Водозаборные сооружения

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Брестский государственный технический университет»

Кафедра водоснабжения водоотведения и теплоснабжения

 

 

 

Допущен к защите:

_____________2011г

____________Б.Н.Житенёв

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

«Водозаборные сооружения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила

студентка гр.В-90               Е.И. Хвощевская

Проверил                 Б.Н. Житенёв

 

 

 

 

 

 

 

 

Брест 2011

 

Содержание

 

 

Реферат

Водозаборные сооружения. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Водозаборные сооружения»: 70 04 03 / БГТУ; Хвощевская Е.И.;В-90; кафедра ВВиТ – Брест, 2011. –45с.: 2 таблицы,  иллюстраций, 5 источников, 2 листа графической части.

Ключевые слова: водозабор, скважина, потери напора, подача, дебит, насос, фильтр, зоны санитарной охраны.

Цель работы: выполнить расчет двух типов водозаборных сооружений: из поверхностного и подземного источников.

Содержит результаты расчета конструктивных элементов водозаборов, определения их расходов, выбора насосов, фильтра для водозаборной скважины.

 

Введение

Водозаборные сооружения – это комплекс инженерных гидротехнических сооружений, предназначенных для забора расчетного расхода воды из водоисточника, защиты системы водоснабжения от попадания в нее сора, наносов, льда, водорослей, рыб, а также для предварительной очистки воды.

К водозаборным сооружениям предъявляются следующие основные требования: прием воды наилучшего качества и в заданном количестве; предварительная очистка ее от мусора, плавающих предметов; экономичность, выражающаяся минимум затрат на строительство и эксплуатацию, надежность и бесперебойность работы.

В соответствии с двумя категориями природных источников воды водозаборные сооружения делятся на две основные группы:

сооружения для подъема воды из поверхностных источников

сооружения для забора воды из подземного источника.

В практике водоснабжения наиболее часто используемыми поверхностными источниками являются реки. На выбор типа речных водоприемников влияют: амплитуда колебаний уровня воды, ледовые условия, топография берега и дна в месте забора, грунтовые условия и др. Разнообразие местных природных условий в сочетании с различным количеством забираемой воды обуславливает весьма большое разнообразие типов и конструкций поверхностных водозаборных сооружений.

Подземные водозаборные сооружения бывают следующих типов: трубчатые буровые колодцы (скважины); шахтные колодцы; горизонтальные водосборы; лучевые водосборы; сооружения для каптажа родниковых вод.

Подземные воды залегают на различных глубинах и в различных породах. Обладая высокими санитарными качествами, эти воды особенно ценны для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных мест.

Снижение продолжительности жизни населения, рост заболеваемости непрерывно связаны с качеством потребляемой воды. По утверждению ученых, до 50 % болезней вызываются низким качеством питьевой воды.

Для повышения эффективности систем питьевого водоснабжения необходимо комплексное решение задач организационного, технического, экономического и правового характера в целостной системе «водоисточник-водозабор – водоподготовка – подача и распределение воды» с учетом ее рационального использования и защиты от загрязнения и истощения водоисточников.

В решении общих проблем питьевого водоснабжения важную роль играют задачи оптимального проектирования, строительства и эксплуатации систем питьевого водоснабжения из подземных источников и их элементов.

 

В данной курсовой работе рассматриваются вопросы проектирования поверхностного и подземного водозаборных сооружений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

 

1. Исходные данные для проектирования водозабора из

поверхностного источника

 

Производительность водозабора    Qmax сут = 8698 м3/сут;

Отметка берега реки      267,00 м;

Данные о реке:

Минимальный расход реки    21,54 м3/с;

Уровень низкой воды (межень) (УНВ)  264,09 м;

Уровень высокой воды (паводок) (УВВ)  265,67 м;

Расчетная толщина льда    0,54 м;

Диаметр промывных частиц песка   d = 0,1 мм;

Диаметр отложений     d=0,8 мм;

Гидравлическая крупность всвеси   0,0006 мм/с;

Мутность       142 мг/л;

Скорость воды при УНВ    0,65 м/с;

Скорость воды при УВВ    1,12 м/с.

 

В соответствии с данными на проектирование принимается следующий состав сооружений: водозаборное сооружение, насосная станция I подъема, водоводы I подъема. Так как у реки крутые высокие берега, достаточно большая глубина у берега, проектируется водозабор берегового типа совмещенного типа.

 

2. Исходные данные для проектирования подземного

 водозаборного сооружения

 

Производительность водозабора    Qmax сут = 15965 м3/сут

Исходные данные приведены в табл. 1.1:

Таблица 1.1. Геологический разрез

№ пласта	Наименование пород	Мощность пласта, м
1	Растительный слой	0,8
2	Суглинок	24,8
3	Песок мелкий(1 водоносный горизонт)	14,3
4	Глины песчаные	25,4
5	Песок средней крупности(2 водоносный горизонт)	35,3
6	Глина жирная средней плотности	50,0
7	Песок средней крупности (3 водоносный горизонт)	22,3
8	Глина плотная	17,7

 

Дополнительные общие сведения:

1. Время работы водоподъемника в течении суток – 24 часа;

2. Абсолютная отметка устья скважины – 268,67 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Проектирование  речного водозаборного сооружения

 

2.1 Выбор места расположения  и типа речного водозаборного сооружения

Для правильного выбора источника водоснабжения, проектирования и строительства водозаборов необходимо проведение топографических, гидрогеологических и геологических изысканий.

