По результатам вычислений строим кривую депрессии (рис.2)
2.2 Определение притока воды в котлован
Определяем величину расхода (притока) фильтрационных вод на один погонный метр периметра дна котлована. Принимаем Кф=0,00011574 м/с
Определим q- удельный фильтрационный расход по уравнению Дюпюи:
q=Kф*( H12-H22)/(2L) (9)
где L=R- m* hвыс=129,1-3*0,434=127,798м (10)
q=0,00011574*((7)2-(4,434)2)/(2*127,798)=0,000016848 м2/с=1,46м2/сут
Определяем общий фильтрационный расход
Qф=q(2В+2L) (11)
где (2В+2L) – фронт сбора фильтрационных вод( периметр дна котлована),
В=30 м , L=75 м
Qф= 0,000016848(2*30+2*75)=0,003538 м3/с=305,69 м3/сут
Вычисляем расход инфильтрационных вод притекающих в котлован . Учитывая сведения СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» в расчетах условно принимаем , что Qинф=5Qф
Qинф=5*0,003538 м3/с= 0,01769 м3/с (12)
Определяем общий расход как сумму расходов фильтрационных и инфильтрационных вод :
Qпр=Qинф+Qф
Qпр=0,003538+0,01769=0,021228 м3/с
3. Расчет водосборной системы
Назначение системы: собрать фильтрат и отвести в зумпф, оттуда затем откачать с помощью насоса.
Конструируем открытый водоотлив лотковой конструкции
3.1 Конструирование водосбора внутри котлована
По периметру дна котлована прокладывается два открытых канала, каждый из которых имеет протяженность L+В. Система рассредоточено по всей длине принимает и отводит в зумпф фильтрационный поток с расходом Qрасч
Qрасч=1/2 Qпр (13)
Qрасч=1/2*0,021228=0,010614 м3/с
В расчете условно принимается, что весь расход сосредоточено приходит в начало каждого канала
Общие рекомендации по проектированию
1. Ширина лотка по дну не менее 30 см (ширина лопаты)
2. Уклон i=0,001ё0,005
Расчетные формулы:
v = C (14)
Q = Qрасчетн= Сw (15)
(16)
(17)
w= b*h (18)
(19)
где: v – средняя скорость потока, м/с
С – коэффициент Шези
R – гидравлический радиус, м
w – площадь живого сечения, м2
- смоченный периметр, м
i=0,005 – уклон дна канала
n – коэффициент шероховатости (принимаем n = 0,011 -земляной канал)
h – высота сечения, м .
Относительная ширина канала гидравлически наивыгоднейшего сечения прямоугольной формы β определяется по формуле
β = b/ h=2
b =2h– ширина сечения, м
Найдем зависимость Q=f(h) для гидравлически наивыгоднейшего сечения (ГНС) лотка
Таблица 3
h, м
b,м
м2
м
R, м
С
V,м/с
Q, м3/с
0,15
0,3
0,45
0,6
0,075
59,04
1,143
0,05145
0,1
0,2
0,02
0,4
0,05
55,178
0,872
0,0175
0,005
0,025
49,158
0,549
0,00583
По данным таблицы 3 строим график Q=f(h) (рис.3)
Выбираем соответственно расходу Q=0,010614 м3/с h=0,075 м, следовательно ширина лотка b=2*h=2*0,075=0,15 м. Полученная по расчету ширина лотка получается меньше ширины лопаты (30 см), следовательно принимаем сечение лотка:
b=30 см=0,3м;
h=15 см = 0,15 м.
Развертка по трассе от истока до зумпфа приводится на рисунке 4.
3.2 Выбор конструкции зумпфа
Местоположение выбирается таким образом, чтобы водоотводящие каналы выполняли свои функции. Рекомендуется :
а) заглублять ниже самого низкого уровня воды в нем на 0,7 м , чтобы всасывающий всегда находился под водой и в него не попадали воздух и грунт со дна ;
б) запроектировать в виде либо деревянного квадратного колодца а*а и глубиной h , либо в виде круглого колодца из стандартной фальцевой железобетонной трубы диаметром d ;
в) вместимость зумпфа принимается больше чем Q притока за 5 минут
Wзум=Qпрt (20)
Wзум=0,021228*300=6,3684 м3
Я тебя люблю Принимаем высоту зумпфа hзп=2 м
a=м
Принимаем зумпф квадратного сечения с размерами a=1,8м; a=1,8м; и высотой h=2м, объём которого Wзп=6,48 м3
t=305 c
4.Подбор насосной установки
Насос обеспечивает перекачку собранного фильтрата в приемник удаляемой воды:
а) в черте населенного пункта – ливневые канализационные сети
б) в окрестной местности – близлежащие водоемы, овраги.
