ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Начало XXI в. характеризовалось интенсивным развитием промышленности и сельского хозяйства, ростом городов, что повлекло за собой резкое увеличение потребления воды с забором из поверхностных источников, к которым относятся моря, реки, водохранилища и озера. Например, всем известно, что больше всего воды тратится на промышленность, энергетику, сельское хозяйство. Для производства 1 т бумаги необходимо 200 м³ воды. Для получения 1 млн кВт мощности от атомной электростанции необходимо потратить около 3,5-4 км³ воды. Для орошения таких сельскохозяйственных культур, как рис, на 1 га поля необходимо потратить 17 тыс. м³ воды. Современные города с населением более миллиона человек (Самара, Казань, Волгоград и т.д.) потребляют в сутки не менее 0,6 млн км³ воды. В последнее время в связи с тяжелыми экологическими ситуациями в разных городах, находящихся в южных широтах (засуха, загрязнение источников пресной воды), встает вопрос о проектировании и строительстве морских водозаборных сооружений совместно с опреснительными установками не только на промышленные, но и на питьевые нужды.

В связи с развитием промышленности и ростом городов уделяется большое внимание экономии воды. Стоит сказать, что в настоящее время этот вопрос в полной мере не решен. Необходима более детальная проработка решения этой проблемы. Для снабжения потребителей качественной водой необходимо правильно запроектировать водозаборные сооружения, что невозможно без детального изучения природных источников определенной местности. Проблема охраны водных ресурсов от загрязнения с каждым годом все острее воздействует на мировое сообщество. Дело в том, что многие реки сильно загрязнены и находятся на пределе своих возможностей по самоочищению, и если не принять меры по охране природных источников, то, в конечном счете, эта проблема выльется в экологическую катастрофу мирового масштаба.

---

По характеристикам источника водозаборы разделяют на подземные и поверхностные. Подземные источники водоснабжения, как правило, отличаются более стабильными характеристиками качества воды и относительной защищенностью от загрязнения с поверхности. К данной категории можно отнести следующие водозаборные сооружения: водозаборные скважины (для добычи артезианской воды), шахтные колодцы (собирают грунтовые воды), горизонтальные водозаборы, комбинированные водозаборы, лучевые водозаборы (для более обширного и полного захвата грунтовых вод), каптажи родников. Поверхностные источники водоснабжения отличаются высокой производительностью, но требуют постоянного надзора за соблюдением санитарно-технического состояния территории поверхностного источника: озера, реки, водохранилища. К ним относятся следующие ВЗС: береговые водозаборные сооружения, русловые, которые подразделяются на самотечные и сифонные в зависимости от категории надежности ВЗС, плавучие и ковшовые водозаборы.

1. Исходные данные

1. 
   Производительность водозаборного сооружения: Q_в = 0,7 м³/с
   
2. 
   Данные для построения профиля дна и берега реки:
   

   Расстояние от репера, м	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45
   Отметка поверхности земли, м	34,0	34,0	34,5	35,0	36,0	37,0	37,5	39,0	54,0	54,0

3. 
   Уровни воды в реке:
   

- низший уровень воды летом (УВЛ): 47 м

- низший уровень воды зимой (УВЗ): 49 м

- уровень воды в паводок (УВ_max) : 53 м

4. 
   Толщина льда 0,6 м
   
5. 
   Река судоходная
   
6. 
   Количество травы и листьев в реке – много
   
7. 
   Шуги нет
   
8. 
   Мутность воды не более 500 мг/л
   
9. 
   Дрейсена: имеется
   
10. 
    Абсолютная отметка подачи воды: 62 м
    
11. 
    Расход воды в реке: 200 м³/с
    
12. 
    Категория водозабора: I категория
    
13. 
    Расчетная длина тела рыбной молоди:100 мм
    
14. 
    Удаленность водопроводных очистных сооружений от водозаборного узла: 3,8 км
    

---

2. Выбор места расположения водозаборного сооружения

Место расположения водозабора следует выбирать, исходя из условий, обеспечивающих их бесперебойную работу, с учетом величины забираемого расхода, особенностей режима водоисточника и требований по отношению к качеству воды. Источник водоснабжения должен обеспечивать: развитие объекта, бесперебойность снабжения водой потребителей, качество воды (после самой простой и дешевой очистки), подачу воды объекту с наименьшими затратами средств, отбор воды у источника не должен нарушать сложившуюся экологическую обстановку.

Речные водозаборные сооружения следует располагать в тех местах русла реки, в которых не наблюдается интенсивного осаждения наносов и не происходит разрушение берега в результате осыпей и оползней. Наиболее благоприятный режим речного потока находится у вогнутого берега плесовых участков. Водозабор располагаем в пределах третьей четверти излучины реки. Не желательно располагать водозабор в плесе ниже не замерзающего зимой переката. Не допускается размещать водоприемники в зоне движения судов и плотов, в местах зимовки и нереста рыбы, в зоне отложения и сильного движения донных наносов.

Водозаборные сооружения для хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения располагают выше (по течению) населенных мест, промышленных объектов и других источников загрязнения (с учетом их перспективного расширения), с учетом необходимости организации зон санитарной охраны.

