Введение

Водозаборными сооружениями называют комплекс гидротехнических сооружений, служащий для забора воды из источника, ее предварительной очистки с последующей подачей воды под необходимым напором на очистные сооружения.

Водозаборы должны быть запроектированы и построены таким образом, чтобы подача воды требуемых количеств и качества была бы гарантирована при всех расчетных расходах или уровнях ее в источнике. Конструкции водозаборных сооружений зависят от сочетаний гидрогеологических, гидравлических, гидрологических, термоледовых и других условий.

Водозаборы должны:

- обеспечивать с необходимой надежностью забор из водоисточника расчетного расхода и подачу его потребителю;

- защищать систему водоснабжения от сора, наносов, льда планктона.

- не допускать попадания молоди рыб в водоприемник;

1 Водозаборные сооружения из поверхностного источника

1.1 Выбор и обоснование места водозабора

Выбор места водозабора производится на основании изученного ситуационного плана источника, населенного пункта, притоков, островов и других характерных факторов, влияющих на выбор места водозабора.

Для хозяйственно-питьевого водопровода необходимо учитывать санитарные условия и располагать водозабор выше населенного пункта с учетом притоков. Наиболее благоприятным местом для водозабора является вогнутая часть берега.

В данном проекте водозабор располагается в створе под номером 2.

1.2 Выбор типа и схемы водозабора

1.2.1 Тип водозабора

Выбор типа водозабора производится по поперечному профилю берега в выбранном створе с указанием на нем самого низкого и самого высокого уровней воды. По профилю наблюдается пологий берег и отсутствие достаточных глубин у берега.

В таком случае принят русловой водозабор.

1.2.2 Природные условия забора воды

Принимаются по заданию: наблюдается донный лед, полыньи; наибольшая мутность воды в период паводка 450 мг/л; толщина льда 0,9 м, толщина слоя шуги 0,5 м; гидравлическая крупность наносов в спокойной воде 0,15 мм/с; судоходство, лесосплав, поворот реки и пр. Учитывая эти условия, по табл. 1.3 [1] приняты средние условия забора воды.

1.2.3 Схема водозабора

Схема водозабора принимается по категории надежности водозаборных сооружений (в данном проекте 1 категория надежности) и природных условий забора воды.

При средних условиях забора воды и первой категории надежности водозаборных сооружений по табл. 1.4 [1] принята схема “б”.

1.3 Выбор типа затопленного руслового водоприемника

Тип и конструкция русловых водоприёмников определяются в зависимости от:

- величины и качества забираемого расхода воды;

- наличие в реке судоходства и сплава леса, в особенности сплава плотами;

- наличие в потоке карчей, топляков, хвороста и другого мусора;

- особенности руслоформирующего процесса;

- шуголедовых и других условий места водозабора.

Оголовок должен представлять собой конструкцию способную безопасно выдержать все динамические воздействия, которые возможны в данных условиях.

Принятая схема водозабора “б” предполагает наличие двух затопленных водоприемником (оголовков) расстояние между которыми 30-50 м.

Рисунок 1.1

1.4 Гидравлический расчет водозаборов

1.4.1 Определение размеров водоприемных окон и решеток

Размеры основных элементов водозабора, а также вертикальные размеры (отметки) определяются гидравлическими расчётами при расчётных расходах и минимальных уровнях воды в источнике. При этом следует учитывать отключение одного самотечного водовода или водоприёмника на ремонт или ревизию.

Размеры водоприёмных отверстий определяют по средней скорости втекания воды в отверстия сороудерживающих решеток, фильтров или сеток с учётом требований рыбозащиты.

Допустимые скорости втекания воды в водоприёмные отверстия с учётом требований рыбозащиты принимаются для средних условий забора 0,25 м/с.

