книги / Примеры расчета элементов речных водозаборных сооружений
..pdfРис. 13 Концевой участок самотечной или сифонной трубы
В нашем случае при горизонтальном расположении конце вого участка самотечной трубы (рис.13,а) отметка дна аванкамеры:
ЧХд.а.к < У2 ] |
-с1с т -(0,5...1,5 м) |
или
У2д.а.к < 130,34-0,9-0,5 = 128,94м.
При вертикальном расположении концевого участка само течной или сифонной трубы (рис. 13,6)
т а д.».к - |
У 2 а.к - |
( 0 . 5 . . . 1 , 5 |
М) |
Плоская фильтрующая |
сетка |
целиком, |
а для вращающейся |
сетки ее рабочая часть должны располагаться ниже расчет ного уровня воды в камере всасывания как минимум на 0 , 1 м (см. с.40 [15])
При применении вращающихся сеток внутри берегового ко лодца устраивается сеточная камера, отметка дна которой назначается в зависимости от конструкции принятого типа
вращающейся сетки |
(см. |
с.17 |
[14]), т.е. |
Ъ ^ |
кос |
-Ь -ЬО,1 = 131,750,98-1,00,1 = 129,67м. |
|
Д.К.ВС |
р |
|
|
При применении |
плоской |
фильтрующей сетки, перекрываю |
|
щей окно, расположенное в стенке между аванкамерой и ка мерой всасывания (в этом случае сеточной камеры в берего
51
вом колодце нет) , низ окна должен возвышаться над дном колодца аванкамеры не меньше, чем на 0,5-1 м, а со сторо ны камеры всасывания - не меньше чем на 0,3-0,5 м, что необходимо для того, чтобы осевший на дно аванкамеры или камеры всасывания ил не перекрывал рабочее сечение фильт рующей сетки. Следовательно,
У2Дак 5 У2а.К-Нок-(0,6...1,1)м
и Угд.к .вс^2квс-Нок-(°>4- ° ’6) м-
Для уменьшения потерь напора во всасывающей линии НС-1
иподсоса осевшего на дно камеры ила на входном конце
всасывающей |
трубы |
устраивается |
раструб |
диаметром |
(1ВХ = (1/4 ...2) |
с!вс (см. |
с. 33 [14]). |
Отметка дна |
всасывающей |
камеры определяется в соответствии с требованиями разме щения раструбов всасывающих труб. Во избежание образова
ния в камере всасывания воронок, |
способствующих |
подсосу |
||||||||||
воздуха во всасывающие трубы, слой |
воды |
над |
входным |
от |
||||||||
верстием раструба должен быть не менее |
2с!вх, |
(см. |
с. 128 |
|||||||||
[4]; |
с.34 |
[14]). Для уменьшения возможности |
подсоса |
со |
||||||||
дна |
камеры |
осевшего |
ила |
низ |
раструбов |
располагают |
выше |
|||||
дна |
камеры |
всасывания |
не |
менее |
чем на 0 ,8с1вх |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Ьс 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1г |
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
? |
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
~ 1 |
Л |
|
^2 с&дс |
|
||
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
' |
^___ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
' |
' аъх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
чи______ ____ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
.у у у у у у у у у |
у /у'у у у у у л |
|
|||||
Рис. 14 Всасывающая линия НС-1 и камера всасывания бере гового колодца
Следовательно, при горизонтальном расположении началь ного участка всасывающих труб (рис. 14,а) отметка дна ко лодца в пределах камеры всасывания
52
У2д.к.вс 2 2 квс-3’М вх=131’75-3-8 -«.5=126,05м,
при вертикальном расположении всасывающих труб (рис. 14,6)
^д.к.вс-^квс “2,8двх |
|
|
|
|
Окончательно отметку дна |
колодца |
принимаем |
равной |
|
126.05 |
осадка |
и |
улучшения |
процесса |
В каждой камере для сбора |
||||
его удаления ниже вычисленной отметки устраиваются приям
ки, а дно |
камеры выполняется с уклоном 0,07-0,1 к ним. |
||||
Отметку |
дна |
колодца |
в |
пределах "сухой" части (НС-1) |
|
принимают |
такой |
же, как |
и |
в камере всасывания, т.е. |
|
2 ДК |
= |
126, 05м. |
|
|
|
Взаключение необходимо убедиться, что объем воды в
каждой секции колодца |
(см. с.128 [4]) |
при ГНВ в реке не |
меньше 30-35-кратного |
расхода воды, |
забираемого из сек |
ции , т.е. |
|
|
&секц (ГВН-2кос ) = 57 • (133,3-131,75) = 88,4>30(}, =
= 30.0,795 = 23,9 м3
Это необходимо для создания надежных условий для пуска рабочих насосов.
