Гидравлический расчет водозаборных сооружений
Производительность водозаборных сооружений и
расчетная подача насосной станции 1 подъема
Производительность водозаборных сооружений рассчитывается по формуле:
Qвод = a Qср.сут · К ,
где Qср.сут - среднесуточный расход воды в городе, м3/сут;
К = 1,1¸1,3 – максимальный коэффициент суточной неравномерности;
a= 1,01 ¸1,08 –коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водозаборных и очистных сооружений.
Геометрические размеры элементов водозабора определяются из расчета пропуска максимального расхода воды на хозяйственно-питьевые нуждыприменительно к нормальным условиям работы, а потери напора - применительно к особым условиям.
При особых условиях одна из секций водозабора предполагается выключенной, а его производительность принимается: для 1 категории - 100%, для 2 и 3 – 70%.
Общая площадь водоприемных отверстий рассчитывается по формуле:
Wбр = 1,25 · Qвод · ,
где Кст = – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий;
1,25 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий;
J £ 0,1¸1,3 - скорость втекания воды в водоприемное отверстие (см.п.5.94.СНиП 2.04.02-84*), м/с.
Скорости втекания воды в водоприемные отверстия систем хозяйственно-питьевого водоснабжения определяются с учетом нормативных требований по рыбозащите.
Допустимые скорости втекания воды в водоприемные окна без учета требований рыбозащиты следует принимать для средних и тяжелых условий забора воды соответственно:
в береговые незатопленные водоприемники – 0,6 ¸ 0,2 м/с; в затопленные водоприемники - 0,3 ¸ 0,1м/с
С учетом требований рыбозащиты в водотоках со скоростями течения свыше 0,4 м/с допустимая скорость втекания J=0,25 м/с; менее 0,4 м/с - J=0,1 м/с; для очень тяжелых условий - J=0,06 м/с
Чтобы в водоприемное отверстие потоком воды не затянуло мальков, на входные окна устанавливаются фильтрующие элементы - сетки или фильтрующие кассеты.
Для фильтрующих кассет:
Кст = ,
где Рф – пористость загрузки фильтра, (0,25¸0,5);
для сеток
Кст = 2,
для решеток
Кст = ,
где сст – расстояние между стержнями в свету, см;
аст - толщина стержней, см.
Расчет затопленного водоприемника
Для сооружений I категории количество водоприемников (оголовков) принимается не меньше двух. Размеры оголовка с вихревой камерой принимаются:
Длина коллектора (вихревой телескопической камеры) принимается из расчета L = 6¸10 Dмак , где Dмак - максимальный поперечный размер коллектора вихревой камеры.
Сечения коллектора вихревой камеры принимаются по условию:
скорость J1 движения воды в коллекторе предусматривается неизменной и не меньше 0,75 м/с;
наибольший диаметр коллектора Dмак равен диаметру водовода.
Диаметр водовода (самотечного, сифонного, самечно-всасывающего) от каждого из m оголовков назначается по условию:
пропускная способность водовода q1 = , при 0,7 £ J £ 2 м/с (п.5.99 СНиП 2.04.02-84).
Скорость J движения воды в водоводе должна быть достаточной, для предотвращения выпадения мелких наносов в количестве r, кг/м3, т.е:
r £ 0.11(1- )4,3 ( ),
где r - мутность воды в реке; для легких условий забора воды r< 0,5 кг/м3;
G -гидравлическая мутность взвеси, м/с;
U – скорость выпадения взвеси, U= J;
C - коэффициент в формуле Шези, для цементного покрытия С=72,2 м0,5/с;
g =9,81 м/с2.
Потери напора в водоводе при аварийном режиме определяют по формуле :
h=i∙L вод· 1,2 , где 1,2 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления по длине.
Проверка на возможность смыва со дна трубопровода песчаных частиц. Кроме мелких частиц в водовод могут попадать и более крупные частицы, которые осаждаются в трубопроводе. Поэтому водовод промывается. Чем больше наносов, тем больше требуется скорость движения промывной воды. Эта скорость оценивается по формуле:
Jпр ³ А (d ·D)0,25,
где А=5¸10 коэффициент, определяющий эффективность промывки;
d – средневзвешенный диаметр песка (наносов),мм.
Водоводы могут промываться прямым из реки и обратным токов воды от насосной станции.
Для обеспечения смыва наносов в водоводе меньшим расходом воды проектом предусматривается импульсная промывка. После импульсной промывки самотечного водовода вода из напорных водоводов насосной станции 1 подъема в сутки минимального водопотребления будет подаваться вновь в самотечный водовод.
Во время промывки одного водовода, другой работает. Нагрузка на работающий водовод составит в сутки минимального водопотребления:
Qав.= К ·0.7∙ Qвод+ Qпр,
где К – коэффициент неравномерности в сутки минимального водопотребления.
Qпр – расход воды на промывку водовода
Прямая промывка водоводов была бы возможна, если бы емкость приемного колодца была достаточна для приема всей промывной воды. Поэтому необходимо проверить условие:
Wкол = Tпр· Qпр
Время промывки Tпр водовода, при условии мгновенного насыщения потока:
Tпр= ,
где g - объемный вес песка, 1700 кг/м3;
Wнан – объем наносов, м3;
rпр -предельная мутность воды в потоке, перемещаемой промывной водой.
Водозаборные сооружения с водоприемными ковшами
Водоприемным ковшом называют специально обустроенный залив (канал), предна-значенный для уменьшения скорости течения воды в нем, в конце которого располагают береговое водозаборное сооружение, как правило, совмещенного типа (рис. ).
