Водозаборные сооружения из поверхностных источников

ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Водоснабжение»

 

Выполнил: ст.гр.БВВ-13-01 _______________________ Габдрахманова Л.М.

подпись, дата

 

Руководитель:                   ______________________      Мартяшева В.А.

подпись, дата

 

 

Нормоконтроль:              ________________________     Мартяшева В.А.

подпись, дата

 

Уфа 2016

Содержание Введение……………………………………………………………………….......5

1. Выбор и обоснование места расположения водозабора……………………..6

2. Выбор и обоснование типа водозабора и его технологической схемы…….7

3 Расчет и конструирование водозаборного сооружения………………………9

3.1 Гидравлический расчет………………………………………………….........9 

3.2 Расчет водоприемных отверстий и сороудерживающих решеток….….…9

3.3 Расчет сеток……………………………………………………………….....13

3.4 Расчёт самотечных трубопроводов……………………………….…….….15

3.5 Расчёт всасывающих трубопроводов…………………………………...….17

3.6 Расчёт напорных трубопроводов……………………………………….......18

3.7 Определение уровней воды в камерах водоприемника и отметки оси насосов НС первого подъема…………………………………………………..18

3.2.3 Определение отметок конструкций оборудования в водоприемнике….21

4 Конструирование водозабора................................................................……...23

5 Конструирование насосной станции первого подьема...................................25

5.1 Выбор количества и марки насосов...............................................................25

5.2 Выбор запорно-регулирующей арматуры....................................................27

5.3 Выбор фасонных частей.................................................................................29

6 Оборудование водозаборного сооружения......................................................30

6.1 Вакуум-насосы................................................................................................30

6.2Дренажные насосы………………….......……………………………………31

6.3 Подбор оборудования для удаления осадков из водоприемных камер….32

7 Подбор грузоподъемного оборудования…………………………………….33

8 Определение высоты здания НС первого подъема…………………………34

9 Промывка элементов водозабора……………………………………………34

10 Мероприятия по борьбе с шуголедовыми помехами………………….......36

11. Расчёт сооружения на устойчивость……………………………………….38

11.1 Расчет на всплытие…………………………………………………………38

12. Мероприятия по берегоукреплению в месте расположения водозабора...39

13. Зоны санитарной охраны……………………………………………………39

Список используемой литературы……………………………………………...43 

Введение

 

Водозаборными сооружениями, или водозабором, называют комплекс сооружений, предназначенных для забора воды из водоисточника, её предварительной очистки и подачи под необходимым напором в сеть или на очистные сооружения системы водоснабжения.

Водозаборные сооружения должны обеспечивать бесперебойность забора воды при самых неблагоприятных гидрологических, гидравлических, термоледовых и других условиях.

Этапы проектирования водозабора, в зависимости от местных условий состоят из:

а) выбор места забора воды;

б) разработки технологической и конструктивной схемы водозабора;

в) подбор основного и вспомогательного оборудования.

Все виды водозаборных сооружений могут быть разделены на две группы в соответствии с видом использования природных источников:

- сооружения для забора поверхностных вод;

- сооружения для забора подземных вод.

Водозаборные сооружения из поверхностных источников кроме основной задачи – обеспечения бесперебойного получения требуемого (заданного) количества воды из природного источника, выполняют также функции предварительной механической очистки забираемой воды, защиты от попадания в неё льда, а также рыбы.

 

Выбор и обоснование места расположения водозабора

Бесперебойность работы водозабора зависит от места его расположения и конструкции сооружений, входящих в технологическую схему водозаборного узла.

При выборе места водозабора рекомендуется учитывать следующие условия:

- место водозабора должно находиться на устойчивом участке русла реки;

- у места водозабора должны быть спокойные и благоприятные топографические формы берега русла без крутых косогоров;

- не допускается размещать водоприемники в пределах зон движения судов, и плотов, в зоне отложения и движения донных наносов, в местах зимовья и нереста рыб, на участках возможного разрушения берега, скопления плавника и водорослей, а также возникновения заторов.