5.11 Проверка берегового холодца руслового водозабо ра на всплытие
Сооружение берегового колодца водозабора предусматри вается опускным способом. Перед началом монтажных работ под водой сооружаются днище, наружные стенки и внутренние перегородки, после чего береговой колодец опорожняется от
воды и, |
следовательно, |
имеет |
наименьший вес. |
В этом слу |
|
чае следует проверить его устойчивость к всплытию. |
Примем |
||||
толщину |
наружных стенок |
ж/б |
колодца <5ИС = 1 , 0 |
м, |
толщина |
внутренних перегородок принята ранее (см. рис. 11) Тогда требуемая толщина днища берегового колодца может быть оп ределена из условия
53
к
о+ х Ъ А
^ ------ >1.2,
Ра
где О - вес берегового колодца с перегородками и дни щем; N - сила давления грунта на боковую поверхность ко лодца; Ра - выталкивающая сила воды при уровне стояния грунтовых вод на отметке ГВВ = 140; ^ - коэффициент тре ния грунта о боковую поверхность берегового колодца; для бетона по супеси (см. прил. 4) ± = 0,35.
Площадь горизонтального сечения наружных стенок и внутренних перегородок берегового колодца
Р = 3,14 • (22+1) -1,0+0,8 ■21,0+0,4-8,5+
+2 • 0,4 • (0,7+0,7+2,82+2,44) = 97,75 м2
Вес стенок и перегородок берегового колодца, выполнен ного из ж/б (ржб = 2400 кг/мЗ), составит
° с = Р ж б х г * Р х (2 пп |
- 2 д к )= 2400 |
х97,75 х |
х (1 4 1 ,5 -1 2 6 ,0 5 )х 9 ,81 |
= 35,56 .1 0 3 |
кН. |
Вес днища берегового колодца, выполненного из бето
н а(р б = 2 0 0 кг/м3)
3.14х(220+-20)2
4 хбдах9.81=
=9.76х103х5дакн
54
Рис. 15. Силы, действующие на береговой колодец руслового водозабора (проверка на всплытие)
Ординаты эпюры давления грунта на боковую поверхность берегового колодца (рис. 15) следующие:
а = Рсг 1 ( 2 п п -ГВВ) |82(45л - ^ | Ч =
= 1800 -9,81 (141,5-140) 1е 2 ( 4 5 ° ~ ) = 5400 Па,
Ь = Рмг'вЧГВВ -2д к +$д к И 82.(450-^-)=
= 2000 -9,81 (140 - 126,05 + 5 ДК )*‘82 (45° Ц - ) =
=8,27 104 + 5 9 3 0 -5 дк Па
Сила давления грунта на боковую поверхность берегового колодца в пределах сухого грунта (выше отметки ГВВ) опре деляется по формуле:
55
а |
3401; |
К1= 2 (2пп -ГВВ)^-с1д к = — (141,5-140)х
хЗ,14 •24=0,3 -103 кН.
