Проектування водозабірних споруд

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Завдання на проектування та вихідні дані

2. Обґрунтування місця розташування, типу і технологічної схеми водозабірних споруд

2.1 Визначення категорії надійності подачі води

2.2. Оцінка річки як джерела водопостачання

2.3. Вибір місця розташування водозабору і побудова поперечного профілю річки

2.4. Вибір типу і технологічної схеми водозабірних споруд

2.5 Опис елементів прийнятої технологічної схеми водозабору

2.5.1. Перелік основних елементів водозабору

2.5.2 Тип оголовка

2.5.3 Тип ліній, спосіб їх промивки

2.5.4 Тип водоочисних сіток в БВСК

3. Гідравлічні розрахунки елементів водозабору

3.1 Розрахунки розмірів водоприймальних отворів водоприймачів, що перекриті сміттєзатримувальними решітками

3.2 Розрахунок площі плоских знімних сіток

3.3 Розрахунок діаметрів трубопроводів

3.3.1 Визначення діаметру самопливного водогону

3.3.2 Розрахунок трубопроводу, що подає промивну воду

3.4 Визначення втрат напору в елементах споруд і розрахункових позначок рівнів води в колодязі

3.5 Розрахунки насосної станції І підняття

3.6 Визначення рівнів

4. Конструювання елементів водозабору

5. Підбір обладнання водозабірних споруд

5.1 Розрахунок гідроелеватора

5.2 Підбір додаткового обладнання колодязя

5.2.1. Підбір вантажопідйомного обладнання колодязя

5.2.2 Підбір вакуум-насоса

5.3 Допоміжні труби

5.4 Підбір дренажних насосів

5.5 Інше обладнання

6. Статичні розрахунки

6.1 Розрахунки стійкості колодязя на випливання

6.1.1 Будівельний період

6.1.2. Експлуатаційний період

6.2 Перевірка берега на зсування при його крутому рельєфі

6.3 Розрахунки дна і берегів русла річки на розмивання

7. Розрахунок зон санітарної охорони

8. Експлуатація водозабірних споруд

9. Техніко-економічні розрахунки

9.1 Визначення сумарних капітальних витрат на спорудження водозабірних споруд

9.2 Визначення собівартості подачі води водозабірними спорудами

Список літератури

водозабірний трубопровід дренажний насос



Вступ

Одним з основних елементів системи водопостачання є водозабірні споруди. Загальна продуктивність водозабору становить 0,33 м³/с, тип - русловий водозабір з роздільним компонуванням з сітчато-струменореактивним фільтром. Від їх конструктивного рішення, розташування на місцевості та умов роботи в процесі експлуатації залежить надійність всієї системи водопостачання і техніко - економічні показники. Тому проект водозабірних споруд повинен передбачити влаштування таких інженерних споруд, які б гарантували забір потрібної кількості води найліпшої якості та подачу її споживачам при найвищих техніко - економічних показниках всієї системи водопостачання.



1. Завдання на проектування та вихідні дані

Таблиця 1.1

№ з/п	Параметр	Символ	Одиниця виміру	Значення (віднос./абсол.)
Дані по об'єкту і системі
1	Розрахункова витрата на об'єкті	Qдоб.max	тис.м3/доб	35
2	Кількість населення	N	тис.чол	42
3	Коефіцієнт, який враховує власні потреби	б		1,16
4	Відстань від НС-І до водоочис-них споруд	L	м	500
Характеристика джерела водопостачання
5	Максимальна витрата в річці	Qp.max	м3/с	150
6	Мінімальна витрата в річці	Qp.min	м3/с	12
7	Максимальна швидкість води	Vp.max	м/с	1,65
8	Мінімальна швидкість води	Vp.mіn	м/с	0,4
9	Позначка рівня високої води	ZPBB	м	3,7 (37,4)
10	Позначка мінімального зимового рівня	ZM3P	м	0,8 (34,5)
11	Позначка рівня низької води	ZPHB	м	0 (33,7)
12	Каламутність води	m	мг/л	400
13	Шугозаповнення русла	ш	%	15
14	Товщина льоду	Tл	м	0,9
15	Наявність водоростів	B		-
16	Наявність біообростувачів	Біо		+
17	Наявність сміття	См		-
18	Висота хвилі	hл	м	0,25
19	Діаметр насосів	dH	мм	0,9
20	Лісосплав	Ліс		+
21	Судноплавство	Суд		-
22	Рибогосподарське значення	P3		-
Топографічні дані для побудови профілю
23	Позначки берега	Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6	м м м м м м	-3,7 (30,0) -2,8 (30,9) 4 (37,7) 6,0 (39,7) 7,0 (40,7) 11,0 (44,7)
24	Позначки границі ґрунтів	Z7	м	-2,0 (31,7)
25	Відстані між точками на профілі	l1-2 l2-3 l3-4 l4-5 l5-6	м м м м м	16 31 52 8 22
Геологічні дані
26	І ( верхній ) шар			Пісок С/З (Щ)
27	ІІ ( нижній ) шар			Глина (Т)

Ситуаційний план місцевості з водним джерелом та об'єктом водопостачання знаходиться на рис 1.1, план ділянки річки, яка намічена для будівництва водозабору на рис 1.2, відповідно до якого приймається поперечний профіль заплави і русла річки на рис.1.3.



2. Обґрунтування місця розташування, типу і технологічної схеми водозабірних споруд

2.1 Визначення категорії надійності подачі води

Категорія надійності подачі води установлюється на підставі вказівок [1,п.4.4]. Даний населений пункт відноситься до II-ї категорії (N<50000чол.).

2.2 Оцінка річки як джерела водопостачання

Річку оцінюють як джерело водопостачання за топографічними, геологічними, гідрогеологічними, санітарними умовами, а також враховують економічні міркування.

Критерієм можливості використання річки в нерегульованому стані як джерела водопостачання є значення коефіцієнту водовідбирання [2, с.202]:

(1.1)

де Q_в - витрата водозабору, що визначається за формулою

(1.2.)

де Q_р.доб - розрахункова добова витрата, м³/доб;

б - коефіцієнт, що враховує відбирання води на власні потреби водоочисної станції;

Q_р.min - розрахункова мінімальна витрата води в річці, м³/год.

Отже,

Маємо, .

