Водозаборные сооружения из поверхностных источников

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

 

«БЕЛОРУССКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ТРАНСПОРТА»

 

 

СТРОИТЕЛЬНЫЙ  ФАКУЛЬТЕТ

 

 

Кафедра «Экология и  рациональное использование водных ресурсов»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Водозаборные  сооружения»

на тему: «Водозаборные сооружения из поверхностных источников»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:		Проверил:
студент группы СВ-41		преподаватель
Ратников А.В.		Грузинова В.Л.

 

 

 

 

Гомель, 2010 г

 

Содержание

 

 

Исходные данные……………………………………………………………	2
Введение…………………………………………………………………....	4
1 Определение типа водозаборного сооружения и условий забора воды из источника………...………………………….....	5
2 Определение производительности водозабора………………………….	8
3 Определение размеров водоприемных окон………………………...…..	10
4 Определение потерь напора в водоприемном отделении………………	11
4.1 Определение уровней воды в водоприемном отделении…………..	12
5 Определение размеров сеточных отверстий ……...……...……...……...	14
6 Определение потерь напора во всасывающем отделении……………...	16
6.1 Определение уровней воды во всасывающем отделении……….....	16
7 Гидравлический расчет  устройства для защиты сеток  от прорыва…....	19
8 Проектирование берегового колодца…...……………………..	21
9 Определение параметров и рабочих характеристик основного и вспомогательного оборудования водозаборов............................................ 10 Проектирование и расчет водозаборных ковшей...............................	23 30
11 Рыбозащитные мероприятия……………………………………………	34
12 Мероприятия по борьбе с наносами, шугой, обрастанием и обмерзанием решеток…………………………………………………..	36
13 Организация зон санитарной охраны водозабора…………………......	38
Заключение………………………………...………………………………...	40
Список используемой литературы………………………………...……….	41

 

Введение

Водозаборные  сооружения относятся к важнейшим элементам систем водоснабжения, так как от их конструктивного решения, расположения зависит надежность всей системы водоснабжения и ее технико-экономические показатели. Особое значение при этом приобретает вопрос выбора источника водоснабжения, учет его природных факторов, возможность получения из него требуемого количества воды, влияние водоотбора на других потребителей и на окружающую среду. Таким образом, при проектировании водозаборных сооружений решается не только инженерная задача по устройству сооружений, но и вопросы комплексного использования и охраны водных ресурсов.

Для систем хозяйственно-питьевого  назначения должны преимущественно  использоваться подземные источники  воды, как наиболее удовлетворяющие   санитарно-гигиеническим требованиям.

       Правильный выбор источника для проектируемой системы водоснабжения заданного объекта является весьма ответственной задачей. Принятый источник должен обеспечить бесперебойную подачу снабжаемому объекту требуемых количеств воды не только на определенный расчетный срок эксплуатации проектируемой системы, но и на перспективу развития в соответствии с планом дальнейшего роста объекта и его потребностей в воде.

       При выборе природного источника необходимо учитывать возможность наиболее экономичного решения всей системы водоснабжения в целом, т.е. с наименьшей затратой средств на забор воды из источника, ее транспортирование на территорию объекта и на требуемую очистку воды.

        В данной курсовой работе необходимо запроектировать водозабор на поверхностном водоисточнике.

 

1 Определение типа водозаборного сооружения и условий

  забора воды из источника

 

В курсовой работе проектируется  водозаборное сооружение с тяжелыми условиями забора воды:

• содержание взвешенных веществ 1,8 кг/м³;
• наличие наносов, льда, сора;
• толщина льда 0,62 м;
• иногда имеют место зажоры перед ледоставом и ледяные заторы весной.

В зависимости от природных условий источников водоснабжения, требований водопотребителей, условий эксплуатации систем водоснабжения водозаборные сооружения классифицируются по следующим признакам:

а) по виду источника водоснабжения: поверхностные (речные, озерные, водохранилищные, морские, канальные); подземные (трубчатые и шахтные колодцы, горизонтальные водосборы, инфильтрационные водозаборы); атмосферные (снежники, пруды резервуары);

б) по назначению: хозяйственно-питьевые, производственные, сельско-хозяйственные;

в) по производительности: малой (менее 1 м³/с); средней (от 1 до 16 м³/с); большой (более 6 м³/с);

г) по степени надежности забора воды из источника;

д) по категории надежности подачи воды потребителям;

е) по компоновке основных элементов: совмещенные, раздельные,

комбинированные;

ж) по расположению водоприемника: береговые, русловые, ковшевые;

и) по способу приема воды: глубинный, донный, поверхностный, инфильтрационный, комбинированный;

к) по степени стационарности: стационарные, передвижные;

л) по сроку эксплуатации: постоянные, временные.

В курсовой работе проектируется  водозаборное сооружение из поверхностного источника хозяйственно-питьевого  назначения малой производительности (0,85 м³/с). Степень надежности забора воды 1, что предполагает бесперебойный забор расчетного расхода воды. Категория надежности подачи воды потребителям Ι: допустимо снижение подачи воды не более, чем на 30 % расчетного расхода на период до трех суток. Перерыв в подаче воды допускается не более, чем на 10 минут.