В пределах |
мокрого грунта |
(ниже |
отметки |
ГВВ) |
|||||||
N 2 = 1 |
(2а + Ь) • (д ее -2 д к + 5 дк ) • Я • ё дк = |
||||||||||
=1(2-5400+8,27 |
4 О4 +5930-$дк )х |
|
|
|
|
||||||
Х(140 -12 6 ,5 + 5 д к )-3,14-24= 49,14 |
-103 + |
|
|
|
|||||||
+ 3 ,8 3 -1035 д к + 0 ,0 2 -1 0 35 дк |
кПа. |
|
|
|
|||||||
Выталкивающая |
сила |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р а = |
л-АДК (ГВВ - Ъ |
дк |
+ <5 |
|
) • р |
• е • К |
п |
= |
|||
4 |
4 |
|
|
д к' у в |
6 |
|
|
||||
3,14-24' •(140-126,05 + 5д к )х |
|
|
|
|
|
||||||
хЮОО • 9,81 • 0,75=46,4 • 103 +3,3 • 103 -5 ДК |
кН. |
||||||||||
Требуемая толщина днища берегового колодца вычисляется путем решения уравнения
35,56-9,76-бдк + (0,3+49,14 + 3,83-5^40,02-52 |
) -0,35 |
|
ДК |
- > 1.2 |
|
46.4+3.3 |
||
|
||
откуда окончательно получаем <5ДК > |
0, 494 м. Принимаем |
5да= 1 , 0 м (равном принятой ранее толщине стен колодца).
5.12. Подбор марки насосов НС 1-го подъема
В соответствии с принятой |
схемой |
распределения |
потока |
по элементам водозабора и НС |
1-го |
подъема (см. |
рис. 7) |
требуемая подача одного насоса |
|
|
|
56
<3Н = (2Э= о,5 д а = 0,795 м^/с=2862 м^/ч
Требуемая величина напора определяется так:
н = н |
г |
+ ъ |
вс |
+ ь |
нал |
+ ъ Л |
|
|
|
вод |
где Нг - геодезический напор; Ь вс? Ь н а п , Ь, |
П О - |
|
тери напора соответственно во всасывающей и напорной ли ниях НС-1 и в водоводе до ОС.
Найдем геодезический напор:
Н г = 2 бос-2квс= (144+6) - 131,75 = 18,25 м.
Потери напора во всасывающей и напорной линиях вычис лим по формуле Дарси-Вейсбаха:
п с.
Ъ= 8х<32 х X -Ц- + 1x1
§хя2
*-1<
Коэффициенты местных сопротивлений на всасывающей ли
нии принимаем |
следующими |
[8 ]: |
двх = |
0,15 |
(с.55); |
|
|||||||
-вход в трубу с раструбом |
|
||||||||||||
-конфузор |
|
900x800 |
мм |
$Конф= |
0/18 |
(с. 55); |
|
|
|||||
-задвижка |
|
(простая, |
Ъ./й |
= |
1 ) |
дзадв = |
0/5 |
(табл. |
|||||
3.20) ; |
|
|
800x600 |
мм |
<Г2конф= |
0/20 |
(с.55). |
|
|
||||
-конфузор |
|
|
|
||||||||||
По таблицам |
[18] |
для |
О |
= 795 |
л/с |
и |
<1 = |
900 |
мм |
имеем 1 |
|||
= 0,00187 |
|
|
во всасывающей |
линии |
|
|
|
|
|||||
Потери напора |
|
|
|
|
|||||||||
Ьвс |
8-0.7952 |
^ |
|
+(0,18+0,05) х- |
1 |
|
\ |
|
|||||
|
|
|
+ |
|
|||||||||
9,81-3,142 |
4 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
^0.9 |
|
|
0.844 |
|
/ |
|
|||
+0.00187*5.35 = 0.1314 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициенты местных сопротивлений на напорной линии |
|||||||||||||
принимаем такими |
[8 ]: |
|
ддиф = |
0,24 |
(с. 56); |
|
|
||||||
-диффузор |
500x600 мм |
|
|
||||||||||
-обратный клапан до.к |
= 2,5 |
(с.70); |
|
|
|
|
|||||||
-задвижки |
^задв= |
0/05 |
(табл. |
3.20); |
|
|
|
|
|||||
-тройник |
|
|
= 1 , 1 |
(с.72); |
|
|
|
|
|
|
|
||
57
|
-поворот на 30° ^1пов= |
0,155 |
(с.59); |
||
|
-поворот на 90° $2пов= |
1*19 |
(с.59) |
<3 = 600 мм имеем 1 |
|
= |
По таблицам [18] для О |
= |
795 |
л/с и |
|
0,0143. |
|
линии (до |
камеры переключения |
||
и |
Потери напора в напорной |
||||
подсоединения водоводов) |
составляют |
|
|||
Ь = |
0,7952-8 |
*--- г -(0,24 + 2,5 + 2 -0,05+ |
^ А ^
9,81-3,14 -0,6
+ 2 •1,1 + 2 -0,155)+ 0,0143 •3,2 = 2,94 м.
