Самотечные линии прокладывают в плане и вертикальной плоскости без резких поворотов, вызывающих отложение наносов, сора и шуги и затрудняющих промыв и очистку водоводов.
Самотечные линии соединяют оголовки и береговые водоприемные колодцы. Количество самотечных линий должно быть не менее двух (обычно их количество соответствует числу секций берегового колодца). Самотечные линии укладываются преимущественно из стальных труб. Самотечные водоводы в реке должны быть защищены от подмыва речным потоком и повреждения якорями судов. С этой целью их следует заглублять ниже дна не меньше чем на 0,5 м или производить обсыпку грунтом с укреплением его от размыва.
Расчет самотечных линий выполняют для нормальных и аварийных условий работы.
Диаметр самотечной линии определяют по формуле
, (5.1)
где - расчетный расход водозабора в нормальном режиме, м3/с;
- расчетная скорость, м/с. При этом скорость движения воды в самотечном трубопроводе принимается по табл. 6 [1, табл. 14, п. 5.99] или табл. 6 (приложение 1).
Большие значения следует принимать для больших производительностей водозабора при большом содержании взвеси и малой длине линий. Повышение скорости вызывает увеличение потери напора и глубины берегового колодца.
Потери напора в самотечных линиях определяются как для нормального, так и для аварийного режимов работы водозабора. В этом случае оставшиеся в работе самотечные линии (одна отключена) должны обеспечивать пропуск 70% расчетного расхода для водозаборных сооружений II и III категории, и 100% - для I.
Потери напора в самотечных и сифонных линиях рассчитываются как сумма потерь напора по длине трубопровода, потерь напора в мусорозадерживающих решетках, потерь напора на местные сопротивления:
, (5.2)
где - потери напора на единицу длины ; - по таблицам Ф.Н. Шевелева, в зависимости от скорости и диаметра трубопровода;
- длина самотечной линии трубопровода, м. Длина самотечной линии определяется расстоянием на поперечном профиле реки между оголовком, который устанавливается в месте, где обеспечивается необходимая минимальная глубина , и водоприемным сетчатым колодцем, который устанавливается на незатопленном берегу. Длина линий не должна быть больше 100 м. При большей длине оголовок приближают к берегу, заглубляя дно, или водоприемно-сетчатый колодец приближают к оголовку, обеспечивая одновременно подсыпку и выравнивая берег.
- потери напора в решетке оголовка, можно принять равным 0,05¸0,1 м, для аварийного режима работы принимают 0,10¸0,20 м;
- местные потери, состоящие из потери при входе в решетку оголовка, при сужении трубы, в колене и т.д.
Местные потери напора вычисляют по формуле
. (5.3)
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений в фасонных частях и арматуре;
- скорость движения воды, м/с;
- ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2.
Значения коэффициентов местных сопротивлений можно принимать следующие:
Вход в трубу без расширения.......................................................0,5
Плавно очерченный вход в трубу.................................................0,1
Приемная сетка без клапана.........................................................2-3
Приемный клапан с сеткой...........................................................5-10
Обратный клапан...........................................................................1,7
Колено с углом 900.........................................................................0,5-0,76
Колено с углом 450.........................................................................0,25-0,30
Для сварных колен коэффициент сопротивления следует увеличить на 50%;
Переход суживающийся..................................................................0,1
Переход расширяющийся...............................................................0,25
Тройник в прямом направлении.....................................................0,1
Тройник в направлении ответвления.............................................2,0
Тройник при разделении потока....................................................1,5
Выход из трубы в резервуар...........................................................1,0
Сварное колено................................................................................1,5
Сварной отвод с углом 450..............................................................0,45
Задвижка (в зависимости от степени открытия)..........................0,15-0,2.
Потери напора подсчитываются как для нормального режима, так и для аварийного (выключение одной самотечной линии на ремонт).
В результате подсчета потерь напора определяют наинизший горизонт воды в приемной части берегового колодца и отметка днища колодца.