Общие рекомендации к расчету
1. Остановка насоса при достижении минимального уровня воды в зумпфе и пуск ее в момент достижения максимального наполнения зумпфа должна производится по сигналу датчика уровня;
2. По СНиПу обязательно назначается на 1ё2 рабочих насоса 1 резервный;
3.Подача насоса должна быть больше притока воды Qнас>1,5 Qпр ;
4. Напор насоса должен обеспечивать перекачку воды, т.е. Ннас> Нрасч;
5. При выборе погружного насоса ГНОМ необходимо учитывать его размеры.
4.1 Расчет системы всасывающей и напорной сети
Предпосылки
а) Скорость во всасывающем и напорном трубопроводе в первом приближении принимается равной 1м/с;
б) На практике, обычно диаметр всасывающего трубопровода больше диаметра напорного, поэтому скорость во всасывающей линии около 0,7м/с, а в напор ной около 1м/с;
в) Всасывающая линия рассчитывается с учетом потерь в местных сопротивлениях (короткий трубопровод);
г) Напорная линия рассчитывается как простой трубопровод без учета местных потерь
Напорная линия
1. Определяется диаметр напорного трубопровода из уравнения неразрывности потока, принимая скорость в нем V=1м/с
d= (21)
d= м
По таблице [1] принимается стандартный диаметр dст=0,175 м
2. Для выбранного стандартного диаметра уточняем скорость в трубопроводе – фактическая скорость Vф=0,883 м/с
3. Определяются потери напора по длине по формуле Дарси-Вейсбаха
(22)
l=lнап – длина трубы, отводящей фильтрат, т.е. расстояние от оси насоса до оси ливневого коллектора, принимается в курсовой работе равной 200м
g=9,8 м/с2 -ускорение свободного падения ,
l - коэффициент гидравлического трения ( коэффициент Дарси), по формуле Артшуля
(23)
где Кэ-эквивалентная равномерно зернистая шероховатость , для неновых труб Кэ=1,4 мм,
Rе- число Рейнольдса
(24)
где ν- коэффициент кинематической вязкости , зависит от температуры жидкости
ν (t=200C) = 0,0101 см2/с=0,00000101 м2/с
λ=0,03335
4. Строится пьезометрическая линия р-р (рисунок 5), для чего назначается величина свободного напора Нсв=5ё10м (Из опыта строительного производства - так называемый запас).
Нсв=5 м
Всасывающая линия
Всасывающую линию рассчитываем как короткую трубу, т.е. учитываем и местные , и линейные потери. Потери напора в местных сопротивлениях вычисляются по формуле Вейсбаха :
(25)
где xj – коэффициент потерь в местных сопротивлениях :
для сетки с клапаном xcкл=10 ;
для плавного поворота на 900 xпов=0,55;
h j cкл= 0,3978 м ;
h j пов=0,02188 м ;
м.
Линейные потери определяются как сумма линейных потерь в горизонтальной и вертикальной части всасывающей линии по формуле Дарси-Вейсбаха :
а) рассчитывается отдельно для вертикального участка
где - lв = hнаc - длина вертикального участка, определяется из геометрии расчетной схемы
lв =Hk+(B+L)i+0,7+0,5=6,725 м
б) рассчитывается отдельно для горизонтального участка :
где - lг – определяется из геометрии расчетной схемы (длина наклонного участка и расстояние от бровки до оси насоса, и половина ширины зумпфа на запас )
lг=15+0,5+0,5*1,8=16,4 м
м
Сумма всех потерь на всасывающей линии hf :
hf=hj+hl=0,175+0,42=0,595 м
Строится напорная Е-Е и пьезометрическая р-р линии (рис.5).