Водозабор необходимо размещать лишь в том месте, где имеется реальная возможность организации зон санитарной охраны. Место забора воды для систем питьевого водоснабжения должно находиться выше по течению реки от населённых пунктов, животноводческих ферм и комплексов, выше выпусков сточных вод, выше стоянок судов и барж.

 

Расчет и конструирование водозаборного сооружения

Гидравлический расчет

Гидравлические расчеты всех элементов водозаборов (решеток, сеток, самотечных линий и т.д.) производят на два возможных эксплуатационных режима:

- нормальный, когда все n секций сооружения работают, при этом расчетный расход воды для каждой секции равен                

Q_р = = =0,8 м³/с;

- форсированный (или аварийный), когда одна из секций выключена (на ремонт, очистку и т.п.), и весь расход распределяется между работающими секциями поровну:

Q_ф = = =1,12 м³/с,

 где Q – расчетный расход воды водозабора,

   k – коэффициент допустимого временного снижения количества воды, подаваемой потребителям, принимается в пределах 0,7…1,0.

   n- количество секций сооружения.

 

Расчет сеток

Основное назначение сеток – предварительная очистка воды источника от взвеси и планктона, прошедших через сороудерживающие решетки сооружения.

Согласно справочнику выбор типа сеток следует производить с учетом особенностей водоема и производительности водозабора.

В данном курсовом проекте используем стационарно вращающиеся сетки, характерные для водозаборов производительностью более 1м³/с,а также на водозаборах меньшей производительности при значительном загрязнении воды.

Используем лобовой подвод воды, которая характерна для водозаборов средней производительности на достаточно загрязненных плавающим сором источниках и при большом наличии шуги и внутриводного льда. В этом случае передним полотном сетки при его перемещении вверх извлекается из воды шуга и внутриводный лед.

Расчётная площадь вращающейся сетки определяется по формуле:

;

где k₁ – коэффициент. учитывающий стеснене потока через полотно сетки и определяемый по формуле:

 

где а –размер ячейки в свету (0.2-0.3) см,

k₂ – коэффициент учитывающий степень загрязнений, k₂=1,2,

 D- толщина проволоки, принимается равной 0,1; 0,12 см,

k₃– коэффициент, учитывающий уменьшение площади сетки опрными роликами и шарнирами, k₃=1,3.

м².

Рисунок 4 - Схема расчета вращающейся сетки

Габариты вращающихся сеток принимаются по таблице 7.21 [3]

Таблица2 Технические данные вращающихся сеток

Тип сетки	Производительность, м3/с	Ширина полотна, м	Скорость движения полотна, м/мин	Мощность электродвигателей, кВт
С лобовым подводом воды: Каркасного типа, конструкция Водоканал-проекта конструкции Гидростальпроекта	1,3-1,7	1,84-2,24	4	2

 

 

Глубина погружения вращающейся сетки под аварийный уровень и ее общая высота определяется по следующим формулам:

- с лобовым подводом воды:     

h = = =4,368 м,

где В – ширина полотна сетки, м.

Общая глубина погружения сетки рассчитывается по формуле:

Н=h+h₁+h₂+1+0,25=1,15+2,695+1,2+1+0,25=6,295 м.

где  h- 1150 мм;

h₁ – величина заданного для данного источника колебания уровня,1200 мм;

h₂ – высота агрегата сетки (расстояние от оси верхней звездочки до пола, на котором устанавливается приводной механизм сетки),2695 м.

 

Конструирование водозабора

 

     Площадка для строительства берегового водоприемника должна быть выбрана выше на 0,5…1 м отметки УВВ расчетной обеспеченности с учетом высоты волны. Водоприемник выполняется железобетонным. Размеры отделений зависят от типа сеток.

