captarea.doc

Captarea apei din sursă de suprafaţă

UTM 582.6 022 MEMod. Coala Nr. document Semnăt. Data

Şef catedră Ioneţ Ion.

Alimentarea cu apă a or. Leova

Litera Coala Coli

Conducător Ciobanu Nat.

Consultant Ciobanu Nat.UTM FUA

IPA-051Diplomat Tocaru A.

Date de bază necesare pentru proiectare:

1. Debitul minim al apei în rîu

2. Viteza maximă de curgere a rîului

3. Viteza minimă de curgere a rîului 4. Nivelul minim al apei în perioada de vară 10,4 m5. Nivelul minim al apei în perioada de iarnă 14,8 m 6. Nivelul minim în timpul gheţii 12,7 m7. Nivelul maxim în timpul gheţii 13,9 m8. Nivelul maxim la topirea gheţii 15,5 m9. Înălţimea valurilor

10. Cantitatea maximă a materiilor în suspensie din rîu

11. Diametrul mediu al depunerilor din tuburi

12. Mărimea hidraulică medie cîntărită a depunerilor

13. Diametrul mediu al depunerilor sedimentului de fund

14. Diametrul maxim al depunerilor sedimentului de fund

15. Grosimea medie a gheţii 16. Cotele profilului transversal şi distanţele

17. Tipul solului de pe fundul rîului argilă + pietriş18. Tipul solului de pe malul rîului argilă 19. Adîncimea de îngheţ la mal

20. Debitul maxim necesar al consumatorului

21. Nivelul apei din rezervorul staţiei de tratare

22. Distanţa de la punctul de captare pînă la staţia de tratare

UTM 582.6 022 MECoala

Mod Coala Nr. document Semnăt. Data

2.1. Determinarea debitului de calcul al captării

a)

unde:

- debitul maxim necesar al consumatorului, ;

- coeficientul care ţine seama de necesităţile proprii ale sistemului de alimentare cu apă,

se adoptă , deoarece există circuit de spălare pentru filtrele din staţia de tratare;

-debitul de apă suplimentar pentru completarea rezervei de apă necesară pentru

stingerea incendiilor, ;

,

unde:

n-numărul de calcul al incendiilor;

q-norma de apă pentru stingerea unui incendiu, l/s;

t-timpul de calcul pentru stingerea incendiului, 3h;

T- timpul de refacere a rezervei de apă pentru combaterea incndiilor, l/zi.

Numărul de locuitori: 11200

,

unde:

-debitul specific necesar pentru nevoi gospodăreşti (din normativ pentru

clădiri cu căzi de baie şi prepararea centralizată a apei calde).

În funcţie de numărul de locuitori, din STAS stabilim numărul de incendii simultane şi

debitul de apă necesar pentru combaterea unui incndiu, pentru clădiri

cu inălţimea de 3 nivele şi mai mult.

Pentru 11200 locuitori: n=2; q=10 l/s

2.2. Alegerea schemei de captare

a) Din STAS punctul 4.4 se stabileşte categoria captării.

Numărul de locuitori este de 11200>50000,deci rezultă categoria II .

b) Asigurarea captării din rîu se stabileşte conform tab.1



Tabelul 1

Categoria captării de apăAsigurarea nivelelor de calcul a apei din sursă, %

maxim minim

I 1 97

II 3 95

III 5 90

Se consideră că pentru raportul:

-se poate prelua apa din rîu cu cele mai simple construcţii de captarefără măsuri

suplimentare.

;

c) Tipul prizei de apă se stabileşte conform tab.2 din nrmativ în funcţie de gradul de asigurare a

captării şi condiţiile naturale de prelevare a apei.

Comparăm cu şi , de unde

rezultă „condiţii uşoare de captare”.

d) Schema captării se stabileşte în funcţie de condiţiile topografice, hidrologice,necesarul de apă,

categoria captării şi condiţiile de captare cu ajutorul tab.3 din normativ.

Notă: preluarea apei se face printr-o singură intrare şi captarea împărţită în secţii.

