Самотечные линии

Самотечные линии рассчитываются в следующем порядке:

1. Определяется длина самотечных линий. Она принимается равной расстоянию между оголовком и береговым колодцем. Место расположения берегового колодца выбирается на отметке, превышающей отметку верхнего горизонта воды на величину двух высот волны (см. рис. 5.1).

2. Диаметры самотечных, сифонных и всасывающих водоводов определяются гидравлическим расчетом для нормального режима работы водозабора при скоростях, принимаемых для самотечных линий согласно СНиП [12]. Для всасывающих линий эти скорости равны 1,2 – 2,0 м/с.

Самотечные и сифонные линии изготовляют из стальных электросварных труб по ГОСТ 10704 – 91.

В целях обеспечения бесперебойной подачи воды все основные элементы водоприемных сооружений, как правило, дублируются. Поэтому число самотечных и сифонных водоводов должно быть не менее двух.

Рис. 5.1 Русловой водоприемник раздельного типа с самотечными линиями

1 – оголовок; 2 – самотечная линия; 3 – береговой колодец; 4 – всасывающий водовод;

5 – приемное отделение; 6 – всасывающее отделение

Диаметр одного водовода принимается по таблице [3] в зависимости от наименьшей не заиливающей скорости, либо рассчитывается по формуле:

, мм, (13)

где Q – расчетный расход воды по одному водоводу, м³/с, рассчитываются по формуле:

Q = Q _ПР / n, м ³/с, (14)

где Q _ПР – полная производительность сооружения, м ³/с;

n – число самотечных линий.

V – скорость, м/с, принимается согласно п. 5.99 СНиП [ 12 ]. Она должна быть больше наименьшей не заиливающей скорости;

D – диаметр одного водовода, мм.

Расчет наименьшей не заиливающей скорости для транспортирования мутной воды определяется по формуле:

V _H = V ₁ + 3,65 * r ^2/15 * U ^4/15 * Q ^3/15, м/с, (15)

где V ₁ – скорость, зависящая от гидравлической крупности наносов, м/с. Принимается равной 0,2 м/с при U < 0,02 м/с и равной 0,3 – 0,5 м/с при U > 0,02 м/с;

U – гидравлическая крупность наносов, м/с;

r – весовое содержание наносов, кг/м³;

Q – расчетный расход воды по одному водоводу, м³/с.

Диаметр труб подбирается меньше расчетного для того чтобы скорость движения воды в трубах увеличилась и была больше наименьшей не заливающей. При диаметре водовода более 1400 мм, следует пересчитать приемное отделение на большее количество водоводов. Сечение водовода, принятое по допустимой скорости, должно быть проверено по формуле А. С. Образовского [ 9 ] для двух случаев (при ВГВ и НГВ):

r £ 0,11 * (1 - s/U) ^4,3 * V ³ / (g * s * D), кг/м³, (16)

где r – мутность речной воды (весовое содержание наносов), кг/м³;

s – средневзвешенная гидравлическая крупность взвеси, м/с;

U – гидравлическая крупность частиц взвеси, м/с;

V – фактическая скорость движения воды в водоводах при выбранном диаметре, м/с;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

D – диаметр водовода, м.

Гидравлическая крупность частиц взвеси определяется по формуле:

U = V _Р * g ^0,5 /c, м/с, (17)

где V _Р – скорость движения воды в реке, м/с;

с – коэффициент Шези, м^0,5/с.

Коэффициент Шези зависит от R_Г – гидравлического радиуса водовода и n – шероховатости стенок водовода и принимается по приложению 2. При соблюдении данного неравенства можно считать, что принятая скорость обеспечивает не заиливание водовода. При нарушении неравенства предусматривается промывка самотечной линии – прямая или обратная. Промывочная скорость должна быть на 25 % выше скорости в водоводе: V _ПРОМ = 1,25V. Для данной промывной скорости и выбранного диаметра по [17] находится промывной расход. Для найденного расхода по [17] определяется диаметр промывного трубопровода из условия, что скорость движения воды в нем принимается равной 1,5 – 3 метра.

Потери напора в самотечных линиях определяются по формуле:

h _C = h _L + h _M + h _Р + h _О, м, (18)

где h _L – потери напора по длине водовода, рассчитывается по формуле:

h _L = S _O * L* Q ², м, (19)

где S_O – удельное сопротивление водовода, принимается по [17 ];

L – длина самотечной линии, определяемая по построенному профилю от оголовка до водоприемного берегового колодца (см. рис. 5.1), м;

Q – расход по одному водоводу, м³/с;

h_M – потери напора на местных сопротивлениях, принимаются по приложению 1, м;

h_Р – потери напора в решетке, рассчитываются по формуле 23 или 24, м;

h_О – потери напора в оголовке, принимаются в пределах 0,2 – 0,3 метра.