З даних розрахунків видно, що умова виконується, так як K_в<0,3, це свідчить про те, що річку можна використовувати для постійного водопостачання в природному вигляді без регулювання її стоку.

Визначаємо природні умови забирання води, відповідно до [1,табл.12]:

- за каламутністю - легкі;

- за товщиною льоду - легкі (0,45<0,8);

- за судноплавством - легкі;

- за шугозаповненням - середні;

- за наявністю водоростів - легкі;

- за наявністю сміття - легкі;

- за лісосплавом - середні;

- за біообростувачами - середні.

Отже, природні умови забору води - середні. Річка не має рибогосподарського значення.

2.3 Вибір місця розташування водозабору і побудова поперечного профілю річки

При виборі місця розташування водозабору враховуються вимоги [I, п.5.82…5.85]:

1) розташовувати водозабір слід так щоб не заважати проведенню намічених водогосподарських заходів на водному джерелі та необмежені інтересів інших водокористувачів;

2) місце розташування водозабору господарсько-питного призначення на річці слід вибирати вище проти течії випусків стічних вод, а також населеного пункту, вище стоянок судів, товарно-транспортних баз і складів, поза межами зони руху судів і інших плавзасобів;

3) розташовувати ВЗС для господарсько-питних потреб не дозволяється: в акваторіях портів і бухт; на ділянках можливого руйнування берега та в зоні відкладання наносів; у верхів'ях водоймищ; в устях підпертих річок; у ложбинах зимування риби; на ділянках виникнення шугозажорів, заторів і промерзання потоків; в місцях нагону плавника і водоростей;

4) при виборі створу ВЗС на ситуаційному плані місцевості слід враховувати перспективи розвитку населеного пункту та можливість влаштування зон санітарної охорони ( ЗСО );

5) ствір ВЗС розташовується на випуклій ділянці річки.

Ствір водозабору зображений на рисунку 1.1, ВЗС знаходяться на правому березі річки.

При побудові поперечного профілю річки обираємо масштаб М_г=М_в=1:200. Поперечний профіль річки з нанесеними розрахунковими рівнями води наведений на рисунку 2.1.

2.4 Вибір типу і технологічної схеми водозабірних споруд

Тип водозабору, що визначає місце прийому води приймається на підставі топографічних (профілю берега) і гідрологічних умов (глибин біля берегу при розрахункових рівнях води в річці), продуктивності водозабору, а також природних умов забирання води [I, табл.13].

Приймаємо водозабір руслового типу.

Для вибору типу водозабору і відомих природних умов забирання води відповідно до [I, табл.13] також встановлюють схему влаштування водозабору, приймаємо схему типу "А", яка передбачає влаштування водозабору в одному створі при секціюванні. Для вибраного типу водозабору приймається схема компонування. Амплітуда коливань рівнів в річці визначається за формулою: (2.3)

Так як ?Z<7м, продуктивність станції до 1м³/с, то приймаємо водозабір з роздільним компонуванням.

2.5 Опис елементів прийнятої технологічної схеми водозабору

2.5.1 Перелік основних елементів водозабору

Для даного водозабору приймаю дві секції.

Тип оголовка - залізобетонний розтрубний захищений оголовок з боковим прийомом води. самопливні водоводи; береговий водоприймальний сітковий колодязь; всмоктувальний водогін; промивний водогін; насосна станція першого підняття; камера переключень. Промивка здійснюється зворотнім током води.

Тип водогонів - самопливні, матеріал труб - стальні.

2.5.2 Тип оголовка

При витраті водозабору Q_в=0,2-1 м³/с приймаємо оголовок по типу залізобетонного розтрубного захищеного оголовку з наступними розмірами[2, табл.10, ст.74]: H_ог=1,8 м, B_ог =3,5 м, A_ог = B_ог+2 B_р+4B_пр, де B_пр=0,5 м, B_р=0,8 м.

Тоді: A_ог = B_ог+2 B_р+4B_пр=3,5+2*0,8+4*0,5=7,1 м.



Рис.2.1. Схема водоприймального оголовка

2.5.3 Тип ліній, спосіб їх промивки

Враховуючи природні умови, категорію надійності водозабору (ІІ категорія), геологічні умови:

приймаємо - самопливні лінії.

2.5.4 Тип водоочисних сіток в БВСК

Враховуючи, що витрата Q_в = 0,47 м³/с < 1 м³/с та середні природні умови, каламутність води m = 400 мг/л < 800 мг/л приймаємо - плоску знімну сітку.



Рис.2.1 Висотна і планова схема водозабору:

1 - русло річки; 2 - водоприймальні вікна з решітками; 3 - затоплений водоприймальний оголовок; 4 - самопливні лінії; 5 - БВСК; 6 - засувка;

7 - водоочисні сітки; 8 - всмоктувальні лінії насосів; 9 - НС-І; 10 - насоси першого підняття; 11 - нагнітальні лінії; 12 - трубопровід для подачі промивної води до самопливних ліній; 13 - службовий павільйон.



3. Гідравлічні розрахунки елементів водозабору

Гідравлічні розрахунки відповідно до [2], проводять для нормальних (при одночасній роботі секцій) і особливих (при включенні однієї секції) умов експлуатації водозаборів. При особливих умовах експлуатації водозаборів ІІ категорії по секції, що залишилась у роботі, проходить 70%Q_в, при мінімальному рівні води у річці. Розміри елементів водозабору визначають для нормальних умов експлуатації, а розрахунки втрат напору, найвищої позначки осі насосів і позначки рівня води у колодязі - для особливих умов.

Для даного водозабору продуктивність секції при нормальних умовах:

(3.1)

а при особливих умовах:

(3.2)

де n - кількість секцій.

3.1 Розрахунки розмірів водоприймальних отворів водоприймачів, що перекриті сміттєзатримувальними решітками

Розміри водоприймальних отворів, що перекриті сміттєзатримувальними решітками визначається за формулою:

, м² (3.3)



де 1,25 - коефіцієнт, який враховує забруднення;

- коефіцієнт стиснення вікна стержнями решітки, який визначається за формулою:

(3.4)

де а = 50мм - відстань між стержнями решітки;

в = 6мм - ширина стержня.

q_с(н) - витрата секції водозабору;

V_вт =0,2-0,6 м/с - швидкість втікання (при умові без рибозахисту).

