Курсовая работа (т): Водозаборные сооружения

Водозаборные сооружения

Содержание

Введение

1. Анализ условий забора воды из поверхностного источника

2. Обоснование выбора источника водоснабжения

3. Обоснование выбора месторасположения, типа и конструкции водозаборного сооружения

3.1 Расчёт речного водозаборного сооружения для выбора технологической схемы

4. Гидравлический расчет водопроводных и сеточных отверстий

4.1 Расчет решеток

4.2 Расчет сеток

5. Выбор грузоподъемного устройства

6. Оборудование для прочистки камер водозаборного сооружения

7. Определение основного насосного оборудования насосной станции первого подъема

8. Определение уровней воды в колодце

9. Расчет диаметра всасывающих и напорных труб

10. Определение размеров приемного и всасывающего отделений

11. Определение строительных размеров колодца

11.1 Водозаборное сооружение

11.2 Насосная станция

11.3 Ситуационный план

12. Зоны санитарной охраны

13. Мероприятия по рыбозащите

14. Мероприятия по борьбе с шугой

15. Мероприятия по борьбе с биообрастаниями

Заключение

Используемая литература

Введение

Обеспечение населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от различных заболеваний, передаваемых через воду. Подача достаточного количества воды в населённое место позволяет поднять общий уровень его благоустройства.

Сооружение, при помощи которого осуществляется приём воды из природных источников, называется водозаборным или водоприёмным. Для удовлетворения потребностей городов в воде требуется большие ее количества.

Цель данного курсового проекта - запроектировать водозаборное сооружение.

Задача данного курсового проекта состоит в правильном выборе водозаборного сооружения и всех его составляющих компонентов.

ВЗС должны обеспечивать прием и подачу воды потребителю при минимальных и максимальных уровнях воды в источнике водоснабжения; удовлетворять санитарным требованиям. Их место размещения, размеры и форма назначаются по условию обеспечения плавного обтекания речным потоком воды, наименьшего стеснения и переформирования русла. При проектировании ВЗС предусматриваются: мероприятия по защите молоди рыб от попадания в водоприемные сооружения; по обеспечению экологического баланса в водной и воздушных средах.

1. Анализ условий забора воды из поверхностного источника

Проектируемый водозабор предназначен для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Поэтому требования к качеству забираемой воды предъявляются самые высокие. Водозаборы могут сооружаться также для производственного водоснабжения (технического и сельскохозяйственного) и для противопожарного.

Водозаборное сооружение, которое необходимо запроектировать в курсовой работе, относится к I категории надежности подачи воды потребителям, это значит что допускаемое аварийное снижение расчетной подачи воды потребителям не более, чем на 30% в течение трех суток и перерыв в подачи воды не более 10 минут.

Водозабор относится к сооружениям малой производительности, т.к. Q = 0,5 м³/с.

Из СП 31.13330.2012 Водоснабжение наружные сети и сооружения, определим условия забора воды:

Берега устойчивые, мутность в период паводка 1400мг/л, внутриводное льдообразование отсутствует, интенсивность ледохода средняя. По этим показателям водоисточник характеризуется средними условиями.

Местное судоходство, любительское рыболовство - по этим показателям можно охарактеризовать условия как средние.

Проанализировав все условия забора воды из данного источника, необходимо принять общую характеристику по наиболее тяжелому виду затруднений. Таким образом, природные условия забора воды, из рассматриваемой реки, средние.

водозаборное сооружение насосная станция

2. Обоснование выбора источника водоснабжения

В соответствии с нормами [11], выбор источника водоснабжения необходимо обосновать результатами различных исследований. Источник хозяйственно-питьевого водоснабжения определяется в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 17.1.1.04-80. Выбирать источник производственного водоснабжения рекомендуется с учетом требований, которые предъявляются потребителями к качеству воды.

Правильный выбор источника для проектируемой системы водоснабжения - это весьма ответственная задача. Принятый источник должен обеспечивать бесперебойную подачу снабжаемому объекту требуемого количеств воды не только на определенный срок эксплуатации проектируемой системы, но и на перспективу развития в соответствие с планом дальнейшего роста объекта и его потребностей в воде.

В задании приводятся сведения, характеризующие поверхностный источник водоснабжения и производительность проектируемого водозабора. Для поверхностных вод в качестве основных показателей, характеризующих источник, даны: качество воды; максимальный и минимальный уровень воды в различные периоды года; категория надежности подачи воды потребителю и описана характеристика условий забора воды.

Для поверхностных вод прежде всего оценивается возможность использования для водоснабжения незарегулированного источника, т.е. без проведения специальных мероприятий (сооружение плотин, дамб и т.п.). При этом считается, что максимально из реки можно захватить не более 25 % от минимального стока.