Определение размеров и площади водоприёмных отверстий следует производить при одновременной работе всех секций водозабора (кроме резервных) по формуле:

, (1.1)

где _бр – площадь отверстия (брутто) одной секции водоприёмника, м² ;

скорость втекания в водоприёмные отверстия, отнесённая к их сечению в свету, м/с ;

расчётный расход одного отверстия, м³/с ;

К_ст - коэффициент, учитывающий стеснение фильтров:

, (1.2)

где а_ст – расстояние между стержнями в свету рекомендуется для решеток

а = 40 мм ;

с_ст – толщина стержней ( для решеток из полосовой стали 8 мм).

где 16 – количество водоприемных окон в одном оголовке.

По приложению Б [2] принимаются сороудерживающие решетки с площадью живого сечения 0,43м², с размерами 600х400 в количестве 16 штук.

1.5 Определение диаметров самотечных водоводов

Диаметр самотечных водоводов определяются по таблицам Ф.А.Шевелева [2].

Таблица 1

	Наименование трубопровода	Q, л/с	d, мм	V, м/с
1	Самотечный водовод	675	80	1,33
2	Всасывающая линия	675	800	1,33
3	Напорная линия	675	800	1,73

После принятия диаметров самотечных водоводов определяются потери напора в них с учетом нормального режима работы и их длины.

Самотечные водоводы прокладывают в плане без резких поворотов, вызывающих отложение наносов, сора и шуги, затрудняющих промыв и очистку водоводов. Для защиты самотечных водоводов от подмыва речным потоком или повреждения якорями судов и плотов их заглубляют ниже дна реки с учетом возможного размыва и дноуглубления на судоходных реках на 2,4 м.

После укладки самотечных водоводов подводную траншею засыпают грунтом и укрепляют сверху.

1.6 Выбор типа и количества насосов в НС-1

Для станций первой категории надежности предусмотрена установка двух рабочих и двух резервных насосов. Все насосы устанавливаются в машинном отделении.

При величине забираемого расхода 675 л/с и необходимом напоре 45 м принимается центробежный насос марки

Масса насоса 4152 кг.

Тип электродвигателя СД13-34-8.

Частота вращения 735 об/мин.

Мощность 400 кВт.

Рисунок 1.2

1.7 Выбор типа сеток руслового колодца

Выбор типа сеток для предварительной очистки воды производился с учетом особенностей водоёма и производительности водозабора. В средних условиях загрязненности водоёма при производительности водозабора более 1 м³/с, применяются вращающиеся сетки.

Определение размеров и площади сетки производится по формуле (1.1), где К_ст – коэффициент, учитывающий стеснение сеток, принимается:

, (1.3)

где а_ст – размер ячеек сетки, рекомендуется 3 – 5 мм;

с_ст – диаметр проволоки, рекомендуется 1,5 – 2 мм.

Принята вращающаяся сетка марки ТН-1500.

1.8 Определение отметки дна руслового колодца

1.8.1 По установке сетки

Расчетный минимальный уровень воды в береговом колодце устанавливается гидравлическим расчетом при минимальном уровне воды в водоисточнике, при выключении одной секции водоприемника.

Отметка самого низкого уровня воды (СНУВк) в колодце (водоприёмной части) определяется при наличии самотечных водоводов и затопленного водоприёмника по формуле:

, (1.4)

где отметка самого низкого уровня воды в водоисточнике;

сумма потерь напора в самотечных водоводах по длине и местных при одном отключенном (форсированный режим);

потери напора в решетках водоприёмного отверстия (0,03-0,06 м).

СНУВк = 86-(0,21+0,05) = 85,74м.

Отметка дна берегового колодца по установке сетки может быть определена по формуле:

, (1.5)

где Z_СНУВ – самый низкий уровень воды в источнике;

h_c – расчетная глубина погружения полотна сетки ;

h₁ – расстояние от центра нижней звездочки вала вращения сетки до дна.

, (1.6)

где - площадь сетки, рассчитанная по формуле (1.1) ;

В = 1500 мм – ширина сетки.

h_c = 2,76/1,5 = 1,84 м ;

.