранные мероприятия. Выбор мероприятий зависит от природных условий источников, от условий обитания (жизни) и поведения рыб.

По видам рыбозащитные устройства РЗУ могут быть:

1. Механические РЗУ — в качестве рыбоохранных заградительных механических устройств используют: сетки различных конструкций — плоские, цилиндрические; сетчатые барабаны; сетки с рыбоотводами, позволяющими отводить рыбу; отбойные козырьки, запани, отводящие рыбу от места забора воды; фильтрующие РЗУ и др.

Расчетные скорости при проектировании РЗУ устанавливают в зависимости от его вида.

2. Физиологические РЗУ — системы, использующие различные раздражители для рыб (воду, свет, звук), которые управляют поведением рыб или отводят защищаемых рыб от зоны действия водозаборов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовом проекте был запроектирован русловой водозабор секционного типа. Водозабор имеет 2 секции.

Путем расчётов было определено оптимальное место расположения водозабора, наилучшим образом удовлетворяющее требованиям бесперебойного водоснабжения.

Была определена производительность водозабора и размеры водоприёмных устройств, подобраны устройства для очистки воды от взвешенных веществ.

Также были определены потери напора в водоприёмном отделении и во всасывающем патрубке насоса. По полученным данным было подобрано насосное оборудование.

С учетом всех выше перечисленных данных был запроектирован водозабор совмещенной компоновки.

Таким образом, в курсовом проекте была проделана работа по определению основных параметров водозаборных сооружений и изучению их устройства, что и было отражено в данной пояснительной записке.

В данном курсовом проекте был предусмотрен электрический обогрев решеток. Для задержания рыб на пути их движения применяем механические препятствия в виде плоских сеток.

Для борьбы с обрастанием применяется окраска на основе перхлорвинила.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Смагин В.П., Небольсина К.А., Белякова В.М. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственному водоснабжению. - М.: Агропромиздат, 1990. – 337 с.

2. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение.- М.: Стройиздат, 1995. – 120 с.

3. Оводов В. С. Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение. -М.:

Колос, 1984.-480 с.

4. СНиП 2.04.02 – 84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стандарт, 1996.

18

Код для цитирования: Скопировать