В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















Водозаборный гидроузел



Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра гидротехнических сооружений

Водозаборный гидроузел



курсовой проект

Выполнил: студент группы 5011/1

Гирг*&%^идов А.А.

Принял: Кузьмин С.А.

Санкт-Петербург

1999 г.

Содержание.

1. Расчет канала. 3

2. Расчет водоприемника. 4

3. Проектирование отстойника. 5

Приложения. 6

Приложение 1. 6

Расчет канала. 6

1.1. Исходные данные. 6

1.2. Расчет канала. 6

1.3. Определение отметки дна канала. 7

1.4. Определение отметки бермы канала. 7

1.5. Определение уклона канала. 7

Приложение 2. 8

Расчет водоприемника. 8

2.1. Определение ширины водоприемника. 8

2.2. Определение отметки порога водоприемника. 8

2.3. Определение перепада на водоприемнике. 8

2.4. Определение размеров водоприемника. 9

2.5. Регулирование сбросного расхода. 9

2.6. Определение длины подземного контура водоприемника. 10

2.7. Выбор типа сопрягающего устоя. 10

Приложение 3. 12

Проектирование отстойника. 12

3.1. Определение основных размеров камеры. 12

3.2. Определение количества камер. 12

3.3. Расчет промывной галереи. 13

3.4. Расчет открытия затвора при промывке камеры отстойника.

3.5. Определение уклона отстойника. 14

3.6. Определение времени заполнения отстойника 15

Литература. 16



1. Расчет канала.

Трасса канала прокладывается в районе реки Камы. Климатические условия – суровые. Глубина промерзания грунта - м. Расход, необходимый потребителю - м3/с (Приложение 1.). Канал облицовывается бетоном. Канал принимается незаиляемым, следовательно, скорость в канале должна быть: м/с, при этом канал должен быть незамерзающим. Для этого принимается скорость в канале: м/с. Поперечное сечение канала принимается трапецеидальным, из условия гидравлически- наивыгоднейшего сечения.

2. Расчет водоприемника.

Водоприемник устраивается в береговой части тела плотины (Приложение 2.). Ширина водоприемника назначается из условия того, что должна быть на больше, чем ширина канала по верху. Ширина отверстия водоприемника назначается по стандартному размеру затворов ( м). Ширина быков между отверстиями должна быть не менее м, из условия того, что паз для затвора равен м, а толщина глухой части - м, итого получается м. В проекте было принято быка шириной м и отверстий по м. Для регулирования подаваемого потребителю расхода на водоприемнике устанавливаются затворы. На рисунке 2.2. представлен теоретический график маневрирования затворами.

3. Проектирование отстойника.

Отстойник назначается из необходимости пропуска потребителю очищенной воды требуемого расхода, а также принимается одна дополнительная камера, которая используется во время промыва отстойника (Приложение 3.). Длина отстойника назначается из условия осаждения всех взвешенных частиц. Ширина камеры принимается равной от расчетной длины камеры, которая на больше максимальной дальности выпадения частиц. Глубина мертвого объема назначается как , где - глубина в отстойнике.

Для очистки отстойника используется промывная галерея, частицы из которой выносятся в нижний бьеф. Скорость промыва камеры отстойника назначается из условия размывающей м/с. Для обеспечения соответствующей скорости при расходе промыва, меньше чем расход одной камеры назначается глубина промыва м. Расчет открытия затвора при промыве аналогичен расчету регулирования затворами на водоприемнике. Для обеспечения промыва необходимо обеспечить требуемый перепад между отстойником и нижним бьефом.

Приложения.

Приложение 1.

Расчет канала.

1.1. Исходные данные.

Расчетный расход м3/с.

Канал облицовывается бетоном.

Для незамерзающего канала: м/с.

Незаиляемая скорость м/с.

Принимается скорость в канала: м/с.



1.2. Расчет канала.

В трапецеидальном канале:

Уклон откосов:

где - угол внутреннего трения грунта ( );

- коэффициент запаса ( ).

Принимается .