(3.5)

Визначаємо висотні розміри вікна зі стандартною решіткою:

(3.6)

Приймаємо висоту вікна H_p=H=1 м. Визначаємо орієнтовну ширину вікна:

(3.7)

Перераховуємо ширину вікна:

(3.8)



Отже, приймаю 2 стандартні знімні сміттєзатримувальні решітки розміром 8001000 мм, [4, табл.7].

Рис. 3.1 Сміттєзатримувальна решітка

3.2 Розрахунок площі плоских знімних сіток

Оскільки витрата водозабору , то приймається плоска знімна сітка. Необхідний розмір сітки визначається за формулою:

(3.9)

де - коефіцієнт, який враховує засмічення решітки;

- витрата секції водозабору при нормальному режимі;

- швидкість втікання води, ;

- коефіцієнт стиснення, який знаходиться за формулою:

(3.10)



де та - параметри сітки, , ;

;

.

Згідно [3, табл. 6.4] приймаємо 4 стандартні сітки розміром , загальною площею [4, табл.8].

Рис.3.2. Плоска знімна сітка

3.3 Розрахунок діаметрів трубопроводів

3.3.1 Визначення діаметру самопливного водогону

Діаметр самопливного трубопроводу визначаємо за формулою:

, м (3.11)

де q_с(н) - розрахункова витрата однієї секції за нормальних умов;

V_с.л - швидкість руху води в самопливних водогонах, м/с, що приймається відповідно до [1, п.5, 99].

,

Приймаємо діаметр трубопроводу D = 450мм, D_зовн = 480мм, D_вн = 466мм, t_ст = 7мм, ГОСТ 10704-88. Тоді фактична швидкість становить:

Визначимо швидкість при особливому режимі роботи при прийнятому діаметрі:

(3.12)

Оскільки >1,65 м/с, то умова виконується.

Отже всі умови виконуються, тоді остаточно приймаємо D = 450мм.

3.3.2 Розрахунок трубопроводу, що подає промивну воду

Враховуючи середні умови забору води води приймаємо звичайну промивку зворотнім током води. Для подачі промивної води виористовуємо промивні трубоповоди від НС-І до колодязя.

Діаметр промивного трубопроводу визначається за формулою:

(3.13)

де Q_пр - промивна витрата;

V_пр = 2...3м/с - промивна швидкість.

Для даного оголовку промивна витрата буде дорівнювати:

Q_пр=0,785²V_{сл.пр.мін.},м³/с (3.14)

Q_пр = м³/с,

де - діаметр самопливного водогону, м;

Vсл.пр.мін - мінімальна швидкість руху промивної води у самопливному водогоні, що визначається за формулою:

(3.15)

де d_н - середньозважений діаметр наносів, м;

- внутрішній діаметр самопливного водогону, м.

Отже, для промивних трубопроводів приймаємо стальні труби D_пр = 300мм, D_зовн = 325мм, D_вн = 311мм, t_ст=7 мм, ГОСТ 10704-88.

3.4 Визначення втрат напору в елементах споруд і розрахункових позначок рівнів води в колодязі

Втрати напору в самопливних водогонах визначають для нормальних та особливих умов роботи водозабору за формулою:

h_в = h_д + h_місц , м (3.16)

де h_д - втрати по довжині водогону;

h_місц - місцеві втрати напору.

Отже, втрати напору для нормальних умов роботи:

, м (3.17)

а втрати напору для особливих умов роботи:



, м (3.18)

де 1000і - гідравлічний похил при заданому діаметрі для нормальних та особливих умов роботи;

l_сл = 31,5м - довжина самопливного водогону;

V_сл(н) і V_сл(о) - швидкості у водогоні, визначені раніше для нормальних та особливих умов роботи;

- сума коефіцієнтів місцевих опорів, що визначаються в залежності від характеру місцевих опорів.

Для даного випадку визначимо суму коефіцієнтів місцевих опорів:

= _вх + _відх + _тр + _зас + _вих+_р++_диф = 0,5+0,3 +0,1+0,1+1+0,3+0,25= 2,55 (3.15)

Отже, втрати напору на шляху руху води від джерела до колодязя:

- для нормальних умов роботи;

- для особливих умов роботи.

Геодезичну позначку максимального рівня води в приймальному відділенні колодязя визначаємо за формулою:

Z_пр.max=Z_PBB-h_сл(о,н) (3.16)

де Z_PBB - максимальний рівень води;

h_сл(о) - приймаємо при особливих умовах, якщо V_сл(н) < V_p.max;

h_сл(н) - приймаємо при нормальних умовах, якщо V_сл(н) > V_p.max.

В даному випадку приймаємо h_сл(о), тому що 1,38 < 1,65 тоді:

Z_пр.max =37,4 - 1,23 = 36,17м.

Геодезичну позначку мінімального рівня води в в приймальному відділенні колодязя визначаємо за формулою:

Z_пр.min = Z_PHB - h_сл(о); (3.17)

де Z_PНB - мінімальний рівень води.

Для данного випадку Z_пр.min = 33,7 - 1,23 = 32,47м.

Геодезичну позначку максимального рівня води в у всмоктувальному відділенні колодязя визначаємо за формулою:

Z_вс.max = Z_пр.max - h_с; (3.18)

де h_с=0,1-0,2 м. Тоді:

Z_вс.max =36,17-0,15=36,02 м.

Геодезичну позначку мінімального рівня води в у всмоктувальному відділенні колодязя визначаємо за формулою:

Z_вс.min = Z_пр.min - h_с; (3.19)

Тоді: Z_вс.min =32,47-0,15=32,32 м.

Відмітку дна колодязя визначаємо: 1. З умови нормального розташування створу розтруба:

Z_дк = Z_вс.min - 2,8D_p = (3.20)

2. З умови встановлення плоскої сітки:

Z_дк = Z_вс.min - 0,1 - Н_с - 0,7D_p = (3.21)



3. З умови розміщення самопливного водогону:

Z_дк = Z_вс.min 1,5D_{сл(зовн)}=32,32-1,5*0,48=31,6 м. (3.21)

Для даного випадку приймаємо найменше знашення відмітки дна колодязя з трьох умов :Z_дк = 30,08м

Визначимо висоту колодязя за формулою:

H_бк = Z_псп - Z_дк; (3.22)

де Z_псп - відмітка підлоги службового павільйону;

Z_псп = Z_PBB + h+0,5 = м (3.23)

де h - висота хвилі.

