Схемы водозаборных сооружений

На рис.3-7. представлены основные схемы водозаборных сооружений, отличающихся местом расположения водоприемника и компоновкой основных сооружений водозабора. В состав водозаборных сооружений (рис.3 «а») входит русловой затопленный водоприемник, находящийся в некотором удалении от берега (где глубина воды достаточна для его расположения), и водоводы (самотечные, сифонные, самотечно-всасывающие). Водоприемные отверстия таких водоприемников в отдельные периоды года практически недоступны для обслуживания. Водоприемные отверстия берегового незатопляемого водоприемника, показанного на рис. 3. «б», всегда доступны для обслуживания, что имеет большое значение для обеспечения бесперебойной подачи воды водозаборными сооружениями.

Кроме водоприемников на рис. 3 показаны: береговой сеточный колодец, предназначенный для расположения в нем водоочистных сеток; насосная станция I подъема со всасывающими и напорными водоводами, камерами предохранительных устройств и переключений. Водозаборные сооружения оборудуют плоскими или вращающимися (ленточными при Q_в > 1 м³/с) водоочистными сетками. При установке в водоприемниках фильтрующих кассет, применение водоочистных сеток не обязательно.

Рис.3. Схемы водозаборных сооружений

а - раздельного типа с русловым затопленным водоприемником; б - то же, с береговым незатопляемым водоприемником; 1 и 2 - уровни воды минимальный и максимальный расчетной обеспеченности соответственно; 3 - русловой затопленный водоприемник; 4 - самотечные водоводы; 5 - береговой сеточный колодец; 6 - всасывающие водоводы; 7 - насосная станция; 8 - напорные водоводы; 9 - камера переключений и предохранительной аппаратуры; 10» 11 - водоводы для подачи воды на промыв решеток и водоводов обратным током воды; 12 - береговой незатопляемый водоприемник

Схема водозаборных сооружений упрощается при совмещении приемного колодца и насосной станции в одном здании. Такое совмещение целесообразно при применении насосов с малой высотой всасывания и амплитуде колебания уровней воды в реке больше 6-8 м, а так же, при оборудовании сооружений скважинными или погружными насосами (см. рис.4).

Рис. 4. Схема водозаборных сооружений совмещенных с насосной станцией

оборудованной погружными насосами

На рис. 5 приведена схема водозаборных сооружений совмещенного типа с русловым затопленным водоприемником, на рис. 6 - схема берегового водозаборного сооружения совмещенного типа; здесь в одном сооружении совмещены водоприемник, сеточный колодец и насосная станция.

Рис. 5. Схема водозаборных сооружений совмещенного типа с русловым затопленным

водоприемником

1- затопленный водоприемник; 2 - вихревая камера; 3, 4- уровни воды минимальный и максимальный соответственно; 5 - самотечные водоводы; 6- насосная станция, совмещенная с сеточным зданием; 7- сеточное отделение; 8 - сетка водоочистная вращающаяся; 9 - кран подвесной однобалочный; 10-таль; 11- монтажный проем; 12 - помещения для электрических распределительных устройств, щитов автоматики; 13 - монорельс для тали; 14 - насосное отделение

Рис. 6. Береговое водозаборное сооружение совмещенного типа

1 и 2 - уровни воды минимальный и максимальный соответственно; 3 - водоприемные отверстия; 4 - пазы для установки сороудерживающих решеток, рыбозащитных сеток, затворов и для передвижения промывных устройств; 5 - водоприемно-сеточное отделение; 6 - наземный павильон; 7 - сетка водоочистная вращающаяся; 3 - кран подвесной; 9 - помещения электрических распределительных устройств, щитов управления и сигнализации, вентиляционных устройств; 10 - служебный мост для сообщения с берегом; 11 - кран мостовой радиальный; 12 - насосное отделение; 13 - берегоукрепление; 14 - напорные водоводы; 15 - дренажный канал для сбора воды; 16- приямки для сбораосадка

Кроме показанных на рис. 3-6 применяют водозаборы комбинированного типа (например, с несколькими водоприемниками различных типов - с береговым не затопляемым и русловым затопленным; с двумя ярусами самотечных водоводов и водоприемниками, предназначенными для забора воды в различные гидрологические фазы), с водоприемником с водоприемными отверстиями и с подрусловым приемом воды (инфильтрационным), с водоприемником, имеющим секции с водоприемными отверстиями и секции с фильтрующим приемом воды.

При широкой заливаемой в половодье пойме строительство водозаборных сооружений с самотечными водоводами (рис. 7 «а») будет осложнено необходимостью прокладки водоводов значительной протяженности на большой глубине в сложных гидрогеологических условиях. В этом случае береговые сооружения водозабора можно расположить на островке, отсыпанном на пойменной террасе; самотечные водоводы будут короткими, а напорные пересекут пойму на относительно небольшой глубине (рис. 7 «6»). Сообщение с водозабором будет возможно по дороге, проложенной по пойме вдоль водоводов, а при высоких уровнях воды - с помощью плавсредств (кроме периода ледохода). Дорога может быть проложена и по дамбе, соединяющей островок с коренным берегом.