Площадь живого сечения канала:

Принимается отношение для гидравлически-наивыгоднейшего сечения:

откуда . При этом:

Следовательно, решая систему (1.4) и (1.5) получаем:

Ширина канала по верху равна:

На рисунке 1.1. представлен поперечный разрез канала.

1.3. Определение отметки дна канала.

Принимается

Уровень воды в канале:

Отметка дна канала:

Отметка дна канала окончательно принимается м.

.4. Определение отметки бермы канала.

1.5. Определение уклона канала.

Для бетонной облицовки коэффициент шероховатости .

По формуле (1.8.):

подставляя в (1.7.):

Приложение 2.

Расчет водоприемника.

2.1. Определение ширины водоприемника.

Ширина водоприемника назначается равной:

Количество пролетов:

где - количество отверстий; - ширина отверстия; - количество

быков ( ); - толщина быка ( м).

Примем ; м, тогда:

Принимается ширина водоприемника м.

2.2. Определение отметки порога водоприемника.

где - удельный расход через решетку;

где - глубина воды на решетке; - скорость на решетке

(принимается м/с).

В данном проекте прията наклонная решетка, с углом наклона

. При таких условиях, отметка порога равняется:

2.3. Определение перепада на водоприемнике.



2.4. Определение размеров водоприемника.

2.4.1. Определение расхода водоприемника.

2.4.2. Определение высоты забральной балки.

2.4.3. Окончательные параметры.

Принимается стандартный затвор за забральной балкой высотой м и шириной м. На рисунке 2.1. представлена схема водоприемника.

2.5. Регулирование сбросного расхода.

Перепад определяется как:

Удельный расход через одно отверстие равен:

Критическая глубина для данного расхода определяется как:

Из графика определяется:

Следовательно, вторая сопряженная глубина равна:

Из расчетов видно, что , следовательно, за водоприемником необходимо сделать водобойный колодец, для гашения гидравлического прыжка, глубиной, равной:

Определение .

где - высота поднятия затвора при регулировании; - коэффициент расхода ( ).

На рисунке 2.2. представлен график регулирования затворами на водоприемнике.

2.6. Определение длины подземного контура водоприемника.

Длина подземного контура назначается из условия суффозионной стойкости грунта основания:

где - допустимый контролирующий градиент (из СНиП для песчаного основания: );

- максимальный перепад, принимается для случая ремонта канала м.

.7. Выбор типа сопрягающего устоя.

Тип стенки выбирается по кинематике потока: Из формулы: определяется

Кинематика потока определяется по отношению: где

Откуда получается: Так как это отношение меньше , то, по рекомендациям, принимается обратная стенка.

Приложение 3.

Проектирование отстойника.

3.1. Определение основных размеров камеры.

3.1.1. Определение расчетной длины камеры.

Определяется в зависимости от максимальной дальности выпадения частиц:

где - максимальная дальность выпадения частицы; - скорость в

отстойнике (по опыту многолетних проектных изысканий

м/с); - глубина в отстойнике (для расхода м3/с

м); - гидравлическая крупность (для частицы диаметром

Расчетная длина отстойника определяется по формуле:

3.1.2. Определение ширины камеры.

Ширина камеры принимается такой, чтобы был обеспечен хороший промыв камеры:

3.1.3. Определение глубины мертвого объема.

Глубина мертвого объема определяется из условий ТЭО:

3.2. Определение количества камер.

Количество камер отстойника определяется из условия:

Принимается -и рабочих камеры и -а камера резервная, шириной

3.3. Расчет промывной галереи.

Во время промыва отстойника одна из его камер промывается (и через нее проходит расход ), а другие камеры пропускают эксплуатационный расход. Рабочий расход воды, проходящий через одну камеру отстойника равен:

Для обеспечения эффективного смыва наносов средняя скорость назначается равной:

а глубина воды при промыве камеры должна быть

Учитывая эти обстоятельства, а также во избежание неравномерного подхода воды к камерам отстойника, расход, проходящий через камеру во время промыва, принимается равным:

что позволяет промывать одну камеру отстойника, не отключая потребителя.