Диаметр водовода подбираем по расходу, равному
0,7др=0,7 5400 = 1,05м^/с .
|
|
|
|
|
|
|
|
3600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По |
таблицам Шевелева |
[18] |
находим |
йв0д = |
1000 |
мм; |
Увод |
|||||||||
1,32 м/с; |
|
1 |
= |
0,00188. |
(1 = 7,5 |
км) |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Потери |
напора |
в |
водоводе |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ЬВОД„ = 1 Л водЛ„ =0,00188 -7500= 14,1м. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Потребный |
напор |
насоса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Н н = 18,25+ 0,13+ 2,94+ 14,1=35,42м. |
|
|
|
|
|
|||||||
м) |
По |
требуемой |
подаче |
(0 = |
28 62 |
м3 /ч) |
и |
напору |
(Н |
= |
36 |
||||||
подбираем |
(см. |
табл.V.25 |
[13]) |
насос марки |
Д-3200-55 |
||||||||||||
(33 |
НДС), |
подача |
|
которого ^ = 3200 м3/ч и напор Н = 55 м. |
|||||||||||||
|
Отметка оси |
насоса 20Н = 2дк +Е , |
где |
Е |
- |
превышение |
оси |
||||||||||
насоса над полом. Для насоса Д-3200-55 Е = 630 мм |
(см. |
||||||||||||||||
табл.V. 10 |
[13]) |
2^н = 126,05+ 0,63= 126,68 , |
что |
ниже ГНВ |
= |
133,3 |
|||||||||||
м, |
т .е . рабочие |
насосы находятся ” под заливом” . |
|
|
|
|
|||||||||||
Если рабочие насосы не окажутся "под заливом”, то не обходимо проверить, чтобы превышение оси насоса над наи-
низшим уровнем воды |
в |
камере всасывания |
(высота всасыва |
|
ния Ь.с) не было больше |
величины, зависящей от возможного |
|||
вакуума Н.** во всасывающем патрубке |
насоса: |
|||
Ь =Н |
вак |
а+Х^ + Хх-^вс |
■ Оа |
О |
вс |
|
' |
||
|
|
4вС , 2ехшвс |
||
58
Допустимая величина вакуума Наа1С зависит от температуры воды в реке и кавитационного коэффициента быстроходности насоса. Если это условие не выполняется, то необходимо уменьшить отметку дна колодца в НС-1 на соответствующую глубину.
