Проектирование водозаборных скважин

      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 УНВ v_реки ⁼ 0,8 м/с и не менее незаиляющей скорости 0,7 м/с.

          Примем для расчета v_расч = 0,7v/c, тогда площадь поперечного сечения

самотечных  труб

      

приравниваем

      F_{сам. .}= q _рас/ v_расч

откуда диаметр самотечных труб(м)

      

      Принимаем стандартный диаметр, округляя полученный по расчету  в меньшую сторону, 170мм = 150мм, проверяем скорость в трубе

        

      Потери  напора  в   самотечных  линиях при  УНВ  (работе  в межень).

      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

       ,

       ,

      где h₁ - потери напора в решетке   (на входе), принимают h₁ = 0,1 м;

      h₂ - потери на вход;

       ,

      где ζ - коэффициент гидравлического сопротивления при входе в раструб; ζ= 0,1;

      

      h_з - потери   напора   в   фасонных   частях     (тройнике)     и   арматуре     (задвижке) на самотечных линиях;

       ,

      

      h₄- потери напора на выходе (на вход в колодец);

      

      h_дл - потери напора по длине, определяют при работе двух линий самотечных труб;

      

       ,

        

      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.

      

       .

      А потери напора:

       ;

      h₁=0,1м;

      

      

      

      

        

      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.

      

      А потери напора:

       ;

      h₁=0,1м;

      

        

      

        

      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

       ,

      где А - коэффициент, согласно СНиП  А = 7,5-10, принимаем А = 8;    D -диаметр самотечной линии, м; d - диаметр промывных частиц, мм.

       .

      Расход  промывной воды:

        

      Определение размеров берегового колодца по высоте.

      Между приемным и всасывающим отделениями  устанавливают плоскую съемную сетку, размеры которой определяют по скорости v_с прохода воды через ячейки в свету (принимают не более 0,4 м/с при отсутствии внешних рыбозаградителей)

       .

      Зная  расход, скорость и    определив    коэффициент,    учитывающий  стеснение входа стержнями решеток,

       ,

      где а - расстояние     между   проволоками   сетки,   примем 2  мм;     с - диаметр проволоки; с = 1 -1,5 мм, примем с =1 мм;

      

      Вычислим

      

      Принимаем сетку размером 800x800 мм, тогда скорость входа

       .

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

       .

      Следовательно, сетка выбрана правильно. 

      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

       .

      Глубина прокладки самотечных линий в  пределах берега должна быть ниже глубины  промерзания, которая принята Н_пр. = 1,6м, поэтому отметку заложения трубы изменяем, опустив трубы на 0,64 м

       .

      Верх  сетки устанавливают 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.

      По  условиям монтажа оборудования допускается  округление отметок, поэтому делаем уточнения: z₈ = 93,38 м; z₇ = 93,88 м; z₆= 94,68 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.

      Определение размеров берегового колодца.

      Размеры колодца в плане находят из условия размещения оборудования в приемных и всасывающих секциях (отделениях). Диаметр самотечных труб, тин и размеры промывного оборудования определены выше. 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

       .

      Принимаем v_вс =1,5 м/с (v_вс-1,2 -2 м/с), тогда

      

      Принимаем полученный диаметр d_BC = 150 мм. Находим диаметр воронки на концах всасывающих труб

       .

      Расстояние  от дна колодца до сетки на концах всасывающих труб должно быть не менее    2D_Bop = 0,4 м.

Расстояние  от дна колодца до раструба всасывающей  трубы принимаем 1м.

      Заглубление воронки под уровень должно быть не менее D_Bop.

      Из  условия монтажа оборудования и  эксплуатации назначаем диаметр  колодца 4 м, толщину стенок 25 см.  
 
 

      Определение отметок воды в  подземных резервуарах

      Для составления высотной схемы и  определения напора насосов насосной станции II подъема необходимо знать отметки расчетных уровней воды в резервуарах. Из условий надежности работы принимаем два подземных резервуара, круглых в плане, объемом каждый W=600 м = πD²H/4, глубина воды Н = 3 м. 

        Диаметр резервуара

      

      

      

      

Отметку земли у резервуаров берут  из плана.

     Отметки воды:

       ;

       ;

       
 

      Составление высотной схемы сооружений.

      Высотная  схема - это графическое изображение  в профиле всех сооружений с взаимной увязкой высоты их расположения на местности.

      Высотную  схему составляем в соответствии с принятой схемой водоснабжения. Отметки поверхности земли принимаем с плана, а отметки воды в сооружениях - в соответствии с расчетами.

      Отметку воды в смесителе принимаем выше отметки земли у очистной станции Z_ос на 4 - 4,5 м

       .

      Отметка воды в водонапорной башне при  хозяйственной работе

       .

      Во  время пожара:

        

      Расчет  насосной станции  I подъема.

      Насосную  станцию I подъема размещаем в 30 м от берегового колодца на отметке 99 м, в ней предусматриваем рабочие и резервные насосы, которые подают воду на очистные сооружения. Так как сооружения относятся ко II классу, принимаем несколько (два) рабочих насоса и один резервный.

      Подача  насосной станции (м³/с) равна расчетному расходу водозабора

         ,

      где T_i - время работы насосной станции I подъема, T_i = 24 ч.

       .