Водозаборные сооружения из поверхностного источника

 

Министерство образования  и науки 

ФГАОУ ВПО Уральский  федеральный университет имени  первого Президента России Б.Н. Ельцина

ФНТО

 

 

 

 

Тема «Водозаборные сооружения из поверхностного источника»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

 

 

 

Выполнил студент

группы СЗ-400803                                          

Проверил: доцент                                             

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..........3

1. Выбор месторасположения и типа водозаборного сооружения…………….4

2. Расчет и конструирование  элементов водозабора…………………………....5

2.1. Расчет площади  входных отверстий, подбор решеток…………………….5

2.2. Выбор типа  сеток, определение площади, размеров………………………6

2.3. Определение  диаметров всасывающих трубопроводов…………………...6

2.4. Определение  размеров водоприемного колодца…………………………...6

3. Основные требования  к эксплуатации водозабора…………………………..7

3.1. Промывка решеток, сеток……………………………………………………8

3.2. Удаление осадка  из колодцев………………………………………………..8

4. Зоны санитарной охраны………………………………………………………9

5. Методы производства  работ при строительстве водозабора………………10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….12

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………..……13

ПРИЛОЖЕНИЕ А……………………………………………………………….14

ПРИЛОЖЕНИЕ Б……………………………………………………………..…15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Водозабором называется комплекс инженерных гидротехнических сооружений, предназначенных для  забора воды из природных водоисточников, защиты водоприемника от попадания в него с водой, мусора, наносов, льда, водорослей, рыб, биологического обрастания и предварительной очистки воды от содержащейся в ней взвеси.

Водоприемником  называется часть водозаборного  сооружения, служащая для непосредственного  приема воды из водоисточника.

К водозаборным сооружениям  предъявляются следующие основные требования: прием воды наилучшего качества и в заданном количестве; предварительная очистка ее от мусора, плавающих предметов, флоры и  фауны путем процеживания через  решетки, сетки и другие устройства; надежность и бесперебойность работы; экономичность, выражающаяся минимумом  затрат на строительство и эксплуатацию как самих сооружений, так и  непосредственно связанных с  ними насосной станции и устройства водоочистки; простота и удобство в  эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор месторасположения и типа водозаборного сооружения

 

Конструкция водозаборного  сооружения при любых условиях должна обеспечивать забор из реки требуемого количества воды и подачу его на нужды завода и поселка, защищать систему водоснабжения от попадания в нее водорослей, планктона, рыбы и других предметов.

Город с населением 75 тыс. чел, согласно СНиП (1, п.п.4.4), относится к первой категории надежности подачи воды системой водоснабжения. Данные по состоянию русла, толщине льда показывают, что условия забора воды из водохранилища могут быть приняты как средние. Из прилагаемого профиля видно, что берег в месте устройства водозабора крутой и даже при минимальном уровне воды забор ее может быть осуществлен водозабором берегового типа.

С учетом средних  условий забора воды из реки водозабор берегового типа обеспечивает первую категорию надежности, требуемую потребителем.

По существующей классификации проектируемый водозабор  имеет среднюю производительность, поэтому он принят совмещенным с  насосной станцией первого подъема.

Водозаборное сооружение представляет собой круглый в  плане железобетонный колодец, передняя стенка которого выходит непосредственно к реке. В колодец встроен двухсекционный незатопляемый водоприемник, обеспечивающий забор воды из реки с двух уровней. Помещение насосной станции подковообразно располагается с трех сторон вокруг водоприемника. Каждая секция водоприемника со стороны реки имеет четыре водоприемных окна, расположенных в два яруса. Окна перекрыты съемными сороудерживающими решетками. Между приемной и всасывающей камерами установлены вращающиеся сетки.

Водозабор расположен в заливе с большими глубинами  и крутыми берегами. В соответствии с розой ветров господствующие ветры  направлены от водозабора. В месте  устройства водозабора не происходит отложения наносов, разрушения берега в результате осыпей и оползней . Обрастатели в реке отсутствуют. Завод и поселок расположены ниже по течению по отношению к водозабору. В районе размещения водозабора возможно создание зон санитарной охраны, которые необходимы ввиду наличия в числе потребителей жителей поселка.

 

2. Расчет и конструирования элементов водозабора.

