Гидравлический расчет сооружений водозабора

Конструирование оголовка и расчет входных отверстий

Русловой водозабор состоит из оголовка, самотечных линий и берегового колодца. В курсовой работе следует принять оголовок незащищенного типа, так как река несудоходная и не используется для лесосплава. Согласно СНиП 2.04.02-84, верх оголовка должен размещаться ниже кромки льда на расстоянии не менее чем 0,2 м, а низ водоприемных окон должен быть выше дна водоема не менее чем на 0,5 м. При выборе места расположения оголовка его намечают на профиле в точке, удовлетворяющей приведенным выше условиям (рис. 1).

Рис. 1 Профиль реки и схема руслового водозабора

Водоприемник чаще устраивают в виде наклонного стояка с воронкой (раструбом). Входные отверстия воронок располагают перпендикулярно течению реки и перекрывают сороудерживающими решетками для предварительной грубой механической очистки воды от относительно крупного сора. Решетки обычно представляют собой металлическую раму, сваренную из угловой стали или швеллера с металлическими стержнями из полосовой или круглой стали.

В зависимости от схемы водоприемника и условий эксплуатации сороудерживающие решетки можно устанавливать вертикально или наклонно. В зависимости от характера засорения решетки (попадания на нее бревен, топляков, торфа, сучьев, водорослей и т.п.) применяют различные очистные механизмы и устройства: грейферы, ковши механические, свободные и направляемые грабли, специальные тралы, которыми можно перемещать сор вдоль забральной стенки водоприемника. Оборудование для очистки решеток обычно прикрепляется к тросам кранов, обслуживающих водоприемник станции, или устанавливается на специальных (решеткоочистительных) машинах, передвигающихся вдоль фронта решеток. Для борьбы с обмерзанием решеток применяют покрытие стержней решеток гидрофобными материалами (каучуком, эбонитом, резиной, деревом) или изготавливают их из этих материалов либо применяют обогрев ее элементов.

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

где 1,25 – коэффициент, учитывающий засорение отверстий;

q_расч – расчетный расход одной секции, одного трубопровода, м³/с;

где – коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водопровода, принимаем =1,09...1,1;

Q_{max сут} – максимальный суточный расход, м³/сут;

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

n – число секций, трубопроводов;

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

К – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки;

К=(а+c)/а,

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

c – толщина стержней, мм (с=6…12 мм).

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

Размеры входных отверстий принимаются конструктивно с учетом стандартных размеров решеток. Принятые решетки проверяются на скорость движения воды на случай отключения при аварии одной линии самотечных труб, приняв расход по одной линии 0,7q_{расч.водоз},м³/c, (q_{расч.водоз}=2 q_расч,м³/с).

, м/с

Полученное значение V_вх, должно быть не более 0,3 м/с.

Расчет самотечных линий

Береговой колодец размещается на берегу в месте, где отметка земли на 1 м (см. профиль) превышает отметку верхнего уровня воды в источнике. Исходя из надежности работы водозабора, принимают не менее 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 движения воды должна быть не менее скорости течения в реке при УНВ и не менее незаиляющей скорости, равной 0,7 м/с (СНиП 2.04.02-84), откуда диаметр самотечных труб:

d = , м

Принимается стандартный диаметр, округляя полученный по расчету в меньшую сторону, и проверяется скорость движения воды в трубе

V= , м/с>0.7 м/с.