H_бк = 38,15 - 30,08 =8,07м.

Приймаємо H_бк=8,5 м.

Тоді Z_дк = Z_псп- H_бк=38,15-8,5=29,65м.

3.5 Розрахунки насосної станції І підняття

Визначаємо повну продуктивність НС-І підняття: Q_нс=q_в=0,47м³/с; (3.24)

Встановлюємо кількість робочих агрегатів n_p для забезпечення надійності робочих насосів: n_p n_cек (3.25) приймаємо n_p = n_cек = 2шт.

Кількість резервних насосів приймають в залежності від кількості робочих агрегатів за [1,п.7.3], для даного випадку приймаю 1 резервний агрегат, тоді:



n_заг = n_p + n_рез = 2 + 1 = 3шт (3.26)

Визначаємо витрати, що проходить через один всмоктувальний водогін за формулою:

(3.27)

де m = n_cек = 2 - кількість всмоктувальних (нагнітальних) водогонів.

Визначаємо діаметр всмоктувального водогону за формулою:

(3.28)

де V_вс = 1м/с - швидкість у всмоктувальному водогоні. Швидкості визначаємо відповідно до [1, п.7.9].

Для всмоктувального водогону приймаємо стальні труби D_вс = 600мм, D_зовн = 630мм, D_вн = 614мм, t_ст = 8мм, тоді фактична швидкість дорівнює:

(3.29)

Отже остаточно приймаємо D_вс=600мм, тому що швидкість знаходиться в нормативних межах, тоді діаметр розтруба D_p = (1,3...1,5)D_вс = 800мм. Визначаємо діаметр нагнітального водогона

(3.30)



де V_наг = 2м/с - швидкість у нагнітальному водогоні. Швидкості визначаємо відповідно до [1, п.7.9].

Для нагнітального водогону приймаємо стальні труби D_наг = 400мм, D_зовн = 426мм, D_вн = 410мм, t_ст = 8мм, тоді фактична швидкість дорівнює:

(3.31)

Отже остаточно приймаємо D_наг = 400мм, тому що швидкість знаходиться в нормативних межах.

Визначаємо довжину всмоктувальних комунікацій:

L_вл = L_свл + L_вк + L_влн (3.32)

де L_свл - довжина всмоктувальної лінії;

L_свл= Н_бк+ L_бк-нс=8,5+20=28,5 м.

L_вк - довжина всмоктувального колектора, попередньо приймаємо 6...10м;

L_влн - довжина всмоктувальних ліній окремо до насосів, попередньо приймаємо 3...5м.

L_вл = 28,5 + 6 + 3 = 37,5м.

Визначаємо втрати напору у всмоктувальних комунікаціях

Визначаємо при особливому режимі по найдовшому шляху:

h_вс = h_вс,l + h_м,вс= + =



5,45 (3.33)

де h_вс,l - втрати по довжині у всмоктувальній лінії;

h_м,вс - втрати місцевих опорів у всмоктувальних комунікаціях.

де 1000і - гідравлічний похил при заданому діаметрі для особливих умов роботи;

L_вл - довжина всмоктувальної лінії.

де V_вс - швидкість у всмоктувальному трубопроводі;

- сума коефіцієнтів місцевих опорів у всмоктувальних комунікаціях, що визначаються в залежності від характеру місцевих опорів.

Для даного випадку визначимо суму коефіцієнтів місцевих опорів:

=_вх+_конф+_{тр.відг} +_кол +2_тр.пр +4_зас=

=0,5+0,25+1,5+4*0,5+1+2*0,1=5,45.

Напір, що розвивають насоси, визначаємо за формулою:

H_H = H_г + h_вс + h_наг + 1,5 , м (3.34)

H_г = Z^пл_ос - Z_вс.min , м (3.35)

де H_г - геодезична висота підняття води, що визначається як різниця п'єзометричної позначки подачі води Zос і позначки в колодязі при РНВ Z_вс.min; h_вс - сумарні (по довжині і місцеві) втрати напору у всмоктувальних водогонах; h_наг - втрати напору в нагнітальних водогонах:

h_наг = (3.35)

= 500м - відстань від НС - 1 до водоочисних споруд;

1,5 - запас на вільний вилив.



Z^пл_ос = Z_ос + 5м = 47,5 + 5 = 52,5м (3.36)

Z_ос = 47,5м, визначаємо на плані (рис.1.1) геодезичну позначку ОС; тоді:

H_г = 52,5 - 32,32 = 20,18м,

H_H = 20,18 + 0,44 + 5,78 + 1,5 = 27.9м

За H_H і Q_H за [9] приймаю марку насоса Д1250-65, діаметр патрубка приймаю D_р.к = 390мм, D₀ = 350мм, h_доп.вс = 6м, n = 1450об/хв, В_с=750мм.

Рис. 3.3 Робоча характеристика насоса Д1250-65

Визначаємо відмітку осі насоса за формулою:

Z_он= Z_вс.min + h_доп.вс - h_вс - (3.37)

де h_доп.вс -допустима висота всмоктування насосів; h_вс -сумарні (по довжині і місцеві) втрати напору у всмоктувальних водогонах;

тоді: Z_он = 32,32 + 6 - 0,44 - 0,68 = 37,23м.



Рис. 3.3 Планова розрахункова схема всмоктувальних комунікацій

1 - спільні всмоктувальні лінії, 2 - всмоктувальний колектор, 3 - всмоктувальні лінії насосів.



4. Конструювання елементів водозабору

Укладку самопливних водогонів здійснюємо безтраншейну. При безтраншейному способі самопливні водогони встановлюємо стальними. Стальні труби повинні зовні бути покритими антикорозійною ізоляцією з захистом із дерев'яних рейок, а всередині - цементним або іншим покриттям. На самопливних водогонах встановлюємо засувки, а також передбачаємо підключення трубопроводу, що подає воду. Відстань між двома паралельно прокладеними водогонами приймається 2м, що > 0,2м відповідно до [1,п.8.51].

Береговий колодязь, має в плані прямокутну форму, розміром 7,5х8,5 м. Колодязь в плані ділиться перегородкою на 2 прийняті секції.

Планові розміри забезпечують вільне розміщення обладнання. Розміри надземної частини в плані визначаємо з врахуванням розмірів підземної частини та допоміжних приміщень.