 

Для задержания крупных  плавающих примесей (сор, водоросли, рыба и др.) входные окна водоприемника перекрыты съемными сороудерживающими решетками. Стержни решеток выполнены из полосовой стали толщиной 8 мм, расстояние между стержнями – 80 мм. Во избежание обмерзания решеток льдом предусмотрено покрытие стержней резиной. Скорость втекания воды в водоприемные отверстия для водозабора берегового типа принята 0.4 м/с.

 

2.1. Расчет площади входных отверстий и подбор решеток.

 

Общая площадь водоприемных окон одной секции (в одном ярусе) определяется по формуле [1,п.5.95]:

 

F== 2,25 м²,        

 

F== 2,4 м²,        

 

k = = (50+10)/50 = 1,2                      

 

где - расход одной секции м³/с;

       V- скорость втекания 0,6-0,2 м/с;

        а- расстояние между стержнями  решеток в свету(5-10см);

        с- толщина стержня(0,6-1см);

        К- коэффициент учитывающий стеснения  отверстий стержнями             решеток

 

В каждой секции устраиваем два окна расчетной площадью по 1,2 м² .

Согласно рекомендациям [4,5] принимаем типовые размеры  окон равными 1000×1200 мм, а решеток 1100×1320 мм. Потери напора в решетке приняты  3 см.

 

 

 

 

 

2.2. Выбор типа сеток, определение  площади и размеров

 

Для грубой очистки  воды от мелких плавающих и взвешенных примесей (сор, водоросли, планктон и др.) между приемной и всасывающими камерами установлены сетки.

Учитывая, что производительность водозабора 1,2 м³/с, принимаем каркасные вращающиеся сетки с лобовым подводом воды. В каждой секции размещаем по одной сетке . Материал полотна сетки– нержавеющая сталь, размер ячеек 3×3 мм, толщина проволоки 1,2 мм. Ширина полотна сетки – 1,84 м.

Необходимая площадь  фильтрования вращающейся сетки  определена по формуле:

 

F==1,2 м²,

                               k = =(3+0,4)/3=1,28

Тип сетки определяем по производительности водозабора:

Q=1,2 м³ – средняя производительность, принимаем вращающиеся сетки

V – скорость прохода воды через сетку 0,8 м/с          

                      

 

3.  Определение диаметров всасывающих и напорных трубопроводов

 

В насосной станции первого подъема приняты четыре насоса марки Д2500-17: два рабочих и два резервных. Производительность одного насоса 2160 м³/час. Диаметр всасывающего трубопровода при пропуске 600 л/с принят 800 мм, скорость движения в нем – 1,28 м/с. Диаметр напорного трубопровода принят 600 мм, скорость движения в нем – 1,66 м/с.

 

2.4. Определение  размеров водоприемного колодца

 

Верх колодца  располагают на отметке 22 м, т.е. на 2 м выше максимального уровня воды. Глубина колодца составит  11 м. Грязевые приямки глубиной 0,5 м. С учетом количества и размеров входных окон, сеток, насосов внутренний диаметр колодца принят 23 м. Низ водоприемных окон во избежание попадания накосов в водоприемник принят 0,5 м выше дна, верх окон располагают на 0,2 м от нижней кромки льда. Для предохранения водоприемника от подмыва, дно и прилегающий берег укрепляют бетонными плитами. Водоприемная камера 1,8 м, всасывающая камера 2,2 м. Размеры насоса Д2500-17. Длина 2,984 м, ширина 1,760 м, высота 1,185 м.

 

3. Основные требования к эксплуатации водозабора

 

Для обеспечения  бесперебойной работы системы водоснабжения  необходимо постоянное наблюдение за рекой и всеми сооружениями водозабора.

На мелководных  участках реки следует периодически скашивать водоросли, для борьбы с планктоном предусмотрена обработка воды медным купоросом с лодок.

В период эксплуатации на водозаборе следует производить  планово – предупредительный  ремонт в специально установленные  сроки.

Перед установкой ледостава  и вскрытием льда нужно тщательно  обследовать состояние крепления  дна и берегов у водозабора. В эти же сроки необходимо очистить решетки и сетки, проверить и  опробовать механизмы для очистки  решеток, промывки сеток, удаление осадка.

В случае засорения  решеток в период эксплуатации их очищают граблями или поднимают  для очистки в павильон управления.