În conformitate cu datele iniţiale şi configuraţia profilului transversal prin albie şi indicaţiile

din tab.3 rezultă priză combinată.

Combinarea SP-I cu priza de captare şi tipul SP rezultă după ce se alege utilajul SP şi în funcţie

de condiţiile hidrologice şi geologige date.Deoarece captarea este de categoria I, este necesar să se

combine SP cu priza de apă.

2.3. Calculul elementelor de bază ale captării

Se consideră cel puţin 2 secţii de captare, iar debitul unei secţii se determină cu relaţia:

unde:

n-numărul de secţii, mai mare sau egal cu 2;

-debitul de calcul al captării, .



-debitul de avarie;

,

.

2.4 Dimensionarea ferestrelor prevăzute cu grătare

unde:

viteza de trecere a apei prin fereastră, m/s.

Dacă se ţine seama de cerinţele de ocrotire a peştelui: în curenţii de apă cu o viteză de curgere

mai mare de 0,4 m/s viteza ;

Conform datelor iniţiale , deci se consideră ;

coeficient care ia în considerare micşorarea ferestrelor cu barele grătarelor şi se determină

cu relaţia:

,

unde:

a-distanţa dintre bare, ;

c-grosimea barelor, ;

Am adoptat: ;

;

;

.

Adoptăm ferestre cu dimensiunile 600 × 800 mm.

Dimensiunile grătarului:



Fig.1. Shema grătarului

2.5. Dimensionarea sitelor

Alegerea tipului de site pentru tratarea preliminară a apei se efectuează luînd în consideraţie

caracteristicile sursei de apă şi capacitatea instalaţiei de captare.

Dacă - se adoptă site plane.

Pentru datele iniţiale unde şi condiţii uşoare de captare se adoptă site plane.

Site plane

Suprafaţa sitelor, .

În cazul prevederii echipamentelor pentru protecţia peştelui este necesar, ca suprafaţa sitelor să

se determine pentru niveluri mici ale apei şi pentru o viteză,

Am adoptat ;

,



unde:

a-mărimea ochiului sitei; ;

c-grosimea sîrmei care formează sita, .

Dimensiunile mărimilor şi se aleg conform Anexei 2 din normativ.

Am adoptat şi .

;

Cu valoarea , se aleg dimensiunile standard ale sitelor plane.

Fig.2. Schema sitei

2.6. Dimensionarea tuburilor gravitaţionale



Tuburile gravitaţionale, se prevăd din oţel cu izolaţie anticorozivă.

Numărul tuburilor trebuie să fie minim 2.

Distanţa minimă dintre tuburi rezultă din condiţiile de execuţie a montării şi se alege conform tab.4 din

normativ.

Pentru început adoptăm viteza de 0,8 m/s.

Diametrul tuburilor se determină, luînd în consideraţie viteza curentului de apă pentru debitul de calcul

în regim normal de funcţionare, cu relaţia:

,

Pentru priza de apă de tip combinat se consideră 2 tuburi gravitaţionale cu .

Pentru determinarea corectă a vitezei utilizăm formula:

,

.

Pentru stabilirea corectă a diametrului, D, al secţiunii tubului, trebuie să se verifice să nu apară

depuneri masive de mîl în interiorul acestora cu următoarea relaţie:

,

unde: -turbiditatea maximă a apei din sursă, ;

-mărimea hidraulică medie cîntărită a depunerilor, m/s;

-viteza de sedimentare a particulelor din apă, m/s;

- coeficientul lui Chezy, ;

-raza hidraulică a tubului; ;

-diametrul tubului, m;

-rugozitatea pereţilor tubului ( pentru tuburi din oţel );

-viteza curentului de apă din tub, m/s;



.

Deci, se poate adopta diametrul tubului , pentru care viteza apei din tub nu favorizează

apariţia depunerilor.

