Курсовая работа (т): Водозаборные сооружения

На станциях малой и средней производительности зачастую применяют горизонтальные центробежные насосы двустороннего входа типа Д.

Марка насоса определяется из сводных графиков полей H-Q по подачи одного насоса Q_н и напора у насосной станции Н.

Итак, напор насосной станции принимаем равным H = 30 м.

Примем, что на насосной станции работает два насоса, следовательно, подача одного насоса определяется по формуле:

= = 250 л/с

где n - число рабочих насосов.

Сводный график полей насосов типа Д.

Выбираем насос марки Д 1600-90 с числом оборотов n=980 об/мин.

Технические характеристики:

марка насоса - Д1600-90;

подача - 1000 м³/ч; подача - 277,7 л/с;

напор - 40м;

допускаемый кавитационный запас - 5 м;

частота вращения - 980 об/мин;

масса насоса - 3890 кг;

потребляемая мощность - 160 кВт

Принимаем 2 рабочих и 1 резервный насос.

Принимаем электродвигатель типа А4-400Х-4.

Технические характеристики

Тип двигателя: А4-400Х-4 Мощность: 500 кВт Частота: 1000 об/мин

Кпд: 95 % Габаритные размеры: 1340х680x 765 мм Масса: 1525 кг

8. Определение уровней воды в колодце

Береговой приемно-сеточный колодец проектируем из железобетона, круглым в плане.

Диаметр здания подбираем исходя из условий размещения в колодце основного и дополнительного оборудования, а также учета возможности ремонта и обслуживания.

Колодец делится перегородкой на 2 части: приемной и всасывающей. Связь между ними осуществляется через окна, которые в целях очистки оборудуются плоскими сетками.

1)      Z₁ - отметка уровня воды в приемной камере при ГВВ (горизонт высоких вод)

Z₁=ГВВ - 0,1=14,5-0,1=14,4 м

)        Z₂ - отметка уровня воды в приемной камере при ГНВ (горизонт низких вод)

Z₂=ГНВ - 0,1=10-0,1=9,9 м

)        Z₃ - отметка уровня воды во всасывающей камере при ГВВ

Z₃=Z₁ - 0,1=14,4 - 0,1=14,3 м

4)      Z₄ - отметка уровня воды во всасывающей камере при ГНВ

Z₄=Z₂ - 0,1=9,9 - 0,1=9,8 м

5)      Z₉ - отметка пола в служебном помещении

Z₉=Z_{п. з.} +0,15=16+0,15=16,15 м

)        Z₅ - отметка верха сетки

7)      Z₆ - отметка низа сетки

Z₆=Z₅ - H_сетки= 9,65 - 1,8=7,85 м

)        Z₇ - отметка дна колодца после сеток

Z₇=Z₆ - 0,5 = 7,85 - 0,5=7,35 м

9)      Z₈ - отметка дна колодца перед сетками

Z₈=Z₇ - 0,3 = 7,35 - 0,3 = 7,05 м

10)    Z₁₀ - отметка верха всасывающего водопровода

Z₁₀=Z₄ + H_{всас. ц/б насоса}= 9,8 + 3 = 12,8 м

)        Глубина берегового колодца

Н= Z₉ - Z₈=16,15 - 7,05= 9,1 м

Z_он= Z₄ + Н_доп - h_вс -  = 9,8 + 5 - 1,04 -  = 14,05 м

Потери напора во всасывающих водоводах определены:

 

 

где l - длина всасывающего трубопровода, км; 1000×i=3,63 - гидравлическое сопротивление на 1 км при заданном диаметре и расходе при расчётном режиме работы ВЗС, принимаемое по таблицам Шевелёва; ξ - коэффициент местного сопротивления, приведен в расположенной ниже.

Таблица коэффициентов местных сопротивлений на всасывающих трубопроводах

Наименование	Количество	Коэффициент ξ
Вход в трубу	2	1
Постепенное сужение	2	0,5
Обратный клапан	2	3,4
Задвижка	3	0,2
Тройник при разделении потока	2	3

 

 

9. Расчет диаметра всасывающих и напорных труб

Для насосных станций первой категории количество всасывающих и напорных линий принимается независимо от количества групп насосов, и их должно быть не менее двух.