Компоновка основных элементов раздельная. Это обусловлено большой амплитудой колебания уровня воды в источнике 6м, малой производительностью водозабора и тяжелыми условиями забора воды.

Водозабор стационарный (передвижные водозаборы при тяжелых  условиях не устраиваются), по сроку  эксплуатации постоянный. Способ забора воды: глубинный. При таком способе забор е зависит от уровней колебания воды, не требуются дополнительные расходы на установку защитных сооружений.

 

 

Исходя из тяжелых  условий забора воды и категории  надежности водозабора, принимаем ковшевое расположение водоприемника. Ковш создает благоприятные условия для осаждения присутствующих наносов и взвешенных веществ, а также для концентрации шуги у поверхностного льда.

Поперечный профиль  русла реки изображен на рисунке 1.

 

 

2 Определение производительности водозабора

 

Основным параметром нормальной работы водозабора является его производительность. При этом необходимо учесть расход воды, подаваемой потребителям и количество воды на собственные нужды водозабора

 

,    (1)

 

 

где	Qв	–	расчетный расход воды, м3/ч;
	рсн	–	затраты воды на собственные  нужды водозабора и очистных сооружений водопровода в процентах от Wmax (3 – 8 % в зависимости от качества воды используемого источника и способа ее обработки), %;
	Wmаx	–	объем воды, подаваемой из рассматриваемого источника потребителям в сутки наибольшего водопотребления, м3;
	t	–	расчетная продолжительность  работы водозабора в сутки наибольшего  водопотребления (24 ч).

 

м³/ч = 0,85 м³/с.

 

Принимаем 4 секции водозабора. При расчете водозаборных отверстий принимается, что в нормальных условиях работают все секции водозабора. При аварийных ситуациях на одной из секций сниженная до допустимых пределов нагрузка водозабора распределяется между оставшимися в работе секциями поровну. Исходя из этого, расчетный расход воды , м³/с, для каждой секции равен

 

                                                      (2)

 

где n – число секций, для водозаборов малой производительности n = 4.

 

.

 

Аварийный расход , м³/с, через водозабор при выходе из строя одной секции

,                                           (3)

 

 

где ψ_ав – коэффициент, допускающий снижение подачи воды при потребителям в

период аварии в системе  коммунального водоснабжения (ψ_ав = 0,70).

 

 

Так как производительность водозабора Q_в = 0,85 м³/с, что меньше 1 м³/с, то водозабор малой производительности.

 

3 Определение размеров водоприемных окон

 

Решетки устанавливаются  на водоприемных отверстиях водозабора и служат для задержания крупного сора. Требуемая площадь водоприемных отверстий каждой секции , м², равна

                                              (4)

где	1,25	–	коэффициент, учитывающий  засорение решеток водоприемных отверстий;
	К	–	коэффициент, характеризующий  стеснение  размеров этих отверстий стержнями решетки;
	v	–	рекомендуемая скорость потока в прозорах решетки водоприемного отверстия, м/с, принимаем v = 0,1 м/с.

Значение коэффициента К определяется по формуле

 

                                                      (5)

 

где	а	–	расстояние между стержнями  решетки в свету (прозор решетки), а = 50 – 100 мм, принимаем а = 60 мм;
	с	–	толщина стержней решетки, с = 8 – 20 мм, принимаем с = 10 мм.

 

 

По полученному значению площади водоприемного окна принимается типовая решетка с основными размерами окна 1500 × 2000 мм, площадью м² (таблица 5, [1]). Основные размеры съемных плоских решеток приведены в таблице 1.

  Таблица 1 – Основные размеры съемных плоских решеток

Размеры водоприемного окна, мм	Основные размеры решётки, мм							Масса решетки, кг
	H	H1	H2	h	h1	L	L1
1500 × 2000	2334	2104	2000	120	60	1620	1500	205

 

4 Определение потерь напора в водоприемном отделении

 

При проходе воды через  различные устройства, в том числе  и решетку, возникают потери напора, следовательно, уровни воды в источнике, водоприемном и всасывающем отделениях будут различными. Чтобы просчитать потери напора, необходимо знать коэффициенты сопротивления данных устройств.

Коэффициент сопротивления  незагрязненной решетки  равен

 

                          (6)

 

где	к1	–	коэффициент, учитывающий  профиль сечения стержней и принимаемый равным 0,25 для стержней круглого сечения;
	а	–	расстояние между стержнями  решетки в свету, принимаем а = 60 мм;
	с	–	толщина стержней решетки, принимаем с = 10 мм;
	в	–	размер сечения стержня  решетки  по направлению обтекания  его потоком (высота сечения стержня) для стержней прямоугольного сечения или диаметр для стержней круглого сечения, мм, принимаем стержни круглого сечения, в = с = 10 мм;
	α	–	угол наклона решетки  к горизонту, для водозаборов  коммунального нз   назначения α = 90°.