При засорении сеток, когда потери в них достигнут 20 см, автоматически от датчиков уровней включается промывное устройство, расположенное внутри сетки. Одновременно включается и механизм вращения сетки. Задержанные на ее наружной поверхности загрязнения смываются в грязевой лоток и по специальному трубопроводу отводятся за пределы зоны санитарный охраны. Вода для промывки сеток подается от напорного трубопровода насосной станции.

Для сбора осадка в приемной и всасывающей камерах  есть специальные приямки пирамидальной  формы. Дно камер имеет уклон  к приямкам. В приямках размещены  всасывающие трубы d=100 мм грязевых насосов. Для взмучивания осадка (в случае его уплотнения) предусмотрен ввод трубы d=80 мм от напорных водоводов насосной станции в каждый приямок. Осадок из водозабора отводится совместно с водой от промывки сеток. В приемной  и всасывающей камерах установлены лестницы на случай производства ремонтных работ.

В стенке между всасывающими камерами имеется отверстие d=1200 мм с дисковым поворотным затвором. Перепуск воды из камер производится для выравнивания давления на щитовые затворы после проведения ремонтных работ с опорожнением одной из камер, либо при аварии одной из сеток.

 

 

3.1. Промывка  решеток, сеток

 

Промывку решеток, сеток необходимо производить для предотвращения их засорения. Промывка осуществляется автоматически при достижении величины потерь напора 15-20см. Сетки промываются водой под давлением 0,4 МПа. Расход воды на промывку сеток зависит от количества загрязнений. Обычно расход составляет 5-15 л/с.

 

3.2. Удаление  осадка из колодцев

 

В приемном отделении  берегового сооружения водозабора устраиваются приямки для сбора осадка. Глубина  приямка принимается 0,5-0,8 м для  малых колодцев и до 1,5 м  –  для больших. Дно секции берегового сооружения выполняется с уклоном  к приямку 0,07-0,1.  Осадок удаляется  при помощи гидроэлеватора или центробежного  насоса.

Насос подбирается  по необходимой часовой производительности.

Гидроэлеваторы  применяются в водозаборных сооружениях  малой и 

средней производительности (при значительных колебаниях горизонта  воды в источнике).

Насосы для удаления наносов применяют в водозаборных сооружениях 

большой производительности. Наиболее подходящими насосами являются канализационные фекальные, имеющие  значительные зазоры между лопастями  рабочих колес.

 

4. Зоны санитарной охраны

 

Проектируемый водозабор  предназначен и для снабжения  питьевой водой жилого поселка , поэтому  согласно СНиП предусмотрены зоны санитарной охраны. Водозаборные сооружения относятся к зоне санитарной охраны первого пояса.

На территории первого  пояса запрещаются все виды строительства, проживающих людей , выпуск стоков , купание, рыбная ловля, применение для  растений ядохимикатов органических и  некоторых видов минеральных  удобрений . Площадка водозаборных сооружений должна быть ограждена забором и  озеленена.

Различают три пояса зоны санитарной охраны: первый – строгого режим, второй и третий – режимов  ограничений.

Первый пояс (пояс строгого режима) охватывает часть используемого  водоема в месте забора воды из него и территорию расположения водозаборных сооружений. Территорию первого пояса  изолируют от доступа посторонних  лиц, ограждают забором и озеленяют. На ней запрещаются: все виды строительства, выпуск стоков, купание, водопой и  выпас скота, рыбная ловля, применение для растений ядохимикатов, органических и других видов минеральных удобрений. Спланирована такая территория с  организацией отвода поверхностного стока  за ее пределы. Акватория первого  пояса должна быть ограждена бакенами.

Границы первого пояса  зоны санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения, включая  и водоподводящие каналы, устанавливаются  от водозабора на расстояниях:

а) для водотоков (реки, каналы):

1. вверх по течению – не менее 200 м;
2. вниз по течению – не менее 100 м;
3. по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100 м от уреза воды при летне-осенней межени;
4. в направлении к противоположному берегу – вся акватория источника и его противоположный берег шириной 50 м от уреза воды в летне-осеннюю межень, если ширина источника менее 100 м, и полоса акватории шириной не менее 100 м, если ширина водоисточника более 100 м (на водозаборах ковшевого типа в границы первого пояса включается вся акватория ковша и территория вокруг него полосой не менее 100 м);