Рис. 7. Схемы водозаборных сооружений

а - с самотечными водоводами; 6- с расположением береговых сооружений водозабора на незатопляемом островке; в - с сифонными водоводами; 1 и 2 - уровни воды минимальный и максимальный соответственно; 3 - затопляемый водоприемник; 4 - самотечные водоводы; 5 - береговая насосная станция, совмещенная с сеточным помещением; 6- напорные водоводы; 7- островок, насыпанный на пойме; 8- щебень дамбы; 9 –сифонный водовод; 10 – труба к вакуум-насосу

Водоприемник с береговыми сооружениями, располагаемыми на коренном берегу, можно соединить сифонными водоводами (рис. 7, «в»). Береговые сооружения водозаборов (см. рис. 6 ) могут выполняться по схемам водозаборов раздельного или совмещенного типа. Сифонные водоводы допускается применять в водозаборах I I и III категорий, а применение их в водозаборах I категории должно быть обосновано.

В отдельных случаях строительство берегового водозабора совмещенного типа ведут в котловане на некотором расстоянии от реки, а воду к сооружению подводят по каналу (рис. 8).

При заборе больших расходов воды из шугоносных рек применяют водоприемные ковши, поверхность воды в которых покрывается льдом на несколько дней ранее реки. Переохлаждение воды в ковше и образование внутриводного льда прекращаются, а шуга, поступающая с водой из реки, всплывает уже в начале ковша и частично расплавляется за счет притока глубинного тепла земли (рис. 9). В отдельных случаях ковши в составе водозаборных сооружений применяют для увеличения относительного отбора воды из реки.

Рис.8. Водозаборные сооружения с водоподводящим каналом

Рис. 9.Водозаборные сооружения с водоприемным ковшом

По опыту эксплуатации водозаборных сооружений считают, что при относительном водоотборе из реки a =Q_в / Q_min £0,25 (где (Q _в - расход воды, подаваемой водозабором, а Q_min - минимальный расход воды в реке) из русел равнинных рек возможен забор воды с помощью затопленных водоприемников. При a= 0,25...0,75 надежный отбор воды возможен только из незашугованного открытого потока при особо благоприятной форме и состоянии русла. Чаще бывает необходимо строительство руслововыправительных и руслорегулирующих сооружений. Величина относительного водоотбора зависит от типа водоприемника, глубины воды при Q_min и ее уменьшении после отбора воды, особенностей русла и шуголедовых условий. При дебите водозабора, превышающем предельный относительный водоотбор, или при недостаточной глубине воды в реке в состав сооружений включают водоподъемную плотину либо в отдельных случаях водоприемный ковш.

Для обеспечения бесперебойной подачи воды предусматривают секционирование водозаборных сооружений. Минимальное число секций - две. Водозаборы малой и средней мощности (до 1-2 м³/с) обычно устраивают двухсекционными. При большей мощности сооружений число секций может быть больше двух. В водозаборах большой мощности число секций может быть принято по числу насосов. Секционирование обязательно для водоприемников, самотечных водоводов, сеточных колодцев и водоприемно-сеточных отделений насосных станций (и желательно для насосных станций при амплитуде колебания уровней воды более 10м). В табл. 1 приведены рекомендации по применению водозаборных сооружений различных типов.

Таблица1

Водоприемники

Водоприемники классифицируют: по способу приема воды - открытые поверхностные, глубинные, донные, фильтрующие, инфильтрационные и комбинированные; по месту расположения - береговые и русловые; по конструктивным особенностям - ряжевые, свайные, трубчатые, бетонные, железобетонные, бетонные в металлическом кожухе, с вихревыми камерами и т.д.; по расположению относительно минимального и максимального уровней воды - затопленные, затопляемые и незатопляемые; по расположению водоприемных отверстий и направлению втекания в них воды - с горизонтальными, вертикальными или наклонными отверстиями, с лобовым, боковым, низовым, а также с односторонним, двухсторонним и круговым втеканием воды. Русловые затопленные водоприемники (удаленные от берега) характеризуются тем, что их водоприемные отверстия практически недоступны для обслуживания в отдельные периоды года (ледоход, шугоход, шторм и др.) и труднодоступны в остальное время. Несмотря на их меньшую надежность, затопленные водоприемники находят широкое применение в практике водоснабжения, а необходимую бесперебойность приема воды обеспечивают за счет применения дополнительных мер.

Водоприемники незатопляемые с водоприемными отверстиями, всегда доступными для обслуживания, в большей степени могут обеспечить бесперебойность водоснабжения, но стоимость их существенно превышает стоимость затопленных. Особенно высокой стоимостью и сложностью строительства характеризуются русловые незатопляемые водоприемники (рис. 6.55). Вследствие расположения в русле реки они должны обладать достаточной прочностью и устойчивостью, чтобы выдержать статическое и динамическое давление льда; этим объясняется достаточно редкое их использование.

Гораздо чаще затопляемые водоприемники применяют в береговых водозаборах раздельной или совмещенной компоновки.