Диаметр всасывающего водовода определяется по расчетному расходу:

Dвс = 0,460 м

гдеQ - расчетный расход, равный:

Q = = 0,25 м³/с

υ - скорость движения воды во всасывающих трубопроводах принимается υ = 1,2÷2,0 м/с. Принимаем стальные трубы D = 500 мм.

На концах всасывающих труб устраиваются раструбы или конусные воронки. Диаметр раструба рекомендуется принимать:

Dp = (1,3 ÷ 2) · Dвс = 1,5 · 500 = 750 мм

Всасывающий трубопровод устраивается с положительным уклоном не менее 0,005 в сторону. Глубина заложения трубопровода равна:

h_зал = h₀ + 0,5 м = 1,9 + 0,5 = 2,4 м

где h₀ - глубина промерзания грунта. Скорости в напорных трубопроводах определяются по табл.

Диаметр труб, мм	Скорости движения воды в трубопроводах насосных станций, м/с
	всасывающие	напорные
До 250	0,6 - 1	0,8 - 2
Св.250 до 800	0,8 - 1,5	1 - 3
Св.800	1,2 - 2	1,5 - 4

Примем скорость в напорных трубопроводах υ = 2,5 м/с.

10. Определение размеров приемного и всасывающего отделений

Здание проектируем круглое в плане с размерами, предусматривающими размещение всего оборудования, с возможностью их замены на более крупногабаритные. Материал фундамента - железобетон. Надземная часть станции выполнена из кирпича. В ней предусматриваются помещения для обслуживающего персонала, размещения машинного оборудования (трансформатора, диспетчерской, энергосиловых установок). Размеры камер колодца должны быть достаточными для размещения сеток, задвижек, лестниц, труб, устройств для удаления осадка, достаточными для проведения ремонта и осмотра. Подземная часть водозабора представляет собой круглый в плане колодец из монолитного железобетона, сооруженный опускным способом. Вода поступает в водозабор через окна, оборудованные решетками, проходит самотечные линии, затем проходит через плоские сетки и попадает в приемное отделение, расположенное в центральной части колодца и разделенное на две секции.

Габариты всасывающей камеры зависят от конструкции всасывающей воронки, диаметра и камеры всасывающих трубопроводов.

Во избежание подсоса воздуха всасывающую трубу, глубину погружения воронки под низший уровень воды h₂ принимают не менее двух диаметров всасывающей воронки.

h₂ = 2,5· Dp = 2,5 · 750 = 1850 мм = 1,85 м

h₁ = 0,8·Dp = 0,8·750 = 600 мм = 0,6 м

Расстояние от стен во всасывающей камере до раструба рекомендуется принимать:

1. Определение строительных размеров колодца

11.1 Водозаборное сооружение

При проектировании берегового водоприёмного сеточного колодца необходимо определить его минимальные размеры в плане и высоту. Из соображений надежности работы водозабора предусматривают секционирование колодца. Размеры секции водоприемной камеры обусловливаются размещением затворов на концах самотечных труб, возможностями монтажа сеток, перепускной задвижки в перегородке, гидроэлеватора, лестницы и условий удобства их обслуживания.

Водоприемное сооружение состоит из подземной и наземной частей. Подземная часть всех водоприемников устраивается из монолитного или сборного железобетона круглой или прямоугольной формы в плане, наземная часть - из кирпича или из сборных железобетонных элементов прямоугольной формы в плане.

Опускные колодцы круглой формы устраиваются диаметром 6, 7, 8, 10, 12, 15, 18, 21, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60 м. Глубины колодцев принимаются с шагом 1 м.

Толщину стен примем следующими: наружные 1,4 м, внутренние перегородки - 0,5 м.

Расстояние от гидроэлеватора до стены раздела двух камер, водоприемной и всасывающей, 3,2 м. От этой стены до раструба всасывающей трубы - 1,8 м.

Примем здание водозаборного сооружения квадратным в плане с длиной стен 10 м.

11.2 Насосная станция

Размеры принимаем исходя из размеров оборудования.

При определении площади производственных помещений ширину проходов следует принимать, учитывая:

между насосами или электродвигателями - 1 м;

между насосами или электродвигателями и стеной в заглубленных помещениях - 0,7 м, в прочих - 1м; при этом ширина прохода со стороны электродвигателя должна быть достаточной для демонтажа ротора;

между компрессорами или воздуходувками - 1,5 м, между ними и стеной - 1 м;

между неподвижными выступающими частями оборудования - 0,7 м;

перед распределительным электрическим щитом - 2 м.