В представленной курсовой работе в качестве источника водоснабжения по заданию принимаем реку.

3. Обоснование выбора месторасположения, типа и конструкции водозаборного сооружения

Водозаборные сооружения (водозаборы) должны: обеспечивать забор из водоисточника расчетного расхода воды и подачу его потребителю; защищать систему водоснабжения от биологических обрастаний и от попадания в нее наносов, сора, планктона, шугольда и др.; на водоемах рыбохозяйственного значения удовлетворять требованиям органов охраны рыбных запасов [11].

Конструктивная схема водозабора принимается в зависимости от требуемой категории, гидрологической характеристики водоисточника с учетом максимальных и минимальных уровней воды, а также требований органов по регулированию использования и охране вод, санитарно-эпидемиологической службы, охраны рыбных запасов и водного транспорта. Конструктивную схему водозабора принимаем по [11].

Проанализируем исходные данные. Малая производительность водозаборов, слабое основание (песок, супесь), незначительные (до 6…8 м) амплитудах колебания воды в реке. Насосную станцию I подъема необходимо располагать отдельно от берегового колодца (водозабор с раздельной компоновкой) на участке с более надежным основанием, с незначительным заглублением.

Водоприемники следует располагать: выше по течению водотока выпусков сточных вод, населенных пунктов, а также стоянок судов, лесных бирж, товарно-транспортных баз и складов в районе, обеспечивающем организацию зон санитарной охраны; у вогнутого берега реки и на прямых его участках, выше порогов, быстрин и мостов с русловыми опорами; на участках выше мест впадения в реку притоков. Не допускается размещать водоприемники в пределах зон движения судов, плотов, в зоне отложения и жильного движения донных наносов, в местах зимовья и нереста рыб, на участке возможного разрушения берега, скопления плавника и водорослей, а также возникновения шугозажоров и заторов [11].

При этом выбранное место должно удовлетворять следующим условиям: гарантировать бесперебойность работы; обеспечивать забор воды, отвечающий требованиям потребителя; располагаться ближе к объекту водоснабжения; обеспечивать возможность применения наиболее простого и дешевого способа забора воды.

.1 Расчёт речного водозаборного сооружения для выбора технологической схемы

Расчет необходимо начать с определения отметки дна реки в месте устройства водоприемных окон:

а) в зимнюю межень, для поддержания требуемой высоты Нтр = 2 м и толщине льда hл = 0,6м

Zд. р. = Zглс - hл - Нтр. = 10,7 - 0,6 - 2 = 8,1 м

б) в летнюю межень, для поддержания требуемой высоты Нтр = 2 м и высоте волны hв = 0,2м

Zд. р. = Zгнв - 0,5·hв - Нтр. = 10 - 0,5·0,2 - 2 = 7,9 м

Выбираю минимальную отметку из рассчитанных (7,9 м), так как она отвечает обоим требованиям.

Определяем горизонтальное расстояние между вертикалью отметки дна (Zд. р. = 7,9 м) и урезом воды в паводок (при ГВВ = 14,5 м). Расстояние равно 21,3м, раз не превышает 30 м следует предусматривать устройство водозабора берегового типа незатопляемые водоприемники с водоприемными отверстиями, всегда доступными для обслуживания, с необходимыми ограждающими и вспомогательными сооружениями и устройствами.

Схема компоновки водозабора и насосной станции I подъема принята раздельная, так как выполняются следующие условия:

малая производительность 0,5 м³/с < 1÷3 м³/с;

колебания уровня воды в источнике ГВВ - ГНВ = 14,5 - 10 = 4,5 м;

насосы I подъема имеют значительную вакуумметрическую высоту всасывания Н = 30 м.

Водоприемные окна располагаю в 2 яруса. Береговой колодец проектирую в виде сплошной железобетонной коробки. Над колодцем устраиваем служебный павильон из кирпича. Вода поступает через окна, перекрытые решетками.

4. Гидравлический расчет водопроводных и сеточных отверстий

Для удержания различных засоряющих реку предметов (водорослей, щепок и др.) необходимо рассчитать размеры входных отверстий сооружений, которые зависят от пропускной способности, а по этим данным можно будет принять размеры решеток (ширина и высота).

Плоские решетки представляют собой металлическую раму, сваренную из угловой стали или швеллера с металлическими стержнями из полосовой стали шириной 40-80 мм, толщиной 6-10 мм и расстоянием между стержнями 50-60 мм [3].

4.1 Расчет решеток

Определим площадь окна по формуле:

Sок = 1,4 м²

где 1,25 - коэффициент, учитывающий степень засорения решеток;

q_р - расчётный расход одной секции в нормальном режиме, м³/с, определяется путём деления общего расчётного расхода на количество рабочих секций;

q_р = = = 0,25 м³/с;

Кст - коэффициент, учитывающий стеснение потока стержнями решётки, определяемый по формулам:

- диаметр или толщина стержней, принимается 6÷12 мм;- расстоянием между стержнями в свету, 50÷100 мм.