Расположение водозаборных сооружений в пределах русла реки выбираем таким образом, чтобы не вызвать большого стеснения живого сечения потока, которое может привести к размыву русла и его деформации на прилегающих участках. При выборе места расположения водозаборов должны учитываться ледовые условия реки: водозабор не следует располагать в местах возможного образования ледяных заторов, шугозажоров и в зонах интенсивного образования внутриводного льда.

Водоприемные устройства водозаборов располагаем у внутреннего берега, так как центробежная поперечная циркуляция потока препятствует попаданию в водоприемник природных слоев воды с крупными взвешенными частицами. Скорость воды на плесе меньше, чем на перекате, что препятствует быстрому образованию поверхностного льда, а при наличии шуги – всплыванию и движению ее в верхних слоях потоков воды.

---

3. Обоснование типа водозаборного сооружения

Из применяемых в настоящее время типов сооружений наибольшее распространение получили береговые, русловые и ковшовые водозаборы. Русловые водозаборы применяются при пологом рельефе берега, недостаточной глубине или загрязненности воды в межень у берегов. Береговые водозаборы применяют при наличии достаточных глубин у высокого крутого берега и значительных колебаний уровней воды в источнике. Водозаборы берегового типа выполняются в основном из железобетона. Они имеют в плане форму прямоугольную, круглую, овальную. Водоприемные окна береговых водозаборов обычно располагают в два яруса для забора воды, при разных уровнях – из верхних слоев речного потока, содержащих меньшее количество наносов. Низ окон нижнего яруса определяется высотой порога (1,0 – 1,5 м). Верх окон верхнего яруса обычно располагается на 1,0 – 1,25 м ниже горизонта высоких вод. Могут применяться совмещенные и раздельные компоновки сооружений, состоящих из берегового колодца и насосной станции первого подъема. Для сооружений II и III категории допускается применение сифонных водоводов в составе русловых водозаборов. При наличии в створе водозабора прочных грунтов, при большой амплитуде колебаний уровней воды в водоеме, при наличии вертикальных насосов и т. п. береговой колодец можно совмещать с насосной станцией.

Согласно исходным данным имеет место крутой берег реки, глубины воды у берега достаточно для устройства сооружений берегового типа. Поскольку грунты благоприятные (отсутствие просадки), отдается предпочтение совмещенной конструкции берегового колодца – со встроенной насосной станцией I–го подъема. Для обеспечения надежности водоснабжения принимается секционирование водозаборных сооружений (две независимо работающие секции).


4. Гидравлический расчет водозаборных сооружений

Определение производительности секций водозаборного сооружения

Гидравлический расчет водозаборных сооружений следует выполнять применительно к нормальным и аварийным условиям эксплуатации. При нормальных условиях одновременно действуют все секции водозабора (кроме резервных). В аварийном режиме одна из секций отключена, весь расход воды или значительная его часть проходит через остальные секции.

---

Так как водозабор имеет две секции, следовательно, расчетный расход, приходящийся на каждую секцию Q_р, будет вдвое меньше полного расхода водозаборных сооружений Q_в, т. е.:

м³/с (4.1)

Так как водозабор относится к I категории надежности, то в аварийных условиях расчетный расход на одну секцию составит 70 % полного расчетного расхода.
Определение размеров водоприемных сооружений

Прием воды из реки производится через водоприемные окна. Низ окон располагается не менее чем на 0,5 м выше дна реки. Верх окон во избежание обмерзания располагают не менее чем на 0,2 м ниже нижней кромки льда при наинизшем уровне ледостава и не менее чем на 0,3 м ниже наинизшего расчетного уровня воды в реке.

Площадь водоприемных отверстий (брутто) одной секции водозабора (оборудованного решетками):

Ω_бр = , м , (4.2)

где 1,25- коэффициент, учитывающий засорение отверстий решетки;

Q_p – расчетный расход одной секции, м /с;

К_ст - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток;

К_ст = , (4.3)

где a – расстояние между стержнями решетки в свету, принимаем равной 40 мм;

d – толщина стержней, принимаем равной 6 мм

К_ст = ,

V_вт – средняя скорость втекания воды в водоприемные отверстия, принимается равной 0,5 м/с.

Ω_бр = 1 м ,

Максимальную высоту решетки – h, м, следует назначать исходя из условий надежной работы водозаборных сооружений летом и зимой. Таким образом, определим наибольшую допустимую высоту для летнего и зимнего периода:

h ≤ H_л – р – к – а, м (летний период), (4.4)

h ≤ H_з – р – к – B - δ_н, м (зимний период), (4.5)

где H_л – наименьшая глубина воды летом, м (принимается равной 13,0 м согласно условиям проектирования);

р – порог водоприемных отверстий (расстояние от дна реки до низа водоприемных отверстий), м, (принимается равным 5 м);

к – расстояние от верха водоприемника до водоприемного отверстия, м (принимается равным 0,3 м);

---

Смотрите также файлы

• Дені сауды жаны сау.docx

• Результаты промежуточной аттестации по физике.docx

• Баранов, В. И. Радиогеология учебник.pdf

• Барац, В. А. Водоснабжение судов речного флота.pdf

• Курсовая работа по дисциплине Дирижирование.docx