Товщину стін приймаємо =0,6м, товщину перегородок t_пер=0,4м, товщину плит перекриття t_пп=1,0м, товщину плити днища t_пд=0,8м.

Основні розміри насосної станції І підняття визначаємо з врахуванням вимог [1,п.7.10].

Всмоктувальні водогони роблять з стальних труб з безперервним підйомом (і 0,005) до насосу. В даному випадку при роздільному компонуванні, на ділянці між береговим колодязем і насосною станцією І підняття всмоктувальні лінії прокладають в залізобетонній галереї, яка має люк. Нагнітальні водогони від насосної станції до камери перемикання також роблять стальними і прокладають в галереї. Всмоктувальні і нагнітальні водогони як і самопливні водогони вводять в споруди через сальники.

Визначаємо наступні відмітки в колодязі:

Відмітка води в приймальному відділенні БВСК: Zпр.мін =32,47 м.

Відмітка води у всмоктувальному відділенні колодязя: Zвс.мін =32,32 м.



Відмітка верху самопливної лінії в колодязі:

Z1=Zпр.мін- 0,5 =32,47-0,5=31,97 м. (4.1)

Відмітка низу всмоктувальної лінії:

Z2=Zвс.мін- 2Dр =32,32-2*0,8=30,72 м. (4.2)

В дні колодязя робиться приямок, висотою 0,3 м для сповзання осаду.

Відмітка низу приямка:

ZН=Zдк- 0,3 =30,08-0,3=29,78 м. (4.3)

Відмітку верха всмоктувальної лінії приймаємо конструктивно(з умови встановлення її у галереї) Z_вл=35,5 м. Тоді відмітка осі насоса становитиме:

Z_он= Z_вл+i*L+F =35,2+0,005*20+0,35=35,65 м. (4.4)

Тоді:

Z_дн.нс= Z_он-В_с- h_н - Н_дн; (4.5)

де В_с=0,75 м - відстань від осі насоса до підлоги, h_н=0,2м - висота підлоги машинної зали насосної станції, Н_дн=0,5 м - товщина дна насосної станції.

Z_дн.нс = 35,65-0,75-0,2-0,5=34,2 м.



5. Підбір обладнання водозабірних споруд

Розрахунки обладнання берегового колодязя зводяться до наступних:

- встановлення допоміжного насосного обладнання (гідроелеваторів, вакуум-насосів, дренажних насосів)

- колонок дистанційного керування арматурою;

- підйомно-транспортного обладнання;

- контрольно-вимірювальних приладів;

- запірно-регулювальної і запобіжної арматури.

5.1 Розрахунок гідроелеватора

1. Визначення продуктивності гідроелеватора:

м³/с(5.1)

де W_ос - об'єм осадку, що випроваджується, який приймається рівним об'єму однієї секції водоприймальної частини колодязя при висоті шару осаду

h_{ос =} 0,75...1м,

W_ос =F_сек*h_ос,м³ (5.2)

Звідки, F_сек=р*D²_кол/8, м²(5.3)

Маємо, F_сек=(3,14*7,5²)/8=22,08 м²

W_ос = 22,08*1,0=22,08 м³

t - час випровадження осаду, 0,3...0,5год, отже t = 0,5 год

Отже, м³/с =1,23 л/с.

Приймаю типовий гідроелеватор конструкції Союзводоканалпроекта , що характеризується такими параметрами: подача 20л/с, напір 20м з діаметром горловини d_г=55мм і діаметром сопла d_с =30мм.

Визначаємо необхідну витрату води для змиву осаду і вилучення його в каналізаційний колектор за формулою:

, л/с (5.2)

де - продуктивність гідроелеватора;

= 0,1...0,25 - ККД елеватора,

h_п - висота підняття води:

м; (5.3)

Н - напір, під яким подається вода до гідроелеватора, Н=25…50 м.

л/с.

Діаметр трубопроводу, що підводить воду до гідроелеватора, приймаємо d_B=50 мм за умови пропуску ним витрати зі швидкістю 2 м/с.Діаметр трубопроводу, що відводить воду від гідроелеватора, приймаємо d_п=70 мм за умови пропуску ним витрати + зі швидкістю 1,5 м/с.

Діаметр трубопроводу, що підводить воду на промивку сіток, приймаємо d_пр=50 мм за умови пропуску ним витрати =0,0075 м³/с зі швидкістю 2 м/с.Діаметр каналізаційного трубопроводу і перепускного патрубку між всмоктувальними відділеннями секцій колодязя приймаємо конструктивно 200 мм і 100 мм відповідно.



5.2 Підбір додаткового обладнання колодязя

5.2.1 Підбір вантажопідйомного обладнання колодязя

У службовому павільйоні берегового колодязя обов'язково слід передбачати вантажопідйомне обладнання, для проведення монтажно - демонтажних робіт.

Вантажопідйомне обладнання підбирають:

- за вагою найбільшого елемента чи зусилля;

- за висотою підняття вантажу Н,м;

- за довжиною підкранового шляху L,м.

Довжина підкранового шляху дорівнює:

L_п.ш= D^зовн_кол + 0,5, м (5.4)

Отже, L_п.ш= 8,7+0,5 =9,2 м

1. За вагою найбільшого елемента, яким є засувка з ручним приводом, паралельно з висувним шпінделем (30ч15бр): D = 500 мм, L=700 мм, H = 1205 мм, m = 650 кг; засувки з ручним приводом.

Визначаємо вантажопідйомність обладнання:

(5.5)

для засувки: (5.6)

де: - вага, маса елементу ,т;

- тиск на 1 м² елементу;

- коефіцієнт тертя;

- площа елементу, м²;

- коефіцієнт запасу ();

2. За висотою підняття вантажу, Н=7,61м.

Отже, підбираємо вантажопідйомне обладнання саме по цьому елементу.

Визначаємо висоту службового павільйону:

Н_с.п. = h₁ + h₂ + h₃ + h₄+ h₅, м (5.5)

де, h₁ - висота монорельса кран-балки, оскільки прийнятий тип вантажопідйомного обладнання - таль з ручним приводом, то h₁=0 (Рис. 5.2),

h₂ = 0,59…1,246 м - висота від верха кран-балки до кінця гака при стягнутій підвісці, м; приймаємо h₂ = 0,59 м (Рис. 5.1),

h₃ = 0,5…1,0 м - висота строповки, м; h₃ = 0,5 м (Рис. 8.1),

h₄ - висота вантажу, м; h₄= 1205 мм = 1,205 м;

h₅- висота підняття вантажу над підлогою,м, приймаємо h₅=0,5м. (Рис. 5.2).

