Конструирование  берегового колодца

 

Размеры колодца зависят от принятой схемы деления колодца на секции, количества забираемой воды, размеров и типа оборудования, размеров труб, затворов и другого вспомогательного оборудования, размещаемого внутри колодца.

Длина приемного отделения   принята 3,8 м, ширина  - 7,5 м. Длина всасывающего отделения   принята 3,3 м, ширина   - 7,5 м.

Отметку дна приемного отделения D _пр.отд, м, оборудованного плоской сеткой определили по формуле[2]

D_пр.отд= Z_min^ав – H_с- h_п,                                                                  (35)

 

где h_п=0,7м - глубина приямка для сбора осадка;

H_с - глубина погружения сеточного полотна плоской сетки под расчетный

        уровень

 

H_с=F_с/B ^k_с,                                                                                      (36)

 

F_с=1,65 м²- расчетная площадь сетки;

B ^k_с=1,38 м- ширина конструктивно принятой сетки.

 

H_с=1,65/1,38=1,2 м

 

D_пр.отд= 38,54 – 1,2 - 0,7=36,64 м.

Отметка дна всасывающего отделения при раздельной компоновке[2]

 

,                                                                         (37)

где h ₁ – допускаемое заглубление отверстия всасывающего водовода;

h ₂ – расстояние от низа воронки до дна;

h ₃ - высота слоя бетона для образования приямка и откосов для   

сползания осадка к приямку, зависящая от глубины приямка и

принятого уклона откосов.

 

h₁=(1,5-2,0) D_в                                                                              (38)

 

h₁=2·0,5 =1 м

 

h₂=0,8 D_вс                                                                                      (39)

 

h₂=0,8·0,9=0,72м

 

 

 

 

D_вс.отд= 38,34– 1– 0,72– 0,9=35,72 м.

 

В наземном павильоне установлены: промывное устройство сеток, колонки управления, грузоподъемное оборудование. В перекрытии устроены монтажные проемы для спуска обслуживающего персонала и подъема вышедшего из строя оборудования. Предусмотрены лестницы для спуска персонала в подземную часть колодца. В перегородке между секциями всасывающего отделения устроен перепуск.

 

 

 9 Расчет устойчивости берегового колодца на всплывание

 

 Водозаборные колодцы, днища которых расположены ниже возможного

уровня воды в источнике, при опорожнении могут всплыть. Расчёт на устойчивость к всплытию выполняется для случая, когда уровень воды в источнике достигает максимальной отметки, а береговой колодец опорожнен. Уровень грунтовых вод принят на  максимальном уровне, равным ВУВ.

В3С считается устойчивым к всплытию, если будет выполняться условие:

 

 ,                                                                          (40)

 

где G_бк - вес сооружения, т;

F_тр - сила трения боковой поверхности стакана о грунт при его всплытии, т;

W_в- взвешивающее давление воды на уровне днища колодца, т;

K_вс=I,4 - коэффициент запаса устойчивости к всплытию для

     гидротехнических сооружений 1-гo класса.

Вес сооружений G_бк, т,рассчитано по формуле:

 

G_бк= G_ст+G_дн,                                                                            (41)

 

где G_ст, G_дн - вес стакана и днища соответственно, т.

Вес днища G_дн,т, рассчитано по формуле:

 

               .                                             (42)

 

Вес стакана G_ст, т, рассчитано по формуле:

 

                    ,                                            (43)

 

где D_вн=7,5- внутренний диаметр колодца, м;

D_нар=8,5-наружный диаметр колодца, м;

δ_дн=1 м - толщина ж/б днища;

δ_дн=1 м - толщина бетонной подготовки;

γ_ж/б, γ_бет - удельный вес тяжелого гидротехнического железобетона и  тяжелого гидротехнического бетона, т/м³ ( γ_ж/б= 2,5 т/м³; γ_бет = 2,2 т/м³);

H_ст=14,63 м- высота подземной части колодца.

           

 

 

Тогда вес сооружения G_бк, т, определен:

 

                    G_бк=207,53+459,38=666,91 т.