υ_вт - в соответствии с пособием к СП 31.13330. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - с учетом требований рыбозащиты в водотоках со скоростями течения свыше 0,4 м/с допустимая скорость втекания 0,25 м/с

Принимаем решетки с размерами 1250 х 1500 массой Gр = 135 кг (по табл.3.3 [4]). Размеры перекрываемого отверстия 1000 х 1400.

4.2 Расчет сеток

Внутри берегового колодца предусматривается поперечная железобетонная перегородка, в которой размещают сороудерживающие сетки (плоские съёмные или вращающиеся). Перегородка разделяет колодец на два отделения: водоприёмное (или аванкамеру) - перед сеткой и всасывающее - за сеткой.

Сетки предназначены для грубой очистки речной воды от крупнодисперсных взвешенных веществ и предотвращения их попадания во всасывающую камеру. В данном курсовом проекте примем плоские, т.к. производительность меньше 1 м³/с. Плоские сетки представляют собой проволочное сетчатое полотно, натянутое на стальную раму из уголковой стали. Сетчатое полотно, как правило, из проволоки диаметром 1-2 мм из нержавеющей стали или другого коррозионно-стойкого материала с размером ячеек 5х5 мм и менее закрепляется по контуру рамы. Оно дополнительно опирается на жесткие стержни поддерживающей сетки (из проволоки 2-3 мм с ячейками 20х20 мм или 25х25 мм), исключающей возможность его прорывов давлением воды при загрязнении. Необходимая площадь отверстий для сеток определяется аналогично площади водоприемных отверстий:

Sс = 5,16 м²

гдеКст - коэффициент стеснения, определяемый по формуле:

Кст = = = 1,65

а - величина просвета между стержнями 0,5 ÷ 6 мм;

d - диаметр стержней 0,2 ÷ 0,4 мм.

Принимаем по прил.4 [4] сетки размером 2 х 3 м. Скорость втекания воды в сетки υ = 0,23 м/с, Gс = 201 кг. Размеры перекрываемого отверстия 1,8 х 2,86 м.

5. Выбор грузоподъемного устройства

1)      Для правильного подбора грузоподъемного оборудования для подъёма решеток, требуется расчёт усилия.

Расчет необходимого усилия для подъёма производят по формуле:

R_р = (Gр + Pв·f·F) ·k = (0,135 + 0,5 · 0,44 · 1,25 ·1,5) · 1,5 = 0,821 т.

гдеR_р - усилие для поднятия сетки;

Gр - масса решетки;

Рв - давление воды на 1 м² решетки, принимаемый Р_в = 0,5 т/м²;

f - коэффициент трения металла по смоченному металлу, равный 0,44;

F - площадь решетки, м²;

k - коэффициент запаса, равный 1,5.

)        Для подъёма и опускания сеток, затворов, задвижек в береговом колодце так же требуется рассчитать усилие.

Расчет необходимого усилия для подъёма производят по формуле:

R_с = (Gc + Pв·f·F) ·k = (0, 201 + 0,15 · 0,44 · 2 · 3) · 1,5 = 0,896 т.

гдеR - усилие для поднятия сетки;

Gс - масса сетки;

Рв - давление воды на 1 м² сетки, принимаемый Р_в = 0,15 т/м²;

f - коэффициент трения металла по смоченному металлу, равный 0,44;

F - площадь сетки, м²;- коэффициент запаса, равный 1,5.

R_c > R_р, принимаем R_c = 0,896 т

Принимаем таль с ручным приводом, грузоподъемностью R = 1 т [3].

6. Оборудование для прочистки камер водозаборного сооружения

Осадки, в водоприемной и всасывающих камерах берегового колодца, обычно удаляются с помощью водоструйных или центробежных насосов.

Гидроэлеватор предназначен для удаления осадка из водоприемных камер, песколовок и нефтеловушек. Гидроэлеватор представляет собой струйный аппарат, преобразующий кинетическую энергию потока рабочей жидкости, истекающей из сопла, в энергию динамического напора смешанного потока, состоящего из рабочей и перекачиваемой жидкости, образующих пульпу. Рабочая жидкость подается в гидроэлеватор по напорному трубопроводу.

7. Определение основного насосного оборудования насосной станции первого подъема

Насосную станцию в составе берегового водозабора, приняли с отдельной компоновкой на участке с более надежным основанием и с незначительным заглублением.

Подбор насосного оборудования и компоновка станции особых трудностей не вызывает и производится в соответствии с рекомендациями [2], число рабочих насосов следует принимать не менее двух однотипных рабочих насосных агрегатов и один или два резервных.