Сооружения для забора поверхностных вод

При проектировании сооружений, предназначенных для забора воды

из поверхностных источников, необходимо знать их гидрогеологический режим и иметь данные геологических и топографических изысканий. Водозаборные сооружения должны обеспечивать получение наиболее простым и дешевым способом необходимых количеств наиболее чистой воды. Располагать их нужно как можно ближе к потребителю.

Речные водозаборные сооружения рекомендуется устраивать на участках реки, учитывая их обтекание и наименьшее стеснение русла реки, учитывая при этом опасность образования ледяных заторов, шугозажоров и внутриводного льда. Место забора воды, согласованное с органами сани- тарного надзора, должно иметь достаточную глубину и устойчивый берег. При устройстве водозаборных сооружений предусматривают мероприятия, обеспечивающие бесперебойную их работу и сохранность рыбы в водоеме.

С учетом особенностей источника и условий забора воды водозаборные сооружения могут быть подразделены на береговые, русловые и специальные.

Водозаборные сооружения берегового типа применяют при относительно крутом береге и наличии глубин, обеспечивающих условия забора воды. Их располагают на склоне берега с приемом воды непосредственно

из русла реки. Водоприемники этих водозаборов бывают двух видов: раздельные (рис. 3.13, а) и совмещенные с насосной станцией (рис. 3.13, б). Совмещение насосной станции I подъема и водоприемного сооружения предусматривается в зависимости от амплитуды колебания воды в источнике, всасывающей способности устанавливаемых насосов, геологических

и гидрогеологических условий.

Водоприемники совмещенного типа состоят из водоприемного колодца 1 с входными окнами 2, оборудованными решетками для задержания относительно крупных предметов. Водоприемное отделение разделено стенкой на две камеры: приемную 5 и всасывающую 4. В стенке имеются окна 8, перекрытые сетками с мелкими ячейками, для задержания планк- тона, водорослей, мелкого сора и т.п. Проходя через решетки и сетки, вода подвергается механической очистке. Вода, прошедшая через сетки, забрается насосами 5, установленными в насосном зале 6, через всасывающие трубы 7 и подается на очистку или потребителю.

Для обеспечения бесперебойной работы водоприемника он разделен перегородкой на секции. Размеры водоприемника определяют гидравлическими расчетами с учетом конструктивных и эксплуатационных соображений. Проектирование их ведется в тесной увязке с насосной станцией и подбором насосного оборудования.

Водозаборные сооружения руслового типа (рис. 3.14) применяют при относительно пологом береге, когда требуемые для забора воды глубины находятся на большом расстоянии от берега. Водозабор состоит из оголовка 1, самотечных водоводов 2, берегового колодца 3 и насосной станции 4. Забор воды из реки производится через оголовок. Конструкция оголовка зависит от количества забираемой воды, глубины реки, ледовых условий, характера грунта и т.д. Существует три типа оголовков: затопленные, затапливаемые высокими водами и незатапливаемые.

Самотечные водоводы соединяют оголовок с береговым колодцем. Число водоводов принимают равным числу секций оголовка, но не менее двух. Как правило, самотечные линии выполняют из стальных труб. Скорость движения воды в самотечных линиях принимается 0,7 – 1,5 м/с.

К специальным водозаборным сооружениям могут быть отнесеныводоприемные ковши, передвижные и плавучие водозаборы, а также сооружения по забору воды из водохранилищ, горных рек и морей.

Водоприемный ковш представляет собой искусственный залив, образованный дамбой. Применяют их для борьбы с шугой и для частичного осветления воды.

Плавучие водозаборные сооружения применяют для временного водоснабжения в условиях значительных колебаний уровня воды в источнике.

Учитывая особенности режима течения горных рек, требуется применять специальные конструкции водоприемников. При заборе воды из водохранилищ и морей необходимо учитывать воздействие ветровых волн, явление сгона и нагона воды, береговые течения, ледовые явления и т.д.

19. Назовите схемы водопроводных сетей.

Для транспортирования воды от источников к объектам водоснабже- ния служат водоводы. Их выполняют из двух или более ниток трубопроводов, укладываемых параллельно друг другу. Для подачи воды непосредст- венно к местам ее потребления (жилым зданиям, цехам промышленных предприятий) служит водопроводная сеть. При трассировании линий во- допроводной сети необходимо учитывать планировку объекта водоснаб- жения, размещения отдельных потребителей воды, рельеф местности и т.д.По конфигурации водопроводные сети бывают тупиковые (разветвленные) (рис. 3.15, а) и кольцевые (рис. 3.15, б). Тупиковые сети выполняют для небольших объектов водоснабжения, допускающих перерывы в снабжении водой. Эти сети целесообразны при непосредственном потреб- лении воды в отдаленных друг от друга точках сети. Кольцевые водопро- водные сети выполняют при необходимости бесперебойного водоснабже- ния, что гарантируется в данном случае возможностью двухстороннего пи- тания водой любого потребителя.

Для городских и производственных водопроводов, как правило, уст- раивают кольцевые сети. При проектировании и гидравлическом расчете все линии сети условно разделяются на магистральные и распределительные.

20. Какие трубы применяют для водопроводной сети?

Для устройства наружного водопровода применяют трубы чугунные,стальные, асбестоцементные, железобетонные, пластмассовые и др.

Чугунные трубы выпускают двух типов: по ГОСТ 9583-75 диамет- ром 65 – 1200 мм на рабочее давление 1,0 МПа с раструбным стыковым соединением, которое уплотняют канатной прядью и заделывают цемент- ным раствором, и по ГОСТ 21053-75 диаметром 65 – 300 мм на рабочее давление до 2,0 МПа со стыковым соединением под резиновые уплотни- тельные манжеты.

Чугунные трубы с противокоррозийным покрытием, выполняемым на заводах, долговечны и наиболее широко применяются при устройстве водопроводов. Недостатком чугунных труб является плохое сопротивление динамическим нагрузкам и сравнительно большой расход металла.

В необходимых случаях для устройства наружных водопроводов применяют стальные трубы следующих сортаментов: электросварные прямошовные (ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10706-76 и ГОСТ 10705-80) и со спиральным швом (ГОСТ 8696-74); водогазопроводные по ГОСТ 3262-75 и др.

Соединение стальных труб осуществляется на сварке. Фасонные части к ним изготавливают из вырезаемых по шаблонам и свариваемых между собой отрезков труб.

С целью предохранения стальных труб от коррозии с наружной стороны их покрывают битумно-резиновой изоляцией, а также используют метод катодной защиты.

Асбестоцементные трубы (ГОСТ 539-80) изготавливают заводским способом на рабочее давление 0,6 – 1,5 МПа диаметром до 500 мм. Асбестоцементные трубы прочны, стойки по отношению к коррозии, отличаются малой теплопроводностью, имеют небольшую массу и гладкие стенки. Недостаток асбестоцементных труб заключается в их малой сопротивляемости ударам и динамическим нагрузкам.

Трубы стыкуются с помощью асбестоцементных и чугунных муфт на резиновых уплотнителях.

Для устройства водопроводов применяют железобетонные трубы диаметром 500 – 1600 мм (ГОСТ 12586-74 и ГОСТ 16953-78), имеют гиб- кое раструбное стыковое соединение. Герметичность стыкового соедине- ния обеспечивается применением резинового уплотнительного кольца круглого сечения.

Для наружных сетей водоснабжения применяют пластмассовые напорные трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности (ГОСТ 18599-83), поливинилхлорида (ТУ-19-231-83) и полипропилена (ТУ 38-102-100-89) диаметром до 630 мм на рабочее давление до 1,0 МПа. Соединяют трубы путем сварки и склеивания.

21. Какая арматура устанавливается на водопроводной сети?

Для нормальной эксплуатации водопроводной сети на ней устанавли- вают следующую арматуру: запорно-регулирующую (задвижки, вентили), водоразборную (водоразборные колонки, краны, пожарные гидранты) и пре- дохранительную (предохранительные клапаны и воздушные вантузы).

Задвижки служат для регулирования распределения расходов воды по сети и отключения участков сети для осмотра и ремонта. Применяемые на практике задвижки подразделяют на параллельные и клинковые. В местах расположения задвижек на сети обычно устраивают смотровые колодцы.

Водоснабжение поселков и зданий, не оборудованных внутренним водопроводом, осуществляется через водоразборные колонки.

Для забора воды из сети с целью пожаротушения применяют гидран- ты. Гидранты устанавливают в смотровых колодцах на фасонных частях (пожарных подставках). Расстояние между гидрантами на сети должно быть не более 150 м.

Скопление воздуха в водопроводной сети нарушает ее работу. Для выпуска воздуха в возвышенных точках сети устанавливают вантузы.

В пониженных местах сети устраивают выпуски, представляющие собой патрубки, примыкающие к нижней части труб. На выпусках уста- навливают задвижки. Выпуски служат для опорожнения труб и отвода воды при промывке.

На водопроводной сети устанавливают также предохранительные клапаны, исключающие повышение давления сверх допустимого, обрат- ные клапаны, допускающие движение воды только в одном направлении, и редукционные клапаны, служащие для понижения давления на отдельных участках сети.

22. В чем суть гидравлического расчета водопроводной сети?

Задачей гидравлического расчета является определение диаметров

трубопроводов и потерь напора на расчетной магистрали от ввода до наиболее удаленного прибора. Скорость движения воды в трубах при расчете хозяйственно-питьевых сетей не должны превышать в магистралях и стояках 1,5 м/с, а в подводках к водоразборным точкам – 2,5 м/с, в производственных сетях в магистралях и стояках – не более 1,2 м/с. Наиболее экономичные скорости – 0,9 – 1,2 м/с.

Местные сопротивления при расчете сетей принимаются в процентах

от величины потери напора не трение по длине трубопровода:

– в сетях хозяйственно-питьевого водопровода жилых и общественных зданий – 30 %;

– в сетях объединенных хозяйственно-противопожарных и произ-

водственных водопроводов – 20 %;

– в сетях объединенных производственно-противопожарных водо-

проводов – 15 %;

– в сетях противопожарных водопроводов – 10 %.

Для нормальной работы системы водоснабжения определяется тре-

буемый напор на вводе. Максимальный допустимый гидростатический напор для хозяйственно-питьевых систем не должен превышать 0,6 МПа.

Последовательность расчета: выбирается расчетное направление,

разбивается на расчетные участки и определяется расчетный расход воды на участках. Далее по таблице Ф.А. Шевелева определяют диаметры трубопроводов и потери на трение на участках в зависимости от расхода воды и допускаемых скоростей в трубах. А затем суммируют потери напора по всему расчетному направлению.

23. Для каких целей применяют водонапорные и регулирующие емкости?

1.Водонапорные башни необходимы для сглаживания режима работы насосной станции II-го подъема, определяемого режимом водопотребле- ния. При значительной неравномерности водопотребления практически трудно либо невыгодно достичь совпадения потребления и подачи воды.

2.Резервуары в системах водоснабжения используются как регулирующие емкости. Одновременно в них могут храниться противопожарные и аварийные запасы воды. Если рельеф местности позволяет располагать резервуары на достаточно высоких отметках, они могут служить напорными емкостями; если воду из резервуаров необходимо перекачивать к по- требителю, то они называются безнапорными. Объем резервуаров зависит как от их назначения, так и от производительности системы водоснабже- ния. Объем резервуаров, устанавливаемых вместо башен, определяется по тем же принципам, что и регулирующие объемы водонапорных башен.

24. Назовите основные трубопроводы, которыми оборудуются водонапорная башня.

Водонапорная башня состоит из водонапорного бака, поддерживающей конструкции (ствола) и отепляющего шатра вокруг бака (рис. 3.17). В рай- онах с мягким климатом шатры можно не устраивать, но в этом случае бак должен иметь перекрытие. Вода в бак подается по трубе 1 на отметку, со- ответствующую наибольшему наполнению. Наконце трубы установлен поплавковый клапан 5 для автоматиче- ского закрытия подающей трубы при наполнении бака. Из бака вода отводится по трубам 1 и 2. Труба 2 оборудована обратным клапаном 3, препятствующим поступлению по ней воды в бак. Конец трубы 2 с сеткой 4 расположен

на некоторой высоте над дном с тем, чтобы не происходило засасывания осадка, который может скапливаться на дне бака. Задвижка 10 предназначена для отключения водона- порной башни от сети. К переливной трубе 9 с воронкой 6 присоединена грязевая труба 7 с задвижкой 8, предназначенная для удаления скапли- вающегося на дне бака осадка и отвода воды при его промывке.

Водонапорный бак оборудуют уровнемером с сигнализацией на на- сосную станцию II-го подъема. Для возможности осмотра бака снаружи и внутри устанавливают лестницы.

Размеры ствола башни в плане определяются размерами опорной части бака. Расстояние между стенками шатра и бака должно составлять около 0,7 м.

Водонапорные башни бывают железобетонные, кирпичные, металлические.

25. Чему равен объем бака водонапорной башни?

В баке водонапорной башни должен храниться, кроме того, запас воды для тушения пожара в первые минуты после его возникновения. Таким образом, объем бака водонапор- ной башни должен равняться:

V = Vp + Vn,

Где Vp – регулирующий объем бака;

Vn – запас воды для тушения одного внутреннего и одного наружного

пожара в течение 10 мин.

26. какими трубопроводами оборудуется резервуар чистой воды?

На рис. 3.18 приведена схема оборудования трубопроводами резервуара чистой воды фильтровальной станции. По трубе 1 вода подается в резервуар, а через трубу 3 разбирается. Кроме того, резервуар оборудуется переливной трубой 2 и грязевой трубой 4. При двух и большем числе ре- зервуаров между ними устраивают камеры переключения, в которых раз- мещают узлы с арматурой, образуемые ответвлениями труб к отдельным резервуарам.

Резервуары выполняют преимущественно из железобетона. При объеме до 2000 м3 железобетонные резервуары сооружают круглой формы в плане, а при большем объеме – прямоугольной.

27. Из каких объемов может состоять полный объем резервуара чистой воды?

Регулирующий объем Vp резервуаров чистой воды, находящихся на территории очистных сооружений, определяют по совмещенным графикам Работы насосов насосных станции I и II подъемов. Этот объем необходим для согласования работы в равномерном режиме насосной станции I подъ- ема и очистных сооружений с работой в неравномерном режиме насосной станции II подъема.

В резервуаре чистой воды хранится также запас воды, необходимый

для технологических нужд очистной станции Vф, и запас воды для целей пожаротушения Vn. Тогда суммарный объем резервуара чистой воды составит

V = Vр +Vф +Vn. (3.6)

Величина Vф, определяемая технологическими расчетами, обычно составляет 2 – 8 % суточной производительности. Противопожарный объем Vn назначают из условия длительности пожара в течение 3 ч. В этот период насосы будут забирать из резервуара пожарный расход Qпож и максимальный хозяйственно-питьевой расход Qх. п.. Одновременно с этим в резервуар будет поступать вода от очистных сооружений в количестве Q 1.

Тогда противопожарный объем при трехчасовом запасе:

где Vn += 3 Qпож. +∑ Qх. п. -3 Q 1, (3.7)

∑ Qх. п. – суммарный расход в период наибольшего водопотребления в течение 3 ч (в соответствии с графиком водопотребления).

28. Какими параметрами характеризуется работа насоса?

Высотное расположение насоса по отношению к уровню воды в источнике характеризуется геометрической Нг.вс. и Нвак вакуумметрической высоты всасывания. Вакуумметрическая высота всасывания определяется

по формуле:

Hвак = (Pатм - Pвак) / ρ g, (3.8)

где Ратм и Рвак. – атмосферное и вакуумметрическое давление.

Геометрическая и вакуумметрическая высоты связаны соотношением:

где

hп. вс – потери напора во всасывающем трубопроводе.

вак

Для нормальной работы насоса необходимо, чтобы Н вак ≤ Н доп.

Полный напор, развиваемый центробежным насосом (рис. 3.20), определяется по формуле:

H = H г. вс + H г. н + hп. вс. + hп. н = H г + ∑ hп, (3.10)

где Нг.н. – геометрическая высота нагнетания;

hп.н. – потери напора в напорном трубопроводе;

H г = H г. вс. + H г. н.; ∑ hп = hп. вс. + h п. н.

Полезная мощность насоса, кВт, выражается соотношением:

Nn = γ QH /1000,

где γ – удельный вес жидкости, н/м2;

Q – подача насоса, м3/с;

Н – полный напор насоса, м.

Мощность на валу насоса (потребляемая мощность), кВт:

N = γ QH /(1000h), (3.11)

где h – полный КПД насоса.

Полный КПД учитывает гидравлические, объемные и механические потери.

С уменьшением расхода, подаваемого насосом, изменяются развиваемый им напор, потребляемая мощность на валу, КПД. Взаимосвязь между указанными величинами определяется кривыми Q - H, Q - N, Q - h,которые называются рабочими характеристиками насоса

29. По каким признакам классифицируются насосы?

Центробежные насосы классифицируются по напору, числу рабочих колес, расположению вала, виду перекачиваемой жидкости и другим при- знакам. Для нормальной работы центробежных насосов необходимо, чтобы вакуум во всасывающем патрубке не превышал определенной величины, называемой допустимой вакуумметрической высотой всасывания

вак

Н доп, которая обычно не превышает 6 – 7 м.

Дата добавления: 2014-12-23