Calculul tuburilor pentru regim normal de funcţionare

Pierderile de sarcină care apar în tuburi se determină cu relaţia:

,

unde:

-coeficientul rezistenţelor locale, valorile se aleg din Anexa 4;

, , , , ;

;

viteza medie de curgere în tub, m/s;

rezistenţa specifică totală

,

rezistenţa specifică care se determină în funcţie de diametrul şi de materialul din care este

confecţionat tubul.

Pentru diametrul 350 mm ;

coeficient de corecţie pentru valorile de calcul în funcţie de viteza medie.Pentru viteza

;

lungimea tuburilor, m;

Lungima tuburilor se determină după ce au fost poziţionate criburile în albie riului.În cazul de

faţă .



;

.

Calculul tuburilor pentru regim de avarie

În cazul funcţionării în regim de avarie vom utiliza debitul de avarie pe care l-am calculat

anterior. ;

;

Determinarea pierderilor de sarcină în regim de avarie.

;

Pentru , .

;

;

.

2.7. Dimensionarea criburilor

Construcţia criburilor depinde de debitul de apă captat, condiţiile de captare,cerinţele de

ocrotire a peştelui.

Adîncimea minimă necesară a curentului de apă în locul în unde urmează să se instaleze cribul se

poate determina cu relaţia:

,

unde:

adîncimea minimă necesară a curentului de apă în locul unde urmează să se instaleze

cribul;

pragul inferior al ferestrelor de captare;



Am adoptat ;

înălţimea de la partea superioară a ferestrei de captare pînă la cota superioară a cribului;

Adoptat ;

înăţimea ferestrelor de captare, ;

înălţimea de la cota superioară a cribului pînă la nivelul minim de apă din sursă; adoptăm

.

Cota superioară a cribului, ,se poate determina cu ajutorul formulelor:

,

,

unde:

nivelul minim al apei în sursă în perioada de iarnă, m;

nivelul minim al apei în sursă în perioada de vară, m;

înălţimea valurilor, m ;

.

;

;

Dintre aceste două valori se adoptă valoarea minimă pentru care cribul este mereu înecat.

Cota inferioară a ferestrei de captare se determină cu relaţia:

;

.

Cota albiei unde urmează să fie amplasat cribul se determină cu formula:

.

Pentru stabilirea dimensiunilor cribului, este necesar să se cunoască diametrul tuburilor,

distanţa dintre ele, condiţiile de captare şi debitul captat.

Adoptăm crib din beton armat cu captarea laterală a apei , .

2.8. Spălarea tuburilor



În cazul încetării captării apei sau pentru nivele mici de apă în sursă, în tuburi pot avea loc

depuneri care conduc la micşorarea secţiunii de curgere şi implicit a debitului de apă captat. Din

această cauză este necesară o spălare periodică a tuburilor. Pentru spălarea tuburilor se recomandă

utilizarea unui debit de apă care să conducă la o viteză a curentului de 2-3 m/s în interiorul

tubului.Spălarea poate fi directă şi inversă.

Esenţa spălării inverse constă în aceea, că apa în tubul care se spală curge din priză în sursă, iar

în tuburile care nu se spală apa curge din rîu în puţ cu o viteză mărită, în aşa fel se obţine o spălare

parţială a tuburilor aflate în funcţionar.

Spălarea inversă se efectuează folosind volumul de apă acumulat anterior în puţul de pe mal

sau îndreptînd apa din conductele sub presiune cu ajutorul pompelor din SP-I.

Spălarea inversă a tuburilor cînd acestea sînt unite la conductele de apă sub presiune,

care transportă apa pentru spălare.

Viteza de spălare se determină ca relaţia:

,

unde:

coeficient, adoptăm ;

diametrul mediu al depunerilor din tub, m;

(date iniţiale);

diametrul tubului, ;

.

Considerăm că diametrul conductei care transportă apa pentru spălarea tuburilor ;

Cu acest diametru şi viteză de spălare se determină debitul de spălare .

.

2.9. Dimensionarea nodului de priză

La prizele de tip combinat cînd nivelul în sursă este redus, apa este preluată prin tuburi care

sunt fixate în crib, iar cînd nivele în sursă sînt ridicate, apa este captată prin ferestre, în acest caz priza

îndeplineşte rolul unei captări de tip mal.