 

Сила трения боковой поверхности стакана о грунт при его всплытии F_тр, т, определена по формуле[2]

 

                     ,                                                                (44)

 

где τ - касательное напряжение грунта, т/м².

Касательное напряжение грунта τ, т/м² , определили по следующей формуле[2]

 

                      ,                                                                              (45)

 

где σ =2кг/ -допустимое напряжение грунта на сжатие;

φ= - угол внутреннего трения грунта;

С=0,05- удельное сцепление грунта.

 

 τ=2×tg30⁰+0,05=1,204 т/м²

Тогда сила трения боковой поверхности стакана о грунт при его всплытии F_тр, т:

 

                        F_тр=3,14×8,5×14,63×1,204=470,13 т

 

Взвешивающее давление воды на уровне днища колодца W_в, т, определили по формуле[2]

 

                          W_в= ,                                                                (46)

где H_ст.в- глубина погружения колодца под уровень грунтовых вод при ВУВ, м;

γ_в= 1т/м³ - удельный вес воды.

 

W_в=

 

Проверяем условие:

 

    Так как условие выполняется , ВЗС устойчиво к всплытию.

 

 

10 Методы и средства шуголедовой защиты водозаборов

 

Шуголедовые явления на реках создают наиболее серьезные затруднения в работе водозаборов, поэтому водоприемные устройства В3С расположены у вогнутого берега в пределах третьей четверти излучины реки, так как в этом случае центробежная поперечная циркуляция потока препятствует попаданию в водоприемник придонных слоев воды с крупными взвешенными частицами (наносами); скорость воды на плесе меньше, чем на перекате, что способствует быстрому образованию поверхностного льда, а при наличии шуги - всплыванию и движению её в верхних слоях потоков воды. Так как ВЗС расположено на вогнутом берегу, где происходит размыв берега, в этом месте предусмотрено берегоукрепление.

В качестве дополнительных методов защиты водозабора от шуги и льда использованы решетки с гидрофобным покрытием в затопленных водоприемниках (оголовках), и обеспечены достаточно малые скорости втекания (0,05-0,01 м/с), применен электрообогрев решеток.

Требуемая для обогрева стержней решетки мощность определена по формуле[2]

 

,кВт                                                    (47)

 

где  - максимальный коэффициент теплоотдачи от стержня решеток к воде, Вт/м^{2 0}С;

 - площадь обогреваемой поверхности стержней, м²;

⁰С - перепад температур.

С учетом влияния шуги коэффициент теплоотдачи определен по формуле:

 

                                               (48)

 

где   - ширина стержня решетки, м;

а_ст - толщина стержня, м;

V - скорость движения воды в решетке, м/с.

 

=2439,19

 

Площадь обогреваемой поверхности стержней определена по формуле[2]

 

, м²                                                                                                              (49)

 

где l - длина стержня, м;

п - количество стержней;

 - периметр сечения стержня, м.

 

 м²

 

Тогда

кВт

 

 

11 Рыбозащитные устройства водозаборов

 

Рыбозащитные сооружения – сооружения предназначены для защиты рыб путем предотвращения их попадания на опасные участки и отвода от этих участков в рыбообитаемый водоем.

В качестве рыбозащитных устройств  приняты сороудерживающие решетки для затопленных водоприемников, со скоростями втекания в них с учетом рыбозащиты и заградители, основанные на зрительных и световых эффектах для решеток в БК.

 

    12 Борьба с биообрастаниями на водозаборах

 

    Водоприемные окна с сороудерживающими решетками, самотечные, всасывающие и напорные трубопроводы на водозаборах подвержены внутреннему обрастанию гидробионтами, среди которых наиболее часто встречаются моллюски дрейссены. Обрастание это бывает нередко значительным и приводит к большим потерям напора.

    Первостепенное значение в борьбе с биообрастаниями имеют предупредительные меры. В проекте были использованы такие методы как нанесение на поверхность конструкции специальных красок [2].

 

13 Берегоукрепление

 

Берегоукрепление предназначено для защиты береговых сооружений от подмыва, для закрепления и сохранения благоприятной формы и положения русла реки, обеспечивающих транзитное движение донных наносов, шуголедовых масс и сора.