4.2 Подбор марки насоса
Насос назначается из трех характеристик:
- производительность Qнас
- напор Н
- вакуум Нвак
Qнас=1,5 Qпр=1,5×0,021288=0,0311 м3/с =112 м3/час;
Н= Нман+;
Нман=hlнап+Hсв
Нман=1,516+5=6,516 м ;
=6,725 м ;
H=6,516+6,725=13,241 м .
Фактический вакуум определяется с помощью уравнения Бернулли:
(26)
Для плоскости сравнения 0-0 и выбранных сечений I-I и II-II будем иметь:
=0;
;
.
Уравнение преобразуется в следующий вид:
где hf= 0,595 м ;
Характеристики насоса 6К-12:
- подача Q =160 м3/час;
- напор H=20,1 м;
- вакуум Hвак=7,9 м;
- мощность двигателя N=28 кВт.
5 Расчет ливневого коллектора
Назначение ливневого коллектора: ливневой коллектор служит для транспортировки отводящихся вод в очистные сооружения.
Ливневые коллекторы выполняются в виде каналов замкнутого поперечного профиля.
Гидравлический расчет в условиях безнапорного равномерного движения выполняется по формуле Шези:
Формула расхода:
При расчёте канализационного коллектора используется метод расчёта по модулю расхода[12] , для этого необходимо определить расходы и скорости для различных степеней наполнения коллектора а=h/d, как некоторой части от расхода и скорости, соответствующей его полному наполнению.
(27)
(28)
где - В и А коэффициенты зависящие от формы поперечного профиля и степени наполнения канала(a), определяются по графику «Рыбка» [1];
- Wп и Kп модули скорости и расхода при полном наполнении коллектора [1,5]
- Q – подача насоса.
Расчет выполняется с учетом некоторых замечаний:
- в практике строительного производства обычно принимают степень наполнения равную а=0,5-0,7;
- коэффициент шероховатости канализационных труб n принимают равным n=0,011-0,014, принимаем n=0,013;
- уклон коллектора принимается в пределах i=0,001-0,005.
1. С графика «Рыбка» [1] снимается значение А для заданной степени наполнения а=0,6
А=0,6
2. Определяется модуль расхода :
где i=0,005.
м3/с
3.Из таблицы [1] подбираются по высчитанному модулю расхода Кп и коэффициенту шероховатости n=0,013 ближайший диаметр d=300мм и соответствующие табличные данные КТ=0,971м3/с и WnТ=13,75м/с.
4.Уточняется истинное значение наполнения коллектора, соответствующее принятым модулю расхода и модулю скорости:
5.По графику «Рыбка» для вычисленного значения А=0,65 определяется степень наполнения аф=0,57 , этому наполнению соответствует В=1,07
6.Глубина равномерного движения находится из формулы :
7. Скорость движения определяется по формуле:
м/с.
1. Абрамов С.К. Найфельд Л.Р. Скричелло О.Б. Дренаж промышленных площадок и городских территорий.- М.: Гос. Издательство литературы по строительству и архитектуре , 1954
2. Грацианский М.Н. Инженерная мелиорация . М.: Издательство литературы по строительству , 1965
3. Калицун В.И. и др. Гидравлика ,водоснабжение и канализация –М.: Стройиздат,1980
4. Козин В. Н. Расчет каналов имеющих замкнутый поперечный профиль в условиях безнапорного течения. - Горький.: ГИСИ, 1984.
5. Курганов А. М., Федоров Н. Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения. - Л.: Стройиздат, 1986.
6. Насосы разные: Строительный каталог. Ч.10. Санитарно-техническое оборудование. Приборы и автоматические устройства. М.: ГПИ Сантехпроект,1984
7. Прозоров И.В. и др. Гидравлика , водоснабжение и канализация .М.: Высшая школа , 1990
8. СНиП 2.01.01.-82 «Строительная климатология и геофизика»
9. СниП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»
10. Справочник монтажника. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации./Под ред. А. К. Перешивкина. - М.: Стройиздат, 1978.
11. Справочник по гидравлическим расчетам /Под ред. П.Г.Киселева .М.: Энергия , 1972
12. Справочник проектировщика /Под ред. И.Г. Староверова//Внутренние санитарно-технические устройства Ч.1.- М.: Стройиздат
13. Чугаев Р.Р Гидравлика.-Л.:Энергия ,1982
14. Штеренлихт Д.В. Гидравлика .- М.: Энергоатомиздат,1984
Страницы: 1, 2