Отже, Н_с.п. = 0,59+0,5+1,205+0,5 = 2,8 м. Приймаємо Н_с.п. =3м. Звідси, Н_с.п. = 3,0 м та L_п.ш= 7,61 м, слідує, що потрібно застосовувати в якості вантажопідйомного елемента таль черв'ячну вантажопідйомністю 1т з ручним приводом, швидкістю підйому вантажу 0,6 м/хв., масою з ланцюгами 22кг [6, с. 493] . Кількість - 2 (для підйому на промивку знімних сіток). Для виконання інших підйомно-опускальних операцій (підйому арматури, труб тощо) використовуємо пересувну електролебідку шестерного типу LN-1,0, вантажопідйомністю 1 т.

Рис. 5.2 Схема для визначення висоти службового павільйона



В даному випадку застосовуємо кран - балку підвісну ручного приводу по ГОСТ 7413 - 55 (Красногвардійський крановий завод) з такими параметрами: вантажопідйомність - 1 тс, величина консоля l₁ = l₂ - максимальна - 200, мінімальна - 300, Г₁ = Г₂ - 150, Н = 590 мм, H₁ = 220 мм, В = 1320 мм, С = 1000 мм, № двотавра для підкранового шляху - 18, загальна вага - 294 кг.[5, с.508 табл.9.10].

5.2.2 Підбір вакуум-насоса

Необхідна продуктивність вакуум насосів:

м³/с (5.6)

де - об'єм самопливного трубопроводу, м³; =7м;

м. (5.7)

- тривалість заливу трубопроводу, 180-300 с.

Приймаємо 1 робочий та 1 резервний вакуум-насоси марки ВВН-3.

5.3 Допоміжні труби

Крім основних труб ми підбираємо також допоміжні труби: діаметр труб для скидного колектора 200 мм, діаметр труб для відведення пульпи від гідроелеватора 100 мм, діаметр труби для підведення води до гідроелеватора 100 мм.



5.4. Підбір дренажних насосів

Підбираємо кількість робочих дренажних насосів n_роб=1, резервних дренажних насосів n_рез=1. Витрата має бути в межах Q=10…30 л/с та напір Н=10…20 м. Тому підбираємо дренажні насоси марки К 20/30, n = 2900об/хв з L=832 мм, В=299 мм, масою насоса m_н=38 кг та загальною масою агрегату m_агр=92 кг.

5.5 Інше обладнання

З скидного колектора вода подається на стаціонарну установку фільтрації AC-PP-10, що розташована біля споруди насосної станції, розмір установки b x l=3x4м. Установка усуває наступні механічні домішки: пісок, річковий мул, іржа. Після очистки вода використовується для миття машинної зали насосної станції та інших побутових цілей (миття насосних агрегатів тощо).

Крім цього встановлюємо драбини для спуску в колодязь, колони дистанційного керування арматурою, екран ванну для промиву сіток, а також контрольно-вимірювальні прилади.



6. Статичні розрахунки

І Для руслового водозабору проводимо перевірку стійкості споруди на розмивання та на випливання.

6.1 Розрахунки стійкості колодязя на випливання

1. Ступінь стійкості споруди на спливання оцінюється коефіцієнтом запасу стійкості на випливання:

(6.1)

де G-сила, що протидіє випливанню; кН;

W_звс- завислюючий тиск води, що сприяє випливанню, кН.

Розрахунки проводять для будівельного і експлуатаційного періодів, які відрізняються масою споруди і рівнем ґрунтових вод. Розрахункові рівні ґрунтових вод (РГВ) приймаються рівними рівням води в річці відповідної забезпеченості: Н_гв10% (будівельний період) і Н_гв1;2% (експлуатаційний період) та дорівнюють відповідно рівню високої води (РВВ), Н_гв1,2%= Z_рвв=37,4 м і Н_гв10%= Н_гв1,2%-2м=35,4м.

6.1.1 Будівельний період

Для будівельного періоду колодязь перевіряють на випливання, оскільки після погруження його оболонки до проектної позначки, влаштування бетонної подушки і припинення водопонижування під дією завислюючих сил води колодязь може спливати.

Сила, що протидіє спливанню, визначається за формулою:



(6.2)

де М_ст, - маса стін та днища колодязя, т.

де = 7,7 м - висота стін.

;

де = 0,8 м - висота плити днища.

де _б = 2,4т/м³ - щільність бетону;

Т_ст - сила тертя по зовнішній поверхні стін;

(6.3)

і - сили тертя при контакті відповідно з верхнім і нижнім шаром ґрунту:

; (6.4)

де f_o - питома сила тертя грунту, що визначається за [табл.3.1], кН/м²;

U_з - зовнішній периметр колодязя, м;

U_з=3,14*В_з=3,14*8,7=27,318 м, (6.5)

Н - висота контакту колодязя з шаром грунту, м. Для першого шару Н=2,05 м, для другого Н=6,3м.

Приймаємо для верхнього шару грунту (піску середньозернистого щільного) f_o = 33кН/м² , для нижнього шару(глини текучої) f_o = 20кН/м².

;

.

Тоді: =4305,31+298,98=4604,29м.

Завислюючий тиск води визначається за формулою:

(6.6)

де _в = 1т/м³ - щільність води;

H_гв10% = 5,75м - висота стояння ґрунтових вод над підошвою колодязя в період будівництва, м;

F_k = 0,785*В_з²= 59,42м² - площа колодязя по зовнішньому ребру, м².

Отже, К_с = >1,3, отже умова виконується і споруда є стійкою проти випливання.

6.1.2 Експлуатаційний період

Він характеризується високим стоянням РГВ і масою, яка крім маси стінок і днища, враховує також обладнання і перегородки. Тому розрахунки проводять по масі, яка перевищує масу в період будівництва в 1,7 рази.

Сила, що протидіє спливанню, визначається за формулою:

(6.7)



Завислюючий тиск води визначається за формулою:

де _в = 1т/м³ - щільність води;

H_гв1,2% = 7,75м - висота стояння ґрунтових вод над підошвою колодязя в період експлуатації, м;

Отже, К_с = >1,3, отже умова виконується і і споруда є стійкою проти випливання.