Крепление осуществлено на всем участке вогнутого берега выше ВЗС до места, где берег из вогнутого переходит в выпуклый, а вниз по течению по течению – на участке, обеспечивающем защиту от переформирований берега протяженностью 100 м.

Берегоукреплению приданы плавные очертания в плане. Крепление дна берега под водой осуществлено с помощью водолазов – бетонирования железобетонными плитами.

Упоры в основании покрытия выполнены из армобетонных массивов.

 

14 Зоны санитарной охраны

 

 

Зона санитарной охраны источника водоснабжения в месте забора воды состоит из трех поясов: первого - строгого режима, второго и третьего - режимов ограничения.

Границы зон санитарной охраны установлены согласно [1].

Граница первого пояса зоны поверхностного источника водоснабжения установлена на расстояниях от водозабора для рек:

- вверх по течению – 200м;

- вниз по течению – 100м;

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

- в направлении к противоположному берегу - вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от уреза воды при летне-осенней межени.

Границы второго пояса зоны водотока надлежит устанавливать:

- вверх по течению, включая притоки, — исходя из скорости течения воды, усредненной по ширине и длине водотока или на отдельных его участках и времени протекания воды от границы пояса до водозабора при среднемесячном расходе воды летне-осенней межени 95 % обеспеченности не менее 5 сут. для IА, Б, В, Г, IIА климатических районов и не менее 3 сут. для остальных климатических районов, принимаем 3000 м;

    - вниз по течению — 300 м;

    - боковые границы — на расстоянии от уреза воды при летне-осенней межени — при равнинном рельефе — 500 м.

    На судоходных реках и каналах в границы второго пояса зоны следует включать акваторию, прилегающую к водозабору в пределах фарватера.

     Границы третьего пояса зоны поверхностного источника водоснабжения должны быть вверх и вниз по течению водотока или во все стороны по акватории водоема такими же, как для второго пояса; боковые границы — по водоразделу, но не более 3—5 км от водотока или водоема.

 

    Список литературы

 

1. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. /Минстрой России. -М.: ГП ЦПП,1996.-128 с.

2. Шешегова И.Г. Водозаборные сооружения поверхностных вод. Методические указания к практическим занятиям, самостоятельной работе, курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 290800 / И.Г.Шешегова, Ж.С. Нуруллин.- Казань: КГАСУ, 2007.-50с.

3. Курганов А.М. Водозаборные сооружения коммунального водоснабжения: Учеб.пособие / Изд-во «АСВ»; СПбГАСУ. - М.: СПб., 1998. -246 с,

4. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения. Справочник / под ред. Б.Н. Репина. - М.: Высш. шк., 1995.- 431 с.

5. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1995. - 688 с.

6. СНиП 2.01.01-82*. Строительная климатология и геофизика. /Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996. -140 с.

7. Шевелёв С.В., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. - М,: Стройиздат, 1984. -116 с.

8. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. /Под ред. И.А. Назарова, - М.: Стройиздат, 1977. - 288 с.

9. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений. Справочник монтажника. /Под ред. А.С. Москвитина. - М.: Стройиздат, 1970- 430с

10. Центробежные насосы двухстороннего входа. Каталог. – М.: ЦИНТИ химнефтемаш, 1982. - 24 с.

11. Центробежные консольные насосы с осевым входом для воды типов К и КМ. Каталог. - М.: ЦИНТИ химнефтемаш, 1985. - 19 с.

12. Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов и работ по водоснабжению и канализации. - Казань, офсет КИСИ, 1992.- 47с.

13. Расчет и проектирование водопроводной насосной станции второго подъема: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 290800 ФГОУ ВПО. - /Сост. А.Б.Адельшин, А.С.Селюгин, А.В.Бусарев, Н.С.Урмитова, Л.Р.Хисамеева. -Казань, КГАСУ, 2006.- 47с.

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра Водоснабжения и водоотведения

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

на тему: «Водозаборные сооружения поверхностных вод»

КП 11.14.013.47.НВ

 

 

Выполнил: студент

____________

Защищен_________________

с оценкой_________________

Руководитель проекта

____________

 

2019