     В приемном отделении водозабора устанавливается не менее двух секций с целью обеспечения бесперебойности его работы. Расстояние от низа до дна колодца принимается от 0,5 до 1,5 м в зависимости от содержания взвеси в воде реки. Глубина колодца определяется конструктивно в зависимости от отметки и минимальных необходимых размеров при размещении по высоте всасывающих труб в секциях. Между приемными и всасывающими отделениями в перегородке устроены окна, в которых устанавливаются сетки. Верх нижних окон должен быть заполнен под аварийный уровень  на 0,2 м. Высота окна и сетки подбирается по данным расчетов. Под нижним окном перегородке ставится порог, высота которого принимается 0,5…1,0 м со стороны приемного отделения и 0,3…0,5 м со стороны всасывающего. Дно во всасывающем отделении должно быть выше, чем в приемном на 0,2…0,5 м для уменьшения поступления песка к всасывающим трубам. Всасывающие трубы укладывают с подъемом i = 0,005 к насосам во избежание образования в них воздушных мешков.

     Слой воды над входным отверстием всасывающей трубы принимается 2D_вх (не менее 1 м) для устранения образования воронок и подсоса воздуха; расстояние от входного отверстия до дна 0,8D_вх (не менее 0,5 м), от края воронки до стен (0,7…1,0)D_вх (не менее 0,7 м) для возможности ремонта.

Размеры и число секций всасывающего отделения зависят от диаметра всасывающих труб и их количества. При установке крупных насосных агрегатов число секций и труб принимается равным числу насосов. Приемное отделение рекомендуется принимать несколько больших размеров в плане, чем всасывающее.

     Объем воды в каждой секции водоприемника должен быть не менее 30…35-кратного расхода воды, забираемого из секции по условию запуска насосов. Дно секций выполняется с уклоном 0,07…0,01 к приямкам для сбора осадка.

 Толщина стен и дна колодца определяется при расчете железобетонной конструкции. Во многих случаях толщина стен и дна составляет 0,4…1,0 м, перегородок 0,2…0,3 м, бетонного основания 0,8…2,0 м.

 Верх перекрытия шахты водоприемника должен быть на 1 м выше отметки УВВ с учетом высоты волны 0,6H. Для удобства эксплуатации над водоприемником устраивается павильон из кирпича или сборных железобетонных элементов.

 В береговых водоприемниках предусматривается следующее оборудование: затворы, задвижки и колонки управления ими, устройства для очистки и промывки сеток, удаления осадка, подъема сеток, лестницы, насосные агрегаты и электроустройства к ним.

 

 

Выбор фасонных частей

 

Для соединения всасывающих и напорных патрубков насосов с всасывающими и напорными трубопроводами соответственно, используют переходники концентрические и эксцентрические. 

Концентрические переходы устанавливаются на напорные патрубки, эксцентрические - на всасывающие (для избежания скапливания воздуха в полостях).

Таблица 4 –Характеристика сварных переходов из углеродистой стали

x	D	d	S	L		Масса, кг
						концен- трических	эксцен- трических
1000х450	806	410	10	933	489		147
800х400	614	355	10	610	610	76,8

Рисунок 8 – Переходы концентрические и эксцентрические

 

 

Тройники проходные из углеродистой стали указаны в таблице 5.

 

 Таблица 5 – Размеры тройников проходных из углеродистой стали

		L	L1	s	масса
800	820	1700	670	9	354

 

Рисунок 9 – Тройник проходной из углеродистой стали

Вакуум-насосы

Для залива центробежных насосов 1-го подъема применяют вакуум- насосы. Требуемая производительность вакуум-насоса определяется по формуле:

 

, м³/ч,

 

где W_тр – объем воздуха во всасывающем трубопроводе, м³;

Wн – объем воздуха в корпусе насоса, м³;

H_ат – атмосферное давление в м вод. ст.;

Н_s – геометрическая высота всасывания насоса, м;

Т – время, необходимое для обеспечения расчетного разряжения, принимаемое равным 3 мин.;

К- коэффициент запаса, принимаемый равным 1.05-1.1.

Подбор марки вакуум-насоса производится по [4]. 

Подбираем насос марки ВВН-3 Q=3,0 м3/мин.