5.13. Расчет промывки самотечных труб
Несмотря на то, что скорость потока в самотечной трубе
превышает незаиляющую, полностью предотвратить осаждение
взвесей, как показывает практика эксплуатации водозаборов
(см. с.154 [1]), не удается. Поэтому самотечные трубы ру
словых водозаборов постепенно заиляются и требуют перио дической очистки. Постепенно происходит и засорение водоприемных окон. Промывка самотечных труб должна позволять одновременно очищать и решетки. Надежная система промывки
самотечных труб (см. п.5.89 [11]) повышает категорию на дежности водозабора на единицу, т.е. в этом случае русло
вой водозабор с затопляемым оголовком и самотечными тру бами в средних природных условиях обеспечивает первую ка
тегорию |
надежности |
подачи |
воды. |
|
|
|
||
Скорость |
потока при промывке самотечной трубы должна |
|||||||
быть такой, |
чтобы происходили |
взмучивание |
отложившегося |
|||||
на дне труб осадка и его |
вынос |
из трубы. |
Ее рекомендуют |
|||||
принимать следующей: |
м/с |
(см. с.82 |
[3]); |
|
||||
а) |
'Упр |
=1,5. . . 2 |
|
|||||
б) |
Упр |
=1,5. |
.2УСТ.Э |
(см. с.46 |
[15]); |
|
||
в) |
V |
=10х(с! |
ха |
п?5 |
|
с.155 |
[1]), |
|
) ’ м/с (см. |
|
|||||||
|
пр |
вн ст |
|
|
|
|
|
|
где |
<1 ст |
- диаметр |
самотечной трубы, м; |
- диаметр |
||||
частиц из взвешенных |
наносов, м. |
|
|
|
||||
В нашем |
случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Упр = 1,5 -1,25 = 1,87 м/с, |
|
|
|||
|
|
Упр - |
10 • с0-0001 • 0,9)0,25 = 0,97 м/с. |
|
||||
Окончательно принимаем минимальную скорость при про мывке самотечной трубы
1,87 м/с
пр.гшп
59
5.13.1. Промывка обратным током воды
При промывке самотечной трубы обратным током воды по дача промывного расхода осуществляется рабочими насосами НС-1 из "мокрой" части берегового колодца (см. рис. 7,6).
Величина минимального промывного расхода
<2 |
. |
= у |
. х ^ |
с т =187х ЗЛ4хО,9 |
=1,19 м |
/с. |
|
|
|||
^пр.ппп |
пр.гшл |
4 |
’ |
4 |
|
|
|
|
|
||
Напорные |
трубы, |
подающие |
промывную |
воду (см. |
рис. |
6 ), |
|||||
располагаются |
вне |
берегового колодца и имеют длину |
1ПГП = |
||||||||
60 м. Найдем их диаметр, |
как показано |
в |
п.5.6: |
а„р |
= |
800 |
|||||
мм; V = 2,34 |
м/с |
(в требуемом интервале V = |
1,0. |
.3,0 |
|||||||
м/с); 10001 |
= |
7,81. |
|
системы |
трубопроводов, |
участ |
|||||
Построим |
характеристику |
||||||||||
вующих в работе при осуществлении обратной промывки само течных труб (всасывающая и напорная линии НС-1, промывная труба, вертикальный стояк и самотечная труба) по формуле:
н=УГВВ - У2КВС+Х Ь.
|
Потери напора Ь. на отдельных |
участках |
определяются |
|||||||||||
так: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-в |
самотечной |
трубе |
(<3 = |
900 |
мм, |
^ = |
48 |
м ) , |
верти |
||||
кальном |
стояке |
б. = |
900 |
мм, |
1 |
= 1 0 |
м) |
и |
промывных |
трубах |
||||
(а |
= 800 |
мм, $ |
= 60 |
м) |
по |
формуле |
Ь = 1*^ |
, куда |
величи |
|||||
ну |
гидравлического |
уклона |
|
подставим |
из |
таблиц Шевелева |
||||||||
[18]; |
напорном коллекторе |
(см . п .5.1 2 ) |
|
|
|
|
||||||||
|
-в |
|
|
|
|
|||||||||
Ьнап = -^ 5"<32 = 4*652 О2.
0,795^
-во всасывающей трубе (см. п.5.12)
ЬВс = - ^ \ о 2 = 0,206 о 2.
.0,7952
Расчет проведем в табличной форме, при этом учтем воз можность организации подачи воды на промывку самотечных труб одним рабочим насосом.
60