3. Гидравлический расчет основных элементов водозаборных сооружений

1. Определение площади решеток

Требуемая площадь водоприемных отверстий

,

где Q_в =0.25 м³/с – забираемый расход через одно отверстие,

V_в =0.15 м/с – рекомендуемая скорость воды на решетке,

к₁ =1.25 – коэффициент сжатия потока стержнями решетки,

коэффициент, зависящий от расстояния между стержнями решеток и толщины стержней.

Т.о.

Принимаем F_общ =2.7411 м² ; т.к. в нашем случае принято два водоприемных окна, размеры решеток : F₀ = 4.05 м² , h =2.7 м, b =1.5 м.

2. Определение размеров сеток

Выбираем сетку вращающуюся каркасного типа с фронтальным подводом воды. Принятый тип сетки имеет следующие технические характеристики:

1. расчетный расход 1.0 м³,

2. ширина полотна сетки 1.5 м,

3. скорость движения полотна 3,82 м/мин

4. размер ячеек в свету 11 мм

Требуемая площадь сетки:

,

где Q_в =0.5 м³/с – расход на одну сетку,

V_в =0.25 м/с – рекомендуемая скорость воды на сетке,

к₁ =1.25 – коэффициент сжатия потока стержнями решетки,

,

где a – размер ячейки сетки в свету,

d – диаметр проволоки сетки;

к₃ =1.1 – коэффициент стеснения каркасом,

4. Определение высотного положения и геометрических размеров насосной станции

4.1 Определение отметок оси насоса и пола насосной станции

Отметку оси насоса определим по формуле:

₁ = УВ_min – h_вс ,

где УВ_min= 99,5 м – минимальный уровень воды в реке,

h_вс = 1,5 м – общие потери напора на всасывающей линии, включая потери на сороудерживающем оборудовании.

₁ = 99,5 – 1,5 = 98,0 м

Определим отметку верха фундамента насоса:

Ф_н.с.=₁  А₁,

где А₁= 950 мм – расстояние от оси насоса до фундамента (габаритный размер насоса Е)

Ф_н.= 98 – 0,95 = 97,05 м  97,0 м.

Тогда отметка пола насосной станции

П =Ф_н. 0,7 = 97 – 0,7 = 96,3 м ,

отметка верха фундамента станции

Ф_н.с.= П – 0,3 = 96,0 м ,

отметка дна котлована под насосную станцию

₂=Ф_н.с. 1,5 = 96 – 1,5 = 94,5 м ,

где 1,5 м – толщина фундаментной плиты.

4.2 Определение величины заглубления окон

Уровень верха водоприемных окон зависит от двух уровней воды –от минимального расчетного уровня воды УВ_min =99,5 м и минимального уровня воды при ледоставе УВ_лед =100,8 м. Уровень верха водоприемного окна равен минимальному из следующих значений:

О₁=УВ_min ; О₁= УВ_лед _л,

где _л =1,0 м  толщина льда;

О₁ = 99,5 м,

О₂ =100,8 – 1,0 = 99,8 м

Следовательно, принимаем отметку верха водоприемного окна О₁ = 99,5 м.

4.3 Определение высоты здания насосной станции

Высота здания машинного зала насосной станции представляет собой сумму высот подземной части и верхнего строения.

Высота подземной части определяется по формуле:

Н_п.ч. > h_ф + h_нас + H_s,доп+ НБ + h_зап ,

где h_ф= 1,5 м  толщина фундаментной плиты,

h_нас = 2 м – высота насоса от верха фундаментной плиты до оси рабочего колеса,

H_s,доп= 1,5 м – высота всасывания,

НБ = 10,5 м амплитуда колебаний воды в источнике,

h_зап = 2 м – необходимое превышение отметки пола верхнего строения над максимальным уровнем воды в источнике;

Т.о.

Н_п.ч. > 1,5 + 2,0 + 1,5 + 10,5 + 2,0 = 17,5 м

Высоту верхнего строения определим следующим образом:

Н_в.стр. > h_а/т + h_гр.+ h_кр.+ h_стр.+ h_крана+ h_зап ,

где h_а/т=1,5 м – высота от пола до дна кузова автомобиля,

h_гр=Е + D = 950 + 646 = 1596  1600 мм – высота груза (насоса),

h_кр= h_стр= 1,2 м – высоты крюковой обоймы и строповки,

h_крана = 3,0 м – высота крана вместе с тележкой,

h_зап= 0,2 м – запас между крановой тележкой и фермой.

Н_в.стр. > 1,5 + 1,6 + 1,2 + 1,2 + 3,0 + 0,2 = 8,7 м.