      Габариты насоса: 1255х515х800

 

Дренажные насосы

     Дренажные насосы служат для откачки из помещений насосной станции фильтрационных вод, которые просачиваются через стенки и днище подземной части насосной станции, строительные швы и сальниковые устройства насосов.

Определить подачу дренажных насосов расчетом довольно сложно, поэтому ее принимают равной: средней – 2-5 л/с.

Для сбора фильтрационных вод в помещении насосной станции 1-го подъема устраивают сборный дренажный колодец, вода в который должна поступать по дренажным лоткам, для этого пол делается с уклоном 0.002-0.0005 в сторону лотков.

Объем дренажного колодца принимают равным 10-15 минутной подаче дренажного насоса.

Для откачки воды из насосного отделения принимаем насос марки ВКС-5/24 (таблица 13.5 [5]). В таблице 9 указаны технические характеристики дренажного насоса ВКС – 5/24.

Принимаем:

Q_др = 5 л/с.

V_{приёмника} = 5 ∙10 ∙ 60 = 3000 ^л/с = 3 м³/с

Таблица 9 – Технические характеристики дренажного насоса ВКС-5/24

Типоразмер насоса	Подача		Напор	Частота враще-ния, мин-1	Электродвигатель		Масса агрегатов,кг
	л/c	м3/ч			тип	Мощность, кВТ
ВКС 5/24	5	18	24	1450	4А132М4	11	150

Определения высоты здания НС первого подьема

Определим высоту наземной части водозаборного сооружения:

H ≥ h+h₁+h₂+h_c+h_гр+h_з+h_тр,                                                                   (5.4.1)

 

где h – монтажный запас, 0,2м;

  h₁ – высота монорельса кран-балки, 0,74 м;

  h₂ – минимальная длина полностью втянутого грузового троса, 1,57;

  h_c – высота строп, 0,5м;

  h_гр – высота груза, 1,44 м;

  h_з – размер, зависящий от типа здания, принимается конструктивно (0,5 м);

  h_тр – высота грузовой платформы транспорта (1,2 м)

Высота здания принимается равной ближайшему большему строительному модулю.

H =0,2+0,74+1,57+0,5+1,44+0,5+1,2=6,15 м

Высоту здания принимаем равной 6 м.

Расчет на всплытие

 

При возведении колодца опускным способом проверка на всплытие производится с учетом бокового трения стенок о грунт по формуле

где G-вес сооружения в период постройки, когда стены возведены на 0.2-0.3м выше максимального уровня воды, кН;

W-вес воды в объеме наружных размеров сооружения, когда котлован затоплен при максимальном уровне воды, кН;

1,3-коэффициент запаса.

G - вес подземной части колодца, т

=((3,14*(21+2*1,5)²)/4-

-(3,14*21²/4))*14,632*2,5+(3,14*21²/4*8*1,5)=10800,266 кН.

где W - выталкивающая сила воды;

  Н – глубина колодца;

где =(3,14*(21+2*1,5)²)/4)*14,632*1=6616,005 кН.

  Площадь по которой происходит трение сооружения о грунт

=(21+2*1,5)*3,14*14,632=1102,668 м².

τ=1*tg5+0,1=0,179

1102,668*0,179+10800,266≥1,3*6616,005

10997,64≥8600,81- условие выполняется

 

Зона санитарной охраны

 

Зоны санитарной охраны создаются на всех водозаборах коммунальных водопроводов. Они обеспечивают санитарно-эпидемиологическую надежность водозаборов. Различают три пояса зоны санитарной охраны: 1 – строго режима, 2, 3 – режимов ограничения.

Границы 1-го пояса зоны санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения, включая и водоподводящие каналы, устанавливают на расстояниях:

вверх по течению – не меньше 200 м;

вниз по течению – не меньше100 м;

 по прилегающему к водозабору берегу – не меньше 100 м от уреза воды при летне-осенней межени;

 по направлению к противоположному берегу – вся акватория источника и его противоположный берег с шириной 50 м от уреза воды в летне-осеннюю межень при ширине источника меньше 100 м и полоса акватории шириной не меньше 100 м при ширине источника больше 100м.

