Водозаборные сооружения

Исходные данные

Источник водоснабжения река Лихоборка.

Расчётный расход водозаборного сооружения 0,32 м3/сек

Производительность водозабора .27540 м3/сут

Заданная пьезометрическая отметка подачи воды 129,49 м.

Длина напорных водоводов .1100 м.

Обеспеченность гидрологических величин .р= 95%

Расчётные уровни воды в реке:

половодья .111 м.

летней межени .109 м.

зимней межени 107 м.

Потребитель расположен на правом берегу

Толщина льда в реке 1,2 м. Шуги – нет

Река не судоходная, не имеет в верховье рыбоводного значения.

Расчётная длина рыб которые не должны попадать в водоприёмник .2 см.

1. Обоснование выбора места расположения и типа водозаборного

сооружения и компоновка его конструктивных форм.

Краткая гидрологическая характеристика реки

Источником водоснабжения является река (верховье её не судоходной части). Река не отличается высокой мутностью, т.к. протекает в европейской части России. Гидрограф реки, является характерным для рек европейской части России, с небольшим паводковым уровнем, и уменьшением стока зимой.

Обоснование выбора схемы системы водоснабжения

Так как в районе проектирования города протекает река, а подземные водоносные пласты содержащие воду нужного питьевого качества залегают на больших глубинах и их содержится небольшое количество (явно не достаточное для обеспечения потребностей города), то водоснабжение города водой питьевого качества из подземных источников является не целесообразным, поэтому принимаем схему системы водоснабжения города из поверхностного источника с водозабором руслового типа.

Предпосылки к выбору створа водозаборного сооружения и обоснование проектируемого места расположения водозаборного узла

Выбор берега на котором следует запроектировать водозаборное сооружение, определяется местоположением потребителя. По заданию потребители располагаются на правом берегу реки. Водозаборное сооружение проектируем в наиболее глубоком месте русла реки, которое называется плессом. Плесс располагается у вогнутого берега берега речной меандры или у берега противоположного острову.

Т.к на плане реки есть остров, то створ водозаборного сооружения проектируем на наиболее крутом берегу, противоположном острову. Створ водозабора вынесен на лист (выкопировка из плана участка реки М = 1:100).

По выбранному створу в М 1:100, построен профиль правого берега. На профиле показаны отметки уровней воды в реке.

1.3 Выбор типа водозаборного сооружения

На крутых берегах – проектируют береговые водозаборные сооружения, на пологих – русловые.

В данном случае – берег пологий, значит необходимо запроектировать русловое водозаборное сооружение. В русло реки выносится оголовок, а на берегу проектируется береговой колодец. Оголовок с колодцем соединяется самотечной линией

Выбор компоновки водозаборного узла.

Оголовок следует размещать на отметки дна реки, обеспечивающий бесперебойный отбор воды из источника. В нашем случае – водозабор средней производительности и слой воды над оголовком должен быть 0,3 м, который отсчитывается от отметки нижней кромки льда. Порог между дном и низом водоприемных окон оголовка должен быть равным 1 метр. Высота водоприёмных окон проектируется для водозаборных сооружений в зависимости от их производительности.

Для расчётной производительности, высота окна h = 1,0 м.

hl – толщина льда под уровнем воды, м

hl = Гл * А, где Гл – плотность льда, = 0,9;

А – толщина льда в реке, = 1,2 м.

Подставив в расчётную формулу значения, получим толщину льда под уровнем воды hl = 0.9*1.2 = 1,08 м.

Б – отметка нижней кромки льда, м.

Б = Нз - hl, где: Нз – минимальный зимний горизонт, Нз = 107 м.

Вычисляем отметку нижней кромки льда: Б = 107-1,08 = 105,92 м.

Расчёт отметки льда в месте расположения оголовка

Нд – отметка дна в месте расположения оголовка;

Нд= Hз - (h1+h2+h3+h4), где:

Нз – минимальный зимний горизонт равный 107 м.

h1 – толщина льда под уровнем воды = 1,08 м.

h2 – слой воды над оголовком до нижней кромки льда = 0,3 м.

h3 – высота водоприемных окон = 1,0 м.

h4 – высота порога между дном и низом водоприёмных окон = 1 м.

Профиль по створу

рис.6

Расчётное значение дна в месте расположения оголовка составит:

Нд= 107 - (1,08+0,3+1,0+1,0) = 103,62 м., следовательно оголовок расположен на изобате 103,62. Толщина крепления дна равна 1,0 м.

Расчёт отметки земли Нб у берегового колодца.

На водозаборных сооружениях средней производительности береговой колодец должен располагаться на 1,0 метр выше горизонта половодья р=95%.

Нб – отметка земли у берегового колодца, м. Нб = В+Г, где: В – горизонт половодья = 140 м; Г – превышение, = 1,0 м.

В моём случае береговой колодец должен располагаться на отм.

Нб = 111,0 + 1,0 = 112,0 м.

Выбор конструктивных форм водозаборного узла

Выбор конструкции оголовка зависит от хоз. назначения реки, производительности сооружения. В данном случае по совокупности признаков, целесообразно запроектировать раструбный оголовок. Береговой колодец проектируем совмещённый с насосной станцией первого подъёма.

Гидравлические расчёты определяющие размеры сооружений.

Гидравлический расчёт раструбного оголовка.

S – площадь водоприёмных окон, м2

S = , где: 1,25 – коэфф. стеснения площади окон;

Qр – расчётный расход водоприемного оголовка, равный 0,32 м3/сек;

К – коэфф. сжатия струи стержнями решётки,

К = (а+с), где:

а – диаметр стержня решётки, а = 1 см;

с – расстояние между стержнями, с = 5 см.

К = (1+5) / 5 = 1,2

Vвх – скорость входа воды в водоприемные окна, = 1,5 м/с.(СНиП 2.04.01-84).

Общая площадь водоприемных окон равна:

S = (1.25*0.86*1.2) / 1.5 = 0.86 м2

Исходя из конструктивных особенностей оголовка, следует принять размер водоприёмного окна h*B = 151 м, тогда площадь одного водоприёмного окна составит 1 м2. Поскольку водозаборное сооружение должно быть секционировано, и на водозаборе малой производительности число секций должно быть равным двум, то проектируем две секции водоприёмника.

Sф – общая фактическая площадь водоприёмных окон,

Sф = D*E, где D – площадь одного водоприёмного окна = 1 м2

Е – число секций водоприёмника = 2.

Общая фактическая площадь водоприёмных окон составит S = 1*2 = 2 м2

Поскольку фактическая площадь водоприёмных окон оказалась больше расчётной, то необходимо определить фактическую скорость входа воды в водоприёмные окна (Vвх.ф).

Vвх.ф.= , где: 1,25 – коэфф. стеснения площади окон;