Рис.6.1. Розрахунок колодязя на випливання

6.2 Перевірка берега на зсування при його крутому рельєфі

Перевірку берега на зсуванняпроводимо, знаходячи коефіцієнт стійкості проти зсування:



(6.8)

де ц - кут внутрішнього тертя грунту, приймаємо для першого шару ц₁=28^о,

для другого ц₂=20^о. Кут б приймаємо б=15^о.

Для першого шару:

Для другого шару:

Отже, берег не зсувається.

6.3 Розрахунки дна і берегів русла річки на розмивання

Перевірку на розмив дна і берегів річки проводимо за рівнянням: м/с; (6.9)

Якщо найбільша швидкість в річці є розмиваючою, тобто V>V_H, то слід передбачати укріплення. V_H - нерозмиваюча швидкість, яка визначається за формулою:

(6.10)

де d₁₀ = (2…2,5)d_н - діаметр найкрупніших фракцій;

- каламутність води, =m/1000, кг/м³ (вихідні дані);

Н - найбільша глибина потоку (при РВВ), тоді:

Отже, V<V_H, найбільша швидкість в річці є нерозмиваючою.



7. Розрахунок зон санітарної охорони

Зони санітарної охорони водозабірних споруд та джерел водопостачання установлюють для забезпечення їх санітарно-епідеміологічної надійності.

Зона санітарної охорони поверхневого джерела являє собою спеціально виділену територію, яка захоплює дану водойму. На цій території встановлюють спеціальний режим, який забезпечує надійний захист джерела водопостачання від забруднення та збереження вимагаючої санітарної якості води. Границі зони санітарної охорони встановлюють проектом.

1) Границі першого поясу зони (зони суворого режиму) поверхневих джерел водопостачання, в тому числі й водопідвідного каналу, повинні встановлюватися на відстанях від водозабору:

- вверх за течією - не менше 200м

- вниз за течією - не менше 100м

- бічні розміри встановлюються в залежності від ширини річки і в даному випадку приймаються такими: при ширині річки більше 100м приймається полоса акваторії шириною не менше 100м.

Перший пояс захоплює частину водойму в місці забору води і територію розміщення водозабірних споруд. Територія першого поясу огороджується забором, озеленяється та ізолюється. На ній забороняються всі види будівництва, випуск стічних вод, купання, водопій, рибна ловля, застосування для рослин отрутохімікатів, органічних та інших видів мінеральних добрив, випас худоби.

2) Границі другого поясу (зона обмежень) встановлюються з врахуванням наявності джерел забруднення водойми хімічними речовинами:

- вверх за течією, включаючи притоки, на відстань, що враховує швидкість течії річки при РНВ за формулою: (8.1)

де - мінімальна швидкість в річці, ;

- вниз за течією не менше 250м;

- бічні границі - на віддалі 500м при РНВ від урізу води при рівнинному рельєфі, і 0,01.

Другий пояс включає джерело водопостачання та басейн його живлення, тобто території і акваторії, які можуть вплинути на якість води джерела. В межах другого поясу повинні бути проведені оздоровчі заходи і обмеження господарської діяльності з метою захисту джерела водопостачання від недопустимого погіршення якості води в ньому. Забороняється розташування осередків забруднення (промислові, вирубки). Основними осередками мікробіологічного забруднення є поля фільтрації, кладовище, тваринницькі ферми.

3) Границі третього поясу (зона спостережень) повинні бути:

- вверх та вниз за течією водостоку такими ж самими як і для 2 поясу;

- бічні межі визначаються по вододілу, але не менше 3..5км від урізу води при РНВ.



8. Експлуатація водозабірних споруд

При будівництві водозабірних споруд передбачають конкретні методи боротьби з ускладненнями в їх роботі, які виконує обслуговуючий персонал. Але при експлуатації водозабірних споруд нерідко виникають надзвичайні умови, які непередбачені проектом; задача експлуатаційного персоналу полягає в забезпеченості безперебійної роботи водозабірної споруди і в цьому випадку.

В курсовому проекті прийнята промивка зворотним током для видалення осаду з берегового колодязя.

Набагато небезпечнішим є динамічний тиск льоду на споруду при утворенні льодових затворів, які звичайно супроводжуються виникненням підпору на ділянці річки, розміщеній вище від затору. Піл час ліквідації заторів можуть виникнути навали значних льодових мас на споруди, розміщені нижче від затору. Льодові затори звичайно порушують пропускання льоду через водоскидні споруди і створюють загрозу закупорювання отворів. Лід може забити отвори водоприймачів і тим порушити нормальну роботу водозабору. Під час льодоходів треба змінювати напрям його руху від водозабору, не допускати крижини до водоприймальних отворів. У важких випадках скупчення криги підривають.

Видалення осаду із самопливних водогонів промиваємо зворотною течією води від насосів станції І підйому. При цьому швидкість становить приблизно 3м/с. Для ремонтних робіт запрошують водолазів.

Видалення осаду з колодязя проводимо гідроелеваторами.

Під час весняних повеней і льодоходу вплив річкового потоку на гідротехнічні споруди досягає найбільшої сили, тому ці періоди є найвідповідальнішими, і вимагають від обслуговуючого персоналу особливої чіткості в роботі та уважного нагляду за спорудами.



9. Техніко-економічні розрахунки

В КП проводимо розрахунок сумарних капітальних витрат коштів на будівництво водозабірних споруд за цінами 1987 року з урахуванням поправочного коефіцієнта та собівартості подачі води запроектованим водозабором (собівартості 1 м3 поданої води).

9.1 Визначення сумарних капітальних витрат на спорудження водозабірних споруд

Капітальні витрати К визначають як суму будівельної вартості споруд К_буд та вартості обладнання К_обл, які рекомендується визначати за [7].

К=k_попр(К_буд+К_обл),тис.грн. (9.1)

де k_попр=9,6.