Схема промыва камеры показана на рисунке ??.

3.4. Расчет открытия затвора при промывке камеры отстойника.

Величина открытия затвора для пропуска расхода определяется аналогично п. 2.5.

где - коэффициент расхода; - площадь живого

сечения; , м.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

На рисунке ?? представлен график регулирования затвором при промыве отстойника.

Окончательно принимается величина открытия затвора для промывки отстойника м.

3.5. Определение уклона отстойника.

Пусть вода в отстойнике движется равномерно, тогда:

Следовательно, получается:

Глубина мертвого объема в конце камеры отстойника равна:

Промывная галерея работает в безнапорном режиме. Глубина воды в галерее назначается из условия эффективности промыва и принимается равной м. Ширина галереи: м. С

точки зрения технологии производства работ, высота галереи принимается равной м.

Уклон промывной галереи, при условии, что в вода в галереи движется равномерно, определяется по формуле: Для того чтобы промывная галерея работала в безнапорном режиме, перепад уровней воды в верхнем и нижнем бьефе должен быть равен:

Место положение отстойника определяется из условия обеспечения необходимого перепада. План и продольное сечение отстойника представлено на рисунках 6

и 7.

3.6. Определение времени заполнения отстойника

Время заполнения отстойника определяется по формуле:

где - величина мертвого объема

т/м3 - удельный вес наносов; - объем наносов, равный

где кг/м3- естественная мутность потока.

Таким образом:

Литература.

1. Чугаев Р.Р. Гидравлика. Л.,1982.

2. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. ЧастьII. Водосливные

плотины. Агропромиздат, М.,1985.

Приложения.

Приложение 1.

Расчет канала.

1.6. Исходные данные.

Расчетный расход м3/с.

Канал облицовывается бетоном.

Для незамерзающего канала: м/с.

Незаиляемая скорость м/с.

Принимается скорость в канала: м/с.

1.7. Расчет канала.

В трапецеидальном канале:

Уклон откосов:

где - угол внутреннего трения грунта ( );

- коэффициент запаса ( ).

Принимается .

Площадь живого сечения канала:

Принимается отношение для гидравлически-наивыгоднейшего

сечения: откуда .

При этом:

Следовательно, решая систему (1.4) и (1.5) получаем:

Ширина канала по верху равна:

На рисунке 1.1. представлен поперечный разрез канала.

1.8. Определение отметки дна канала.

Принимается

Уровень воды в канале:

Отметка дна канала:

Отметка дна канала окончательно принимается м.

1.9. Определение отметки бермы канала.

1.10. Определение уклона канала.

Для бетонной облицовки коэффициент шероховатости . По формуле (1.8.):

подставляя в (1.7.):

Приложение 2.

Расчет водоприемника.

2.5. Определение ширины водоприемника.

Ширина водоприемника назначается равной:

Количество пролетов:

где - количество отверстий; - ширина отверстия; - количество

быков ( ); - толщина быка ( м).

Примем ; м, тогда:

Принимается ширина водоприемника м.

2.6. Определение отметки порога водоприемника.

где - удельный расход через решетку;

где - глубина воды на решетке; - скорость на решетке

(принимается м/с).

В данном проекте прията наклонная решетка, с углом наклона

. При таких условиях, отметка порога равняется:

2.7. Определение перепада на водоприемнике.

2.8. Определение размеров водоприемника.

2.7.1. Определение расхода водоприемника.

2.7.2. Определение высоты забральной балки.

2.7.3. Окончательные параметры.

Принимается стандартный затвор за забральной балкой высотой

м и шириной м. На рисунке 2.1. представлена схема

водоприемника.

2.8. Регулирование сбросного расхода.

Дано:

Перепад определяется как:

Удельный расход через одно отверстие равен:

Критическая глубина для данного расхода определяется как:

Из графика определяется:

Следовательно, вторая сопряженная глубина равна:

Из расчетов видно, что , следовательно, за водоприемником необходимо сделать водобойный колодец, для гашения гидравлического прыжка, глубиной, равной:

Определение .