Примечания:

. Проходы вокруг оборудования, регламентируемые заводом-изготовителем, следует принимать по паспортным данным.

Примем прямоугольное здание насосной станции размерами 15х12 м.

 

.3 Ситуационный план

Ситуационный план строится произвольно. На нём указываются основные элементы, а именно водозаборное сооружение, насосная станция, трубопроводы, камера подключения, освещение, канализация, водоснабжение, въездная дорога и др.

Показываю 1 пояс зон санитарной охраны.

12. Зоны санитарной охраны

В целях защиты источника питьевого водоснабжения (данного водозабора) от возможных загрязнений устраиваются зоны санитарной охраны (ЗСО), которые для поверхностных источников делятся на 3 пояса, в каждом из которых устраивается особый режим.

Границы первого пояса зоны санитарной охраны [11] поверхностного источника водоснабжения, в том числе водоподводящего канала, должны устанавливаться на расстояниях от водозабора:

вверх по течению - не менее 200 м;

вниз по течению - не менее 100 м;

по прилегающему к водозабору берегу - не менее 100 м от уреза воды при летне-осенней межени;

Противоположный берег:

при ширине водотока менее 100 м - вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от уреза воды при летне-осенней межени

при ширине водотока более 100 м - полоса акватории шириной не менее 100 м; на водозаборах ковшевого типа в границы первого пояса включается вся акватория ковша и территория вокруг него полосой не менее 100 м.

Санитарные мероприятия на территории зоны

Территория должна быть спланировала, огорожена, озеленена. Границы акватории должны быть обозначены наземными знаками и буями.

Границы второго пояса зоны водотока надлежит устанавливать: вверх по течению, включая притоки, - исходя из скорости течения воды, усредненной по ширине и длине водотока или на отдельных его участках и времени протекания воды от границы пояса до водозабора при среднемесячном расходе воды летне-осенней межени 95 % обеспеченности не менее 5 сут для IА, Б, В, Г, IIА климатических районов и не менее 3 сут для остальных климатических районов; вниз по течению - не менее 250 м; боковые границы - на расстоянии от уреза воды при летне-осенней межени - при равнинном рельефе - 500 м, при гористом рельефе местности - до вершины первого склона, обращенного в сторону водотока, но не более 750 м при пологом склоне и 1000 м при крутом склоне. При наличии в реке подпора или обратного течения расстояние нижней границы второго пояса от водозабора должно устанавливаться в зависимости от гидрологических и метеорологических условий, по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы. На судоходных реках и каналах в границы второго пояса зоны следует включать акваторию, прилегающую к водозабору в пределах фарватера.

Примечание. В отдельных случаях в зависимости от местных условий боковые границы второго пояса допускается увеличивать по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы.

Границы третьего пояса зоны поверхностного источника водоснабжения должны быть вверх и вниз по течению водотока или во все стороны по акватории водоема такими же, как для второго пояса; боковые границы - по водоразделу, но не более 3-5 км от водотока или водоема.

13. Мероприятия по рыбозащите

По современным требованиям, любой водозабор, являясь технологическим элементом системы водоснабжения и отвечая требованиям ее надежности, должен одновременно функционировать как природоохранный объект. Рыбозащитные устройства должны рассматриваться как неотъемлемый элемент водозабора [11].

Не допускаются строительство и эксплуатация водозаборов без согласования с органами рыбоохраны. Отсюда вытекают главные требования к рыбозащитным устройствам (РЗУ): бесперебойный пропуск воды; эффективная рыбозащита; надежность действия при доступных средствах эксплуатации (простота конструкции, автоматическое действие и т.д.).

В проекте могут быть применены следующие виды рыбозаградителей: плоские сетки, барабанные сетки, с ячейками, соответствующими длине тела защищаемых рыб, а также в виде фильтрующих элементов водоприемника: фильтры из каменной наброски, фильтрующие кассеты, запани, завесы из воздушных пузырьков или струй воды, электрическое поле.

14. Мероприятия по борьбе с шугой

В процессе эксплуатации водозаборов отбор ими воды из источника может снизиться ниже допустимых пределов или прекратиться полностью вследствие закупорки водоприемных отверстий наносами, шугой, внутриводным льдом, сором и обрастаниями.