Будівельна вартість і вартість обладнання споруд визначається:

К_буд= К_будог+ К_будБК + К_будНС , тис.грн. (9.2)

К_обл= К_облог+ К_облБК + К_облНС , тис.грн. (9.3)

де К_будог і К_облог - будівельна і експлуатаційна вартість оголовка; К_будБК і К_облБК - те саме, берегового колодязя; К_будНС і К_облНС - те саме, насосної станції першого підйому. Відповідно до [7], К_будог=7,63 тис. грн.., К_облог=0,06 тис. грн., К_будБК=23,33 тис. грн., К_облБК=2,08 тис. грн., К_будНС=31,84 тис. грн., К_облНС=20,08 тис. грн.

К_буд=7,63+23,33+31,84=62,8 тис.грн.

К_обл =0,06+2,08+20,08=22,22 тис.грн.

К=9,6(62,8+22,22)=816,19 тис.грн.



9.2 Визначення собівартості подачі води водозабірними спорудами

Собівартість подачі води визначають за співвідношенням:

с = (З+Е+А+Р+П+І)/Qрічн, грн/м3 (9.4)

де: З - річний фонд зарплати персоналу, грн/рік;

Е - річні затрати на електроенергію, грн/рік;

А, П - відповідно амортизаційні відрахування та поточний ремонт, грн/рік;

І - інші річні експлуатаційні затрати, грн/рік;

Р -затрати на хімічні реагенти, грн/рік;

Q_річн - річна витрата води, м³/рік (Q_річн = 365·Q_р.доб=365·35000=12775000(м³/рік)).

Затрати на заробітну плату визначені з урахуванням середніх показників річної заробітної плати і штатної чисельності обслуговуючого персоналу (приймаємо: ІТР - 1 чол., робітники - 5 чол.).

Розрахунок фонду заробітної плати проводимо в табличній формі:

Таблиця 9.1

Категорія працюючих	К Кількість	Річна зарплата працюючого, грн	Всього, грн
ІТР	1	15000	15000
Робітники	5	10000	50000
Всього фонд зарплати (ФЗ), грн	65000
Відчислення на соціальне страхування В=0,61·ФЗ, грн	39650
Загальний фонд зарплати З=ФЗ+В, грн	104650

Затрати на електроенергію визначаємо:



Е = (9,81·Qв·H50%·t·a)/(зн· здв), грн/рік (9.5)

де: H_50% - напір, що рахується від позначки п'єзометру в створі насосу при рівні меженних витрат 50%-ної забезпеченості, м;

t - кількість годин роботи водозабору за рік, год(t =365·24=8760 год);

a - вартість 1 кВт-год електроенергії, грн, а=0,41 грн*кВ/год.

H50% = zп.л.о.с.-zвс, 50% + hвл +hнл+1,5 = 52,5-33,02+0,44+5,78+1,5 = 27,2м; (9.6)

zвс, 50% =Z вс.max- 3м = 36,02-3 = 33,02м; (9.7)

Е = (9,81·0,47·27,2·8760·0,41)/(0,7·0,8) = 804332,66 грн/рік.

Амортизаційні відрахування на повне відновлення і капітальний ремонт основних фондів (будівель, споруд, обладнання) визначаємо за залежністю:

А = kпопр ·(0,06 ·Кбуд+0,12·Кобл), грн/рік (9.8)

А = 9,6·(0,06 ·62800+0,12·22220)=61770,24грн/рік

Затрати на поточний ремонт споруд і обладнання водозабірних споруд визначаємо за залежністю:

П = 0,02·К, грн/рік (9.9)

П = 0,02·816190=16323,8грн/рік

Витрати на реагенти:

Р= Д_хл*Q*К*а*10^-6, грн./рік (9.10)

де Д_хл- доза хлору, приймаємо Д_хл=4 мг/л;

Q=120*Q_в=120*0,47=56,4 м³/с;

К=0,7; а=920 грн./т.

P=4*56,4*0,7*920*10^-6=0,15грн./рік.

Інші річні експлуатаційні затрати визначають за залежністю:

І = 0,06·(Р+З+Е+П), грн/рік (10.5)

І = 0,06·(0,15+104650+804332,66+16323,8)=55518,4грн/рік;

с= =(104650+0,15+804332,66+61770,24+16323,8+55518,4)/12775000=

=1042595,3/12775000=0,082грн/м3.

Всі техніко-економічні показники зводимо в таблицю:

Таблиця 9.2

№ п/п	Показник	Познач.	Одиниця виміру	Значення
1	Добова витрата водозабору	Qр.доб.	м3/доб	35000
2	Секундна витрата водозабору	Qв	м3/с	0,47
3	Капітальні затрати	К	тис. грн	816,19
4	Експлуатаційні затрати	С	тис. грн/рік	1042,5953
5	Штат	N	чол.	6
6	Річний фонд зарплати	З	тис. грн/рік	104,65
7	Собівартість забору води	с	грн/м3	0,082



Список літератури

1. Строительные нормы и правила (СНиП 2.04.02-84). Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1985. - 136 с.

2. Методичні вказівки до виконання курсового проекту „Річкові водозабірні споруди" (Конструювання водозабірних споруд, статичні та техніко-економічні розрахунки) для студентів спеціальності 29.08 всіх форм навчання (055-54) Назаров С. М., Сівак В.М. - Рівне: УІІВГ, 1992. - 27 с.

3. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод. Справочное пособие к СНиП. - М.: Стройиздат, 1976. - 256 с.

4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту „Річкові водозабірні споруди" (Конструювання водозабірних споруд, статичні та техніко-економічні розрахунки) для студентів спеціальності 29.08 всіх форм навчання (055-53) Назаров С. М., Сівак В.М. - Рівне: УІІВГ, 1992. - 39 с.

5. Тугай А. М. Водоснабжение. Водозаборные сооружения. - Киев: Вища школа, 1984. - 200 с.

6. Москвитин А. С. и др. Справочник по специальным работам. Трубы, арматура и оборудование водопроводно-канализационных сооружений. М.:Стройиздат, 1970. - 528 с.

7. Водоснабжение. Технико-экономические расчеты. Под. ред. Басса Г.М. - Киев. Выща школа, 1977. - 512 с.

8. Шевелёв Ф. А., Шевелёв А. Ф. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб: Справочное пособие. - М.:Стройиздат, 1984 - 117 с.

9. Каталог насосов, применяемых в мелиорации. - Москва, 1988г.

10. Назаров С.М., Орлов В.О., Шадура В.О. Проектування водозабірних споруд: навчальний посібник - Рівне: УДУВГП, 2002. - 128 с., іл..

Размещено на Allbest.ru