Расчет водоприемных отверстий
К водоприемным отверстиям в данном дипломном проекте относятся входные окна с решетками оголовка, вихревые камеры оголовка, водоприемные фильтры в водоприемнике комбинированного типа.
Определение площади входных окон
Площадь входных окон Ωбр, м2, определена по формуле:
(м2), (3)
где 1,25 – коэффициент, учитывающий засорение отверстий;
– расчетный расход одной секции, м3/с;
Кст – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями
решеток, который определён по формуле:
(4)
где аст – толщина стержней, 6-10 мм;
сст – расстояние между стержнями решетки в свету, в труднодоступных
отверстиях 100 мм;
Vвт – скорость втекания в водоприемные отверстия, м/с, так как скорость течения воды в реке 0,43 >0,4 м/с, следовательно скорость втекания в решетки с учетом рыбозащиты 0,25 м/с, согласно [1, п. 5.94].
Так как решетки находятся на затопленном оголовке, то они труднодоступны в любое время года, поэтому для обеспечения надёжности приняты аст=10 мм и расстояние между стержнями сст=100 мм.
(м2).
По данным [6, приложение А] и с учетом вычисленной площади принята одна решетка 1500х2000 площадью живого сечения 2,58 м2, L = 1620 мм, Н = 2104 мм, масса решетки 305 кг.
По площади типовой решётки определена фактическая скорость втекания воды во входные окна, м/с:
(м/с), (5)
(м/с).
Определение площади фильтра
Площадь водоприемного фильтра определена по формуле (3) при значении:
(6)
где Рф – пористость фильтра, принимаемая для гравийно-щебеночном
фильтров 0,3 – 0,5, в дипломной проекте принята равной 0,4.
(м2).
Где Vвтф = 0,05 м/с– скорость втекания воды в фильтрующие секции.
Использование фильтрующих устройств исключает необходимость применения других рыбозащитных устройств, как наиболее совершенное.
Размеры водоприемного фильтра с учетом глубины в выбранном месте его расположения: 7,64 х 2,6 х 2 м (L x H x B).
Вихревые камеры
Водоприемники с вихревыми камерами обеспечивают равномерность входа воды в приемные окна. Их применение предотвращает захват рыбы и снижает входные скорости до 0,03-0,1 м/с.
Площадь входной щели ωщ , м2, в трубчатой вихревой камере и вихревом патрубке определена по формуле:
(7)
где qр – расход, проходящий через одну камеру или патрубок, м3/с;
Vс – скорость в самотечном водоводе, м/с.
При расходе 318 л/с принят диаметр самотечных водоводов 600 мм и, руководствуясь [1, таблица 14] и [5], принята скорость Vс = 1,07 м/с.
.
Наибольший диаметр в конце трубчатой вихревой камеры, м, определён по формуле:
(8)
где Vmax – максимальная скорость течения в конце камеры, принята меньше скорости в примыкающем к ней самотечном трубопроводе, в пределах 0,75-1,00 м/с, в дипломном проекте принята равной 1,00 м/с.
.
Наибольший диаметр в конце трубчатой вихревой камеры принят равным 600 мм.
Диаметр торцевого сечения назначен из условия Dо 
0,6Dmax:
.
Диаметр торцевого сечения принят равным 400 мм.
Длина камеры Lк назначена из условия Lк = (6-10) · Dmax = 10 ∙ 0,6 = 6 м.
Для вихревой камеры принята непрерывная щель.
Длина непрерывной щели равна длине вихревой камеры за вычетом перехода:
(9)
где 
- длина перехода.
.
Ширина щели определена по формуле:
(10)
Выбор и расчет сеток
В соответствии с [1, п.5.105] выбран плоский тип сеток, поскольку со средними условиями забора воды боремся использованием комбинированного оголовка усовершенствованного типа.
Площадь сеток 
, м2 определена по формуле (4), где:
, (9)
размер ячейки 
принят равным 3,5 мм,
толщина проволоки - 
- 1мм.
и 
м/с – скорость в отверстиях сетки, принятая на основании [1, п. 5.106].
Значит площадь сетки , м2 , по формуле (4) составит:
(м2).
Типовая плоская съемная сетка подобрана по [2, приложение Б]: наружные размеры 930х1130мм (Н), из проволоки d = 1 мм с размерами ячейки 3,5х3,5мм.
Промывка и удаление загрязнений с плоских сеток осуществляются вручную в служебном павильоне над водоприемным колодцем.
Расчет самотечных линий
Самотечные линии соединяют водоприемник с береговым колодцем. Число самотечных линий – 4.
Глубина, достаточная для размещения водоприёмных отверстий с учётом требований [1, п. 5.96], определена по формуле:
Н = Нс + 0,2 + 0,5 (м), (10)
Где Нс – высота сороудерживающей решётки, м;
0,2 – расстояние от нижней кромки льда, м;
0,5 – требуемое расстояние от дна водоёма, м;
Н = 2,104 + 0,2 + 0,5 = 2,804 м (для зимнего периода)
Н = 2,104 + 0,5 + 0,2 = 2,804 м (для летнего периода)
Отметка дна в месте установки оголовков определена по формуле:
Z = ZМУВ – Н (м), (11)
Где ZМУВ – отметка минимального уровня воды в реке, м;
Н – глубина размещения водоприёмных отверстий, м;
Z = 24,6 – 2,804 = 21,796 м (для зимнего периода)
Z = 23,1 – 2,804 = 20,296 м (для летнего периода)
Выбрана самая низкая отметка, характерная для летнего периода.
Длина самотечных линий, то есть расстояние между оголовком и береговым колодцем, составляет 72 м.
Диаметр самотечных линий определён гидравлическим путем при нормальном режиме работы водозабора по скоростям, определённым в соответствии с [1, таблица 14] и [5]:
Qр = 318 л/с, D = 600 мм, Vс = 1,07 м/с.
Произведена проверка скорости в самотечных водоводах на незаиляемость транспортируемыми по трубе мелкими наносами:
(12)
где Vкр – скорость, при которой происходит выпадение частиц на дно, м/с;
ρ – мутность воды, кг/м3;
ω – средневзвешенная гидравлическая крупность, м/с;
D – диаметр самотечных водоводов, м.
1,07 > 0,817 м/с – условие выполняется, диаметр выбран верно.
Для промывки самотечных линий принята обратная промывка, так как её рекомендуется применять при диаметре 600 мм и менее. Обратная промывка обеспечивается пропуском расчетного расхода по одной трубе.
Определена скорость промывки Vпр, м/с, для размыва отложений в трубах по формуле:
(13)
где d – средневзвешенный диаметр частиц промываемых наносов, м;
D – диаметр трубопровода, м.
Так как Vс > Vпр, следовательно промывка самотечных линий не требуется.
Для промывки решёток оголовка принята импульсная промывка, так как она наиболее эффективна при борьбе с загрязнениями на решётке.
Для промывки фильтров также примем импульсную промывку в связи с её высокой эффективностью.