На территории 1-го пояса запрещаются все виды строительства (за исключением реконструкции и расширения основных водопроводных сооружений), размещение жилых и общественных зданий, а также выпуск в источники сточных вод, купание водопой и выпас скота, стирка белья, рыбная ловля, применение для растений ядохимикатов и удобрений. Должно быть исключено загрязнение территории при вывозе нечистот из водонепроницаемых выгребов и от поверхностных вод. Допускаются только санитарные рубки леса. Территория 1-го пояса зоны поверхностного источника водоснабжения должна быть спланирована, огорожена и озеленена. Границы акватории обозначают предупредительными знаками и буями. Над затопленными водоприемниками водозабора, расположенными в несудоходной части водотока или водоема, устанавливают буи и освещение; при размещении буев в судоходной части их устанавливают вне судового хода. Для территории 1-го пояса зоны предусматривают сторожевую сигнализацию.

Границы 2-го пояса зоны в водотоках вверх по течению, включая притоки, принимают в зависимости от скорости течения воды, усредненной по ширине и длине водотока или на отдельных его участках, и времени протекания воды от границы пояса до водозабора в летне-осеннюю межень 95%-ной обеспеченности не меньше 5 суток;

 вниз по течению – не меньше 250 м;

 боковые границы – на расстоянии 500 м от уреза воды при равнинном рельефе или до вершины первого обращенного в сторону водотока склона при гористом рельефе местности, но не больше 700 м при пологом склоне и 1000 м – при крутом.

На судоходных реках и каналах в границы 2-го пояса зоны включают акваторию, прилегающую к водозабору в пределах фарватера. В зависимости от местных условий в отдельных случаях боковые границы второго пояса могут быть расширены по согласованию с органами СЭС.

Границы 2-го пояса зоны водоема, включая притоки, по акватории во всех направлениях принимают на расстоянии 3 км при количестве ветров до 10% в сторону водозабора и 5 км – при количестве ветров больше 10%. Боковые границы отсчитывают от уреза воды при нормальном подпертом уровне в водохранилище и летне-осенней межени в озере на расстоянии, рекомендованном выше для водотоков. На территории 2-го пояса должны быть организованы водоснабжение и канализация, а степень очистки сточных вод, сбрасываемых в водотоки и водоемы, - отвечать требованиям “Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами”. Территория должна быть благоустроена, ее отведение под различные объекты подлежит регулированию. В пределах 2-го пояса допускаются птицеразведение, стирка белья, купание, туризм, рыбная ловля в установленных местах по согласованию с органами СЭС. Запрещается загрязнение территории 2-го пояса нечистотами, мусором, навозом и промышленными отходами, размещение складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов и минеральных удобрений, накопителей, шламохранилищ, а также кладбищ, полей ассенизации и фильтрации, животноводческих предприятий идругих подобных объектов.

Границы 3-го пояса зоны санитарной охраны вверх и вниз по течению воды или во все стороны по акватории водоема такие же, как и для 2-го пояса. Боковые его границы должны проходить по водоразделу, но не ближе 3…5 км от водотока или водоема.

Добыча песка и гравия из водоема или водотока, дноуглубительные работы, а также расположение пастбищ в прибрежной полосе шириной не меньше 300 м запрещаются. Разрешается рубка леса лесозаготовительными предприятиями.    

Список используемой литературы

1. СНиП 2.04.02-84 – «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», М-1985г.

2. Тугай А.М. Водоснабжение. Водозаборные сооружения. М. – К.: Вища школа. Головное издательство, 1984. – 200 с.

3. Журба М.Г. «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: в 3-х т. – Т.1. Системы водоснабжения. Водозаборные сооружения / Научно-методическое руководство и общая редакция докт. техн. наук, проф. Журбы М.Г. Вологда-Москва: ВоГТУ, 2001. – 209

4. Курганов А.М. Водозаборные сооружения систем коммунального водоснабжения: Учебное пособие / Изд-во “ АСВ”; СПбГАСУ. –М.; СПб., 1998 – 246 с.