Fiecare secţie a nodului de priză se împarte în două camere, una de primire a apei numită

cameră de captare, iar alta pentru aspiraţie numită cameră de aspiraţie.

Dimensiunile fiecărei secţii depind de gabaritul utilajului, sitelor, conductelor, vanelor.

Calculul nivelurilor apei în priză se determină în urma unui calcul hidraulic în regim normal de

funcţionare şi în regim de avarie.

a) Calculul nivelurilor în camera de captare

1-în regim normal de funcţionare

unde:

cota maximă, respectiv minimă a apei din sursă;

pierderile de sarcină în utilajul de captare,m. Cînd priza îndeplineşte rolul unei captări de

tip mal, şi reprezintă pierderile de sarcină din grătare. În cazul cînd funcţionează ca o

priză de albie ;

unde:

, reprezintă pierderile de sarcină din grătare;

, reprezintă pierderea de sarcină totală în tuburi;

2-în regim de avarie

Cînd priza îndeplineşte rolul unei captări de tip mal se calculează asemănător ca şi în regim

normal de exploatare rezultînd egal:

;

În cazul cînd funcţionează ca o priză de albie la determinarea se iau în calcule pierderi de sarcină

determinate pentru un debit de avarie

;

b) Calculul nivelurilor în camera de aspiraţie

Aceste niveluri vor fi mai mici decît cele din camera de captare cu valoarea pierderilor de sarcină în

site, , care:

- pentru regim normal de funcţionare ;

- pentru regim de avarie, ; Adoptăm .



1-în regim normal de funcţionare

unde: reprezintă nivelurile din camera de captare.

2-în regim de avarie

Dimensionarea nodului de priză se face în funcţie de nivelurile de avarie minime din cele două

camere.

2.10. Dimensionarea staţiei de pompare treapta-I

Apa este preluată din priză cu ajutorul pompelor care sunt instalate în SP-I, care este

combinată cu priza, iar pompele sînt situate sub nivelul apei din camera de aspiraţie.

Alegerea pompelor se face în funcţie de debitul captării şi înălţimea de pompare.

Debitul unei pompe, , se determină cu relaţia:

unde:

debitul de calcul al întregii captări;

numărul de pompe;

Adoptăm pompe lucrătoare pentru care corespund 2 pompe de rezervă.

;

Înălţimea de pompare se determină cu relaţia:

,

unde:

sarcina necesară a pompelor, m;

înălţimea geometrică de ridicare a apei;

;

nivelul apei din rezervorul ST;



nivelul minim în regim de avarie în camera de aspiraţie;

pierderile de sarcină în conducta de aspiraţie, m;

pierderile de sarcină în conducta de refulare, m;

pierderile de sarcină în SP-I, egale cu 3 m.

.

Diametrul conductelor de aspiraţie şi refulare de determină, ţinînd seama de vitezele

recomandate.

Adoptăm ;

Adoptăm

.

Pierderile de sarcină în conducta de aspiraţie se iau constructiv egale cu ;

Pentru conducta de refulare, pierderile de sarcină se calculează pentru situaţia cea mai

defavorabilă, adică pentru funcţionarea în regim de avarie.

;

unde:

;

,

în care:

pentru ;

;

, (date iniţiale);

;

.

Cu valorile pentru şi din catalog se alege tipul pompei: Pompă Grundfos

CM 100-200, , , , .



Puterea motorului: 45 kW;

Greutatea pompei: 498 kg.

2.11. Calculele statice ale construcţiei de captare

Prin calculele statice se verifică stabilitatea construcţiilor captării: cribului, tuburilor, prizei.

Asupra cribului apar cele mai mari solicitări,acestea fiind: presiunea hidrostatică şi

hidrodinamică a apei,sub acţiunea căreia construcţia poate să-şi piardă echilibrul.