где - высота поднятия затвора при регулировании; - коэффициент расхода ( ).

На рисунке 2.2. представлен график регулирования затворами на водоприемнике.

2.9. Определение длины подземного контура водоприемника.

Длина подземного контура назначается из условия суффозионной стойкости грунта основания:

где - допустимый контролирующий градиент (из СНиП для песчаного основания: );

- максимальный перепад, принимается для случая ремонта канала м.

2.10. Выбор типа сопрягающего устоя.

Тип стенки выбирается по кинематике потока: Из формулы:

определяется

Кинематика потока определяется по отношению:

где м.

Откуда получается:

Так как это отношение меньше , то, по рекомендациям,

принимается обратная стенка.

Приложение 3.

Проектирование отстойника.

3.1. Определение расчетной длины камеры.

Определяется в зависимости от максимальной дальности выпадения частиц:

где - максимальная дальность выпадения частицы; - скорость в

отстойнике (по опыту многолетних проектных изысканий

м/с); - глубина в отстойнике (для расхода м3/с

м); - гидравлическая крупность (для частицы

диаметром см/с).

Приложение 3.

Проектирование отстойника.

3.7. Определение основных размеров камеры.

3.7.1. Определение расчетной длины камеры.

Определяется в зависимости от максимальной дальности выпадения

частиц:

где - максимальная дальность выпадения частицы; - скорость в

отстойнике (по опыту многолетних проектных изысканий

м/с); - глубина в отстойнике (для расхода м3/с

м); - гидравлическая крупность (для частицы диаметром

см/с).

Расчетная длина отстойника определяется по формуле:

м.

3.7.2. Определение ширины камеры.

Ширина камеры принимается такой, чтобы был обеспечен хороший

промыв камеры:

Принимается м.

3.7.3. Определение глубины мертвого объема.

Глубина мертвого объема определяется из условий ТЭО:

3.8. Определение количества камер.

Количество камер отстойника определяется из условия:

Принимается -и рабочих камеры и -а камера резервная, шириной

3.9. Расчет промывной галереи.

Во время промыва отстойника одна из его камер промывается (и через нее проходит расход ), а другие камеры пропускают эксплуатационный расход. Рабочий расход воды, проходящий через одну камеру отстойника равен:

Для обеспечения эффективного смыва наносов средняя скорость назначается равной:

а глубина воды при промыве камеры должна быть

Учитывая эти обстоятельства, а также во избежание неравномерного подхода воды к камерам отстойника, расход, проходящий через камеру во время промыва, принимается равным:

Т.о., , что позволяет промывать одну камеру отстойника, не отключая потребителя. Схема промыва камеры показана на рисунке ??. 3.10. Расчет открытия затвора при промывке камеры отстойника.

Величина открытия затвора для пропуска расхода определяется аналогично п. 2.5.

где - коэффициент расхода; - площадь живого

сечения; , м.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

На рисунке ?? представлен график регулирования затвором при промыве отстойника.

Окончательно принимается величина открытия затвора для промывки отстойника м.

3.11. Определение уклона отстойника.

Пусть вода в отстойнике движется равномерно, тогда:

Следовательно, получается:

Глубина мертвого объема в конце камеры отстойника равна:

Промывная галерея работает в безнапорном режиме. Глубина воды в

галерее назначается из условия эффективности промыва и

принимается равной м. Ширина галереи: м. С

точки зрения технологии производства работ, высота галереи

принимается равной м.

Уклон промывной галереи, при условии, что в вода в галереи

движется равномерно, определяется по формуле:

Следовательно:

Для того чтобы промывная галерея работала в безнапорном режиме,

перепад уровней воды в верхнем и нижнем бьефе должен быть

равен:

Место положение отстойника определяется из условия обеспечения

необходимого перепада.

План и продольное сечение отстойника представлено на рисунках 6

и 7.

3.12. Определение времени заполнения отстойника

Время заполнения отстойника определяется по формуле:

где - величина мертвого объема

т/м3 - удельный вес наносов; - объем наносов, равный

где кг/м3- естественная мутность потока.