Проектирование водохранилища

 

3.   Гидротехническая часть.

1. Определение расчетного расхода

 

Расчетный секундный максимальный расход при  поливе дождеванием будет зависеть от количества дождевальных машин, работающих на системе и от их расхода. Количество дождевальных машин n, шт., определяется по формуле: 

n=                                                          (25) 

n==156,1≈156 аппаратов.

Орошаемая площадь разбивается на 6 секторов по 26 установок в каждом. 

Расчетный секундный максимальный расход Q_нт,л/с, будет определяться по формуле(расчет при 26 работающих устройствах): 

Q_нт=q∙(n+1)∙К_одн                                                                           (26) 

где: q- потребный секундный расход дождевального агрегата, л/с

        К- коэффициент одновременности  работы машин по времени в течении сезона – 0,9.

          n – количество работающих дождевальных машин. 

Q_нт=10∙(26+1)∙0,9=243л/с 

Расход  брутто, учитывающий потери воды из каналов Q_бр,л/с, в данном случае находится по формуле: 

Q_бр=                                                       (27) 

где: η- КПД оросительной системы, принимается 0,9 

Q_бр==270л/с

Максимальный  секундный расход брутто является расчетным  расходом, по которому определяются размеры  каналов и напорных трубопроводов

2.   Расчет напорного трубопровода.

 

Диаметр напорного трубопровода определяется из условий нормальной эксплуатации его при наличии скорости движения воды в трубопроводах в пределах допустимых величин, зависящих от материала. Примем скорость течения воды v=2,5м/с, отсюда диаметр трубопровода выразится из следующей формулы: 

v = => d =                                                (28)

d = = 0,2 м.

3. Расчет  насосной станции.

 

Расчет  и подбор станции сводится к определению  рабочих характеристик:

- производительность  насосной станции, л/с (Q_бр)

- расчетный  напор, м (H)

- мощность  двигателя, кВт (N) 

Для определения  производительности насосной станции  определяющей величиной является расчетный  секундный максимальный расход брутто(Q_бр).

Расчетный напор насосной станции Н, м, находится по формуле: 

H=H_г+∑h_пут+∑h_мест+∑h_св,                                          (29) 

где: Н_г- геодезическая высота подъема воды, определяется как разница  

отметок Н_г=КT-(УВ при ГМО-0,5), где КT- отметка контрольной точки орошаемого участка, УВ при ГМО- отметка уреза воды при ГМО.

         ∑h_пут- сумма потерь напора при движении воды по трубопроводу, м

         ∑h_мест- потери в точках водораспределения, м

         ∑h_св- свободный напор, необходимый в сети для машин, не имеющих насоса.

Н_г=41–36,9 – 0,5=3,6м 

Сумма потерь напора по длине напорного  трубопровода ∑h_пут м, определяется по формуле:

∑h_пут=λ∙                                                        (30) 

где: λ- коэффициент сопротивления воды о стенки труб (λ=0,025)

       l- длина напорного трубопровода в метрах, снятая с плана М 1:10000 по намеченной трассе 700м

       d- диаметр расчетного напорного трубопровода, 0,2 м

       g- 9,8 кг/см² 

∑h_пут=0,025∙ =27,9м 

Сумма потерь (местных) напора ∑h_мест , м, за счет наличия на трассе трубопровода колен, колодцев(ε_кол), отводов, тройников(ε_тр), задвижек, фасонных частей определяется по формуле: 

∑h_мест=n ∙ε ∙                                                     (31) 

где n – количество элементов, которые встречаются;

      ε – коэффициент зависящий  от фасоники. 
 

∑h_мест=(0,23+0,25+1,7∙26)∙0,32=14,29м 

Таким образом, общий расчетный напор  равен сумме всех выше определенных величин.

H=3,6+27,9+14,29+60=105,79м 

Потребную мощность насосной станции N, кВт, определяют по формуле: 

N=∙К_М                                                                            (32) 

где: К_м- коэффициент запаса мощности, принимаем равный 1,3;

        - КПД насосной станции, принимается равным 0,80;

        - КПД двигателя, принимаем равным 0,80 

N=∙1,3=437,55 кВт 

По рассчитанным показателям на насосной станции  устанавливают  насосы 12Д-19 с производительностью 165…..260 л/с. Необходимо 6 таких насосов  с полным напором 24,7….16,2 м водяного столба, мощностью на валу 75кВТ и  КПД=80% 

4.   Гидравлический расчет аварийно-сбросного канала.

Гидравлический  расчет водосбросного канала предусматривает  определение размеров канала по расчетному максимальному секундному расходу (Q_бр) и принятому уклону дна канала i=0,0005. Ширина канала (b) может быть принята в пределах 0,3…0,5 м. Глубину наполнения воды в канале (h) определяют методом подбора, задаваясь различными значениями в пределах 0,5…1,0 м. при известном расчетном модульном коэффициенте. Расчетный модульный коэффициент К_расч,м³/с, определяем по формуле: 

К_расч= _,                                                            (33) 

где - уклон дна канала, 0,0005 

К_расч= =12,07м³/с

Дальнейший  расчет сводится к определению расчетного модульного коэффициента К_теор,м³/с, по принятым значениям (b и h) по формуле: 

К_теор= ω ∙c∙√R                                                          (34) 

Площадь поперечного живого сечения канала ω, м², определяется по формуле:

ω=b∙h+m∙h²                                                                                           (35) 

где m- заложение откосов канала, зависящее от грунтов, в которых проходит канал, и принимается для глинистых грунтов 1,0 

ω=0,42∙0,76+1∙0,76²=0,89 м² 

Затем определяется гидравлический радиус канала R, м, по формуле: 

R=                                                             (36)

где x -  смоченный периметр, м, в канале определяется по формуле: 

x=b+2h                                                (37) 

x=0,42+2∙0,76=2,57м, тогда R==0,35м 

Скоростной  коэффициент С, определяется по формуле Базена: 

C=                                                         (38) 

где: γ- коэффициент шероховатости  

Значение  коэффициента зависит от зарастания канала травой, наличия отложения  наносов в русле канала, от наличия  грунтов в русле канала и принимается  в пределах 1,5…2,0 (по Базену) 

C==24,5

Таким образом К_расч К_теор (К_теор=12,56 м³/с)

В дальнейшем в результате произведенных расчетов можно сделать вывод о размерах канала и определить скорость движения воды в канале V_р,м/с, по формуле Шези:

V_расч =C                                                      (39) 

V_расч = 24,5 = 0,324 м/с 

Скорость  движения воды в магистральном канале, определяемая по формуле Шези, является фактической скоростью и должна быть больше скорости на заиление, и меньше максимально допустимой скорости на размыв V_заил<V_расч<V_разм

Допустимая  скорость на заиление V_заил, м/с, определяем по формуле: 

V_заил=а∙                                                    (40) 

где: R- гидравлический радиус канала, 0,35м

        а- коэффициент, зависящий от  крупности наносов в воде 0,4 

V_заил= 0,4∙ = 0,236 м/с 

При водозаборах  из прудов крупность наносов может  быть принята очень мелкой, для  которой значение коэффициента «а»  принимаеется в пределах 0,37…0,41. Допустимая скорость на размыв зависит от грунта, в котором проходит канал и определяется по специальным таблицам. Для различных грунтов она может колебаться в пределах от 0,60…0,90 м/с.

Таким образом можно сделать вывод, что рассчитанная скорость воды в  канале удовлетворяет поставленным условиям.

V_заил<V_расч<V_разм 

0,236 <0,324 <0,60…0,90