Presiunea hidrostatică se calculează cu relaţia:

,

unde:

presiunea hidrostatică asupra tălpii pentru nivelurile maxime ale apei în sursă, t;

greutatea specifică a apei ;

adîncimea la care se află baza cribului sub nivelul maxim al apei în sursă, m;

;

unde:

nivelul maxim al apei în sursă;

cota albiei unde este amplasat cribul ;

coeficientul contra presiunii carte este egal cu 0,8.

;

;

Forţa de presiune generată de presiunea hidrostatică.

,

unde: -suprafaţa pe care acţionează presiunea hidrostatică.

;

.

Presiunea hidrodinamică se calculează prin mărimea forţei de aplicare a curentului de apă pe

suprafaţa construcţiei, care este normală faţă de direcţia curentului de apă din sursă cu relaţia:

;

unde:

suprafaţa proiecţiei construcţiei normală pe direcţia de mişcare a apei;



viteza maximă de curgere a apei în rîu (date iniţiale);

coeficientul rezistenţei frontale.

Coeficientul rezistenţei frontale depinde de forma hidrodinamică, caracteristicile suprafeţei

construcţiei, viteza curentului.Pentru calcule se adoptă în funcţie de forma cribului (picătură),

;

;

;

Calculăm componenta hidrostatică:

;

Forţa de presiune generată de presiunea hidrodinamică este:

.

a) Verificarea la răsturnare

;

unde:

coeficient de siguranţă a stabilităţii care se ia în funcţie de clasa construcţiei;

suma momentelor forţelor verticale fără a lua în considerare încărcările nepermanente;

braţul forţelor faţă de punctul în jurul căruia poate să se efectueze răsturnarea

construcţiei, ;

;

;

;

;

aria suprafeţei cribului;

;

;

volumul cribului;

;

unde: greutatea specifică a betonului ;

;



;

b) Verificarea la alunecare

;

unde:

coeficient de siguranţă la alunecarea construcţiei;

greutatea construcţiei;

coeficient de frecare care depinde de caracteristicile rocilor de bază şi talpa construcţiei;

pentru piatră .

.

2.12. Utilaj auxiliar

Utilajul auxiliar este utilizat pentru combaterea gheţii, ocrotirea peştelui, evacuarea nămolului,

ridicarea grătarelor, sitelor.

Pentru a fi curăţate grătarele şi sitele trebuie să fie ridicate.

Efortul necesar pentru ridicare se calculează cu formula:

unde:

greutatea proprie a grătarelor, a sitelor, t;

presiunea apei pe 1 m2 de suprafaţă de grătar sau sită;

pentru grătare,

pentru site,

coeficient de frecare, ;

suprafaţa sitei sau a grătarului, m2;

coeficient de siguranţă.

Efortul necesar pentru ridicarea grătarelor.

,

.

Efortul necesar pentru ridicarea sitelor.



,

Efortul necesar total pentru ridicare este egal cu:

.

În funcţie de se alege tipul utilajului de ridicare, al electromotorului şi numărul de utilaje de

ridicare.

2.13. Zonele de protecţie sanitară

a) Perimetrul de regim sever – limitele acestui perimetru se stabilesc în funcţie de condiţiile

sanitare, topografice şi hidrologice şi trebuie să cuprindă:

- în amonte de secţiunea de captare - ;

- în aval de secţiunea de captare - ;

- pe malul unde este situată priza de apă o fîşie cu o lăţime mai mare de

100 m de la nivelul maxim al apei din sursă.

- pe malul opus prizei de apă o fîşie cu o lăţime mai mare de 50 m.

b) Perimetrul de restricţie – se stabileşte ţinînd seama de posibilitatea poluării sursei de apă

cu substanţe toxice.

Adîncimea minimă a apei în rîu, h, se determină cu relaţia:

;

.

Secţiunea de curgere a rîului, se determină cu formula:

.

Viteza minimă de curgere a apei

.

Lungimea perimetrului de restricţii în amonte de secţiunea de captare care corespunde duratei

de curgere a apei de 3-5 zile se determină cu relaţia:

,

.



captarea.doc

Documents

Transcript of captarea.doc