5. Старинский В.П., Михайлюк Л.Т. Водозаборные и очистные сооружения коммунальных водопроводов. Минск: Высшая школа, 1989.– 375 с.

6. Перешивкин А.К. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации. Изд. 3-е, перераб. И доп. М., Стройиздат, 1978 – 576 с.

7. Карелин В. Я., Минаев А. В. Насосы и насосные станции: Учеб. Для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986. – 320 с.: ил.

8. Лукиных Н. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н. Н. Павловского. Изд. 4-е, доп. М., Стройиздат, 1974. – 156 с.

ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Водоснабжение»

 

Выполнил: ст.гр.БВВ-13-01 _______________________ Габдрахманова Л.М.

подпись, дата

 

Руководитель:                   ______________________      Мартяшева В.А.

подпись, дата

 

 

Нормоконтроль:              ________________________     Мартяшева В.А.

подпись, дата

 

Уфа 2016

Содержание Введение……………………………………………………………………….......5

1. Выбор и обоснование места расположения водозабора……………………..6

2. Выбор и обоснование типа водозабора и его технологической схемы…….7

3 Расчет и конструирование водозаборного сооружения………………………9

3.1 Гидравлический расчет………………………………………………….........9 

3.2 Расчет водоприемных отверстий и сороудерживающих решеток….….…9

3.3 Расчет сеток……………………………………………………………….....13

3.4 Расчёт самотечных трубопроводов……………………………….…….….15

3.5 Расчёт всасывающих трубопроводов…………………………………...….17

3.6 Расчёт напорных трубопроводов……………………………………….......18

3.7 Определение уровней воды в камерах водоприемника и отметки оси насосов НС первого подъема…………………………………………………..18

3.2.3 Определение отметок конструкций оборудования в водоприемнике….21

4 Конструирование водозабора................................................................……...23

5 Конструирование насосной станции первого подьема...................................25

5.1 Выбор количества и марки насосов...............................................................25

5.2 Выбор запорно-регулирующей арматуры....................................................27

5.3 Выбор фасонных частей.................................................................................29

6 Оборудование водозаборного сооружения......................................................30

6.1 Вакуум-насосы................................................................................................30

6.2Дренажные насосы………………….......……………………………………31

6.3 Подбор оборудования для удаления осадков из водоприемных камер….32

7 Подбор грузоподъемного оборудования…………………………………….33

8 Определение высоты здания НС первого подъема…………………………34

9 Промывка элементов водозабора……………………………………………34

10 Мероприятия по борьбе с шуголедовыми помехами………………….......36

11. Расчёт сооружения на устойчивость……………………………………….38

11.1 Расчет на всплытие…………………………………………………………38

12. Мероприятия по берегоукреплению в месте расположения водозабора...39

13. Зоны санитарной охраны……………………………………………………39

Список используемой литературы……………………………………………...43 

Введение

 

Водозаборными сооружениями, или водозабором, называют комплекс сооружений, предназначенных для забора воды из водоисточника, её предварительной очистки и подачи под необходимым напором в сеть или на очистные сооружения системы водоснабжения.

Водозаборные сооружения должны обеспечивать бесперебойность забора воды при самых неблагоприятных гидрологических, гидравлических, термоледовых и других условиях.

Этапы проектирования водозабора, в зависимости от местных условий состоят из:

а) выбор места забора воды;

б) разработки технологической и конструктивной схемы водозабора;

в) подбор основного и вспомогательного оборудования.

Все виды водозаборных сооружений могут быть разделены на две группы в соответствии с видом использования природных источников:

- сооружения для забора поверхностных вод;

- сооружения для забора подземных вод.

Водозаборные сооружения из поверхностных источников кроме основной задачи – обеспечения бесперебойного получения требуемого (заданного) количества воды из природного источника, выполняют также функции предварительной механической очистки забираемой воды, защиты от попадания в неё льда, а также рыбы.