При выборе места расположения водозабора необходимо учитывать:

• водозабор, предназначенный для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды, следует располагать по течению реки выше места сброса сточных вод, т.е. выше населенного пункта или промышленного предприятия;
• водозабор не следует располагать у устьев притоков и у выхода к реке балок и оврагов;
• не следует располагать водозаборы на участках с тяжелыми геологическими условиями, неблагоприятно влияющими на устойчивость русла и сооружений, вызывающими необходимость увеличения глубины заложения фундаментов, усложняющими ведение работ;
• водозабор следует располагать на участках с благоприятными топографическими условиями, обеспечивающими незатопляемость коренного берега и достаточную глубину воды вблизи него, необходимую для размещения водоприемных отверстий;
• при всех прочих одинаковых условиях из экономических соображений место водоприема должно быть ближайшим к объекту водоснабжения.

Компоновка и размещение элементов водозаборного сооружения и конструкция водоприемных устройств в каждом конкретном случае должны иметь свои специфические особенности, обусловленные местными условиями избранного участка водоема.

Выбор типа водозабора зависит от: расчетного расхода воды, гидрологической и топографической, санитарной характеристик водоисточника, требуемой категории надежности подачи воды, назначения водозабора, местных условий строительства и эксплуатации сооружений, возможного расширения водозабора на перспективу и других факторов.

2.2 Разработка конструкции  водозаборного сооружения

Устраиваем береговой тип водозабора, т.к. река имеет крутые берега (см. лист 1 – профиль реки).

В состав берегового водозабора входят:

• решетки, защищающие приемные отверстия от попадания в них сора и плавающих тел;
• рыбозаградительные сетки;
• подъемные, транспортные и промывные устройства для подъема и промывания сеток;
• насосы или эжекторы для очистки береговых колодцев от наносов;
• подъемные и транспортные приспособления и устройства для монтажа и демонтажа оборудования и коммуникаций;
• электрооборудование;
• затворы для управления коммуникациями и оборудованием водозабора.

 

2.3 Гидравлический расчет  сооружений водозабора

2.3.1 Расчет входных отверстий

Входные отверстия воронок располагают перпендикулярно течению реки и перекрывают сороудерживающими решетками для предварительной грубой очистки воды от относительно крупного сора.

Площадь входных отверстий водоприемников определяют, исходя из скорости входа воды с учетом стеснения сороудерживающими решетками, по формуле:

,м                                              (2.1)

где 1,25 – коэффициент, учитывающий засорение отверстий;

qрасч – расчетный расход одной секции, одного трубопровода, м3/с.

, м3/ч                                          (2.2)

 

где а– коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водопровода, принимаем а=1.09...1.1;

Qmax сут – максимальный суточный расход, м3/сут;

Т1 – продолжительность работы насосной станции первого подъема при круглосуточной работе, Т1=24 ч;

n – число секций, трубопроводов;

Vвх –скорость входа воды в водоприемные отверстия, рекомендуется Vвх=0,1...0,3 м/с;

К – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки.

,                                                   (2.3)

где а – расстояние между стернями в свету, мм (а=30…50 мм);

c – толщина стержней, мм (с=6…12 мм).

Проведем вычисления:

 м3/с

м2

По полученной площади Fбр (по приложению 1, табл. 1, [1]) принимаем стандартную решетку, представляющую собой металлическую раму (из уголков и швеллеров) с металлическими вертикальными стержнями.

Принимаем размер водоприемного окна 600 800.

Принимаем решетку (площадь которой должна быть не менее полученной расчетом) с размерами окна 700 900 мм и Fбртабл=0,48 м. Масса решетки – 33 кг.

2.3.2 Проектирование сороудерживающих сеток

Между приемным и всасывающим отделениями берегового колодца устанавливают плоскую съемную сетку, размеры которой определяют по скорости Vc прохода воды через ячейки в свету (принимают не более 0.4 м/с при отсутствии внешних рыбозаградителей):

, м                                                 (2.4)

Зная расход, скорость определяют коэффициент, учитывающий стеснение входа стержнями сеток:

,                                                      (2.5)

где а – расстояние между проволоками сетки, (2…5 мм);

с – диаметр проволоки (1...1,5 мм);

Вычисляем Fбр и принимаем стандартную сетку (приложение 1, табл. 2 [1]), скорость входа Vвх проверяем с новой площадью подобранной сетки, она должна быть не более 0,4 м/с.

.

м2

Принимаем отверстие для установки сетки размером 800 800 мм и F=6,4 м2, тогда скорость входа

,м/с                                     (2.6)

Значит, сетка выбрана правильно.

2.3.3 Определение уровней воды в береговом колодце

Отметка земли берегового водозабора:

 м   (2.7)

Отметка воды в смесители:

   (2.8)

Отметки уровней воды в водоприемном отделении, м:

   (2.9)

   (2.10)

Отметки уровней воды во всасывающем отделении принимают ниже, чем в приемном, на 0,1 м:

м;    (2.11)

м;    (2.12)

Верх сетки между приемным и всасывающим отделениями должен находиться на 0,1 м ниже низшего уровня воды во всасывающем отделении:

м   (2.13)

Нижнее основание будет ниже на высоту сетки Pc (М) на отметке: