Гидравлический расчет элементов водозаборов

Гидравлические расчеты водозаборов производят для нормальных и аварийных условий работы водозабора. Под нормальными условиями подразумевается одновременная работа всех секций водозаборов. При аварийных условиях эксплуатации одна из двух секций предполагается выключенной и весь расход (для водозаборов I категории) доходит по другой секции. Для водозаборов II и III категорий допускается снижение водоотбора на 30%. Размеры основных элементов водозаборных сооружений должны определяться гидравлическими расчетами для нормального режима работы, а расчеты потерь напора и наивысшей допустимой отметки оси насосов выполняют для аварийного режима работы.

Водоприемными отверстиями русловых водозаборов являются входные окна водо­приемников с решетками, фильтры и вихревые камеры. Определение площади водоприемного отверстия (брутто) одной секции водозабора, м², производится по формуле

Ω_вх = 1,25 * K_cm * Q_c/ v_вm ,

где 1,25 коэффициент, учитывающий засорение отверстий; Q_c - расчетный расход од­ной секции, м³/с, который определяется по формуле

Q_{c =} αQ_{max сут} / T * N_c

Q_{max сут} - расход воды системой водоснабжения в сутки максимального водопотребления, м³/сут; α - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды во­дозабора и очистных сооружений водопровода, принимается в зависимости от качества воды в источнике и способа ее обработки; Т - расчетная продолжительность работы во­дозабора в сутки наибольшего водопотребления, ч; N_c- количество секций водозабора;v_вm-скорость втекания воды в водоприемные отверстия, м/с; K_cm- коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток, фильтра.

Значение v_вm принимают для нормальных условий работы в зависимости от осо­бенностей водоема (мутности, шугоносности, требований рыбозащиты, доступности и оснащенности водоприемных отверстий, от величины забираемого расхода). Допусти­мые скорости втекания воды в водоприемные отверстия затопленных водоприемников без учета требований рыбозащиты для средних и тяжелых условий забора воды принимаются 0,3-0,1 м/с. С учетом требований рыбозащиты: в водотоках со скоростями тече­ния свыше 0,4 м/с допустимая скорость втекания - 0,25 м/с; в водотоках со скоростями течения до 0,4 м/с и в водоемах - 0,1 м/с. Меньшие значения скорости входа принима­ют в случае тяжелых шуголедовых условий. Для очень тяжелых шуголедовых условий скорость втекания воды в водоприемные окна рекомендуется снижать до 0,06 м/с.

При определении площади решеток по формуле  коэффициент K_cm определяется по формуле

K_{cm =} ( a + D ) / a ,

где а - расстояние между стержнями решеток в свету, принимается 5-10 см в труднодо­ступных отверстиях и 5 см во всех других случаях; D- толщина стержней, принимает­ся 0,6-1,0 см.

Выбор размеров решеток  соответственно вычисленной площади производится при конструировании водоприемника в зависимости от глубины реки в месте забора воды.

Площадь водоприемных фильтров в водоприемниках фильтрующего типа опреде­ляют по формуле , при значении коэффициента К_ст:

K_cm = 1 / m_ф

где  m_ф - пористость фильтра, принимается для гравийно-щебеночных фильтров 0,3-0,5 и пороэластовых 0,25-0,35.

Скорость протекания воды в порах фильтра должна быть меньше критической ско­рости v_кр плавания защищаемой молоди рыб, имеющей длину тела L, м:

v_кр= 10 * L.                                                           

Скорость втекания воды v_BT (м/с) в фильтрующий водоприемник может быть назначена из условия скорости движения воды по реке v_p:

v_BT = v_p/ (3..4)

Размеры входных отверстий назначаются при конструировании водоприемники.

При расчете береговых водозаборов размеры водоприемных окон, решеток, труб определяют аналогично расчетам элементов русловых водозаборов.

Число и разме­ры входных окон назначают с учетом конструктивных соображений и условий эксплуа­тации.

Размеры водоприемных окон водозабора определяются исходя из необходимости обеспечения требуемой надежности их работы в зимний и весенний периоды года. Чтобы не допустить попадания донных наносов в водозабор, нижнюю кромку водоприем­ных окон следует располагать на 0,5 м выше дна русла водоисточника . Образующийся перед входными окнами порог необходим для задержания выпадающих здесь наносов.

Расчетные условия работы водоприемных устройств

а - в зимний период; б - в летний.

Для обеспечения нормальных условий забора воды верхняя кромка водоприемных окон должна находиться на 0,2 м ниже ледового покрова и на 0,3 м ниже ложбины вол­ны в водоисточнике. Поэтому при необходимой глубине источника в месте расположе­ния водозабора Н_u, при высоте полуволны h_в и расчетной толщине льда h_л проектная вы­сота водоприемных окон водозабора Н_ок может быть принята как наименьшее из двух значений:

Н_u = H_ок + 0,9h_л + 0,7,

Н_u = H_ок + h_B + 0,8,

где Н_u - расчетная глубина источника; Н_ок - проектная высота водоприемного окна; h_л - расчетная толщина льда; h_B- высота полуволны. Коэффициент 0,9 характеризует плотность льда и глубину его погружения в воду.

Горизонтальные размеры водоприемных отверстий водозабора принимаются с уче­том возможности перекрытия их стандартными решетками.

Вернуться к списку