Достаточно надежным общим средством защиты водозаборных сооружений от шуги является обеспечение очень малых скоростеф поступления воды в водоприемные устройства.

В качестве шугозащитных средств можно использовать: сороудерживающие решетки из гидрофобных материалов (каучука, дерева идр.) или металлических стержней с гидрофобным покрытием, специальные водоприемные устройства, электрообогрев стержней сороудерживающих решеток или подогрев воды избыточным паром, либо теплой водой непосредственно перед входными отверстиями водозабора.

Кроме того, можно предусматривать устройство перед водозабором струенаправляющих дамб, установку щитов для регулирования русла и режима движения наносов, водоприемные ковши различной компоновки и др.

15. Мероприятия по борьбе с биообрастаниями

Водоприемные окна с сороудерживающими решетками, самотечные, всасывающие и напорные трубопроводы на водозаборах подвержены внутреннему обрастанию гидробионтами, среди которых наиболее часто встречающимися являются моллюски дрейссены.

Для борьбы с биообрастанием используют, например, теплую воду. Установлено, что при подаче теплой (45°С и выше) воды в течение 10 мин все водные организмы погибают.

Для промывки элементов водозаборных сооружений можно также использовать воду, обработанную хлором и купоросом, а также электрохимический метод в сочетании с катодной защитой металлических и железобетонных конструкций водозабора. На коммунальных водозаборах предпочтение следует отдавать хлорированию воды.

Наиболее эффективным методом борьбы с биообрастанием является окраска элементов водозаборных сооружений специальными красками на основе перхлорвинила и этанола или обычной цинковой краской.

При применении электрообогрева решеток в качестве нагревательного элемента используются сами решетки. Для этого к их стержням подводят требуемое по расчету напряжение. Проходящий по стержням ток подогревает решетку, и закупорка шугой исключается.

Заключение

В данной курсовом проекте был спроектирован береговой водозабор с незатопляемыми водоприемниками с водоприемными отверстиями, всегда доступными для обслуживания, с необходимыми ограждающими и вспомогательными сооружениями и устройствами., учитывая средние природные условия забора воды и I категорию надежности.

Проанализировав исходные данные, взяв во внимание слабые основания и малую производительность было принято решение расположить насосную станцию I подъема отдельно от берегового колодца (водозабор с раздельной компоновкой) на участке с более надежным основанием, с незначительным заглублением.

Для обеспечения надежности работы водозабора предусмотрены зоны санитарной охраны. Так как от этого могут зависеть жизнь и здоровье населения, которое является в данном случае потребителем.

К курсовому проекту прилагается графическая часть работы, в которой детально указано размещение всех конструктивных элементов в поперечном разрезе и в плане.

Используемая литература

1.      Водозаборные сооружения систем коммунального водоснабжения: Учеб. пособие / А.М. Курганов - изд-во "АСВ"; СПбГАСУ. - М.; СПб., 1998 - 246 с.

2.      Насосы и насосные станции/В.И. Турк, А.В. Минаев, В.Я. Карелин.; Учебник для вузов. М., Стройиздат, 1977.296 с.

.        Выбор технологической схемы водозаборных сооружений из поверхностных источников водоснабжения: Метод. ук. для выполн. курс. проекта / Н.Д. Пельменева. - Иркутск, 2004. - 28 с.

.        Поверхностные источники водоснабжения и водоприемные устройства: Учеб. пособие. / Н.Д. Пельменева - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. - 113 с.

.        Справочное пособие к СНиП 2.04.02-85. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод. М.: Стройиздат, 1990

.        Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета

.        водопроводных труб. М.: ООО "Бастет", 2007.

.        Водоснабжения из поверхностных источников. - М.: Стройиздат, 1975.

.        Сомов Г.Ю., Журба М.Г. Водоснабжение. Том 1. Системы забора, подачи и распределения воды: Учеб. для вузов. - М.: Издательство АСВ, 2008.

.        Монтаж систем внешнего водоснабжения и водоотведения. Справочник строителя. (Под ред. А.К. Перешивкина). М.: Стройиздат, 2003.

.        Каталоги насосов

.        СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84* Москва 2012

.        Водоснабжение: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. / Н.Н. Абрамов - М: Стройиздат, 1982. - 440 с., ил.