Водоприемный ковш
а- с наносозащитной шпорой; 6- с самопромывающимся входом; 1 - наносозашитная шпора; 2 - насосная станция; 3 - низовая дамба незатопляемая; 4 - верховая дамба затопляемая в половодья; 5 - регулятор
Водоприемные ковши предназначены для защиты водозабора от шуголедовых помех при заборе больших расходов воды из рек с тяжелыми шуголедовыми условиями. Ковш может также применяться для увеличения относительного водоотбора из реки, создания необходимых глубин у места приема воды и предварительного частичного осветления воды от взвешенных наносов.
Ковши бывают полностью или частично выдвинутыми в русло или заглубленными в берег, их различают по направлению втекания воды и по конструктивным особенностям (с самопромывающимся входом, с регулятором, со струенаправляющей стенкой и другими устройствами). Ковш следует располагать на устойчивом, желательно однорусловом глубоководном участке реки, где не наблюдаются русловые или береговые шугозажоры.
Вследствие малых скоростей течения воды в ковше (5-15 см/с) ледяной покров в ковше образуется на 2-3 сут ранее, чем в реке. Ледяной покров существенно уменьшает отдачу теплоты в атмосферу с поверхности воды и обеспечивает поддержание нулевой температуры воды на границе ее контакта с нижней поверхностью льда в ковше. Вследствие этого поступающая из реки в ковш переохлажденная вода с включениями кристаллов льда теряет переохлаждение за счет выделяющейся теплоты кристаллизации, а кристаллы льда всплывают к поверхности. Поверхностная шуга не должна поступать в ковш, так как его объем не рассчитан для отстаивания и накопления поверхностной шуги. У ковша должны быть обеспечены условия для транзита шуги по руслу, чтобы входная часть ковша не оказалась изолированной от реки шугозажором.
Водоприемный ковш с низовым входом частично выдвинутый в русло реки (рис. 6.72, а) применяют на реках, для которых не характерны образование шугозажоров или особо тяжелые условия весеннего ледохода.
К головной части незаливаемой речной дамбы 1 примыкает заливаемая в половодье верховая шпора 2, расположенная под углом около 135° к направлению течения воды в реке. Переливающийся через гребень шпоры слой воды формирует винтовое течение воды в этом месте, размывающее отложение наносов у входа в ковш, Гребень шпоры не должен затапливаться в периоды шугохода.
Водоприемный ковш на рис. 6.72, 6 предназначен для поддержания у входа в него увеличенной глубины воды. В этом ковше к незаливаемой верховой дамбе / примыкаег затапливаемая в половодье дамба 4, формирующая винтовое течение на участке ковша между этой дамбой и незатопляемой нтаовой дамбой 3.
Гидравлические расчеты ковшей изложены в трудах А.С. Образовского. Расчетамн определяют основные размеры ковша; при этом длину ковша находят из условия отста* вания в ковше ледяной взвеси, а скорость течения воды в ковше (5-15 см/с) - в зависи-мости от скорости течения воды на расположенном выше перекате (0,6-1,5 м/с). Сечение ковша и ширину его по дну определяют по скорости течения воды в нем при минималь-ном уровне воды в период шугохода с учетом льда и наносов в ковше; при этом ширина ковша не должна быть менее ширины (5-8 м), обеспечивающей передвижение по ковшу земснаряда для очистки ковша от наносов. Ширину гребней дамб принимают 4-5 м, пш-рину берм 1,5-2 м, если они не предназначены для проезда машин и экскаваторов.
На шугоносных реках с достаточными глубинами отбор расходов воды до 2-3 м3/с возможен с использованием русловых затопленных водоприемников; с недостаточны-ми глубинами применяют ковши при Q > 0,5 м3/с. При этом следует учитывать, что в периоды минимального стока относительный водоотбор в ковш из открытого русла может быть в 2-3 раза больше, чем в водоприемники других типов. При заборе в ковш болылих расходов воды желателен подвод к ковшу отработавшей тегшой воды. Проек-тированию водоприемных ковшей часто предшествует проведение гидравлических исследований на моделях.
17.12. Водохранилищные водозаборные сооружения
Многие реки в настоящее время превращены в каскады водохранилищ комплексно-го назначения. При проектировании водозаборов из водохранилищ необходим учет волнения и течений, ими возбуждаемых, движения наносов и переформирования побе-режья, особенностей шуголедовых явлений и биологических факторов.
Основным течением в водохранилище является транзитное. Структура его достаточно сложная, обусловленная изменением течений вследстаие суточного и недельного регули-рования мощности ГЭС, а также различной шероховатостью русла и пойм, меньшими глубинами воды на поймах. Транзитное течение сопровождается циркуляционными тече-ниями на поймах, в бухтах, заливах и других местах. Структура этих течений может еще более усложниться в летний период, когда плотность верхних слоев уменьшается при их нагреве, а траюитные и циркуляционные течения могут стать плотностными, размещаясь в придонных более холодных и плотных слоях воды (стратафицированные течения воды).
Стратификация воды характерюуется температурным скачком на глубине 8-10 м. Забор более холодной воды для тешювых электростанций позволяет уменьшить расход забираемой воды и увеличить выработку энергии. Такой водозабор именуют глубинным или селективным; для его осуществления применяют водоприемники специальных кон-струкций, в том числе водоприемники с большой длиной и переменной высотой водо-приемных отверстий (для одинакового отбора воды по длине водоприемного «фронта»), водоприемники с горизонтальными козырьками над водоприемными отверстиями и др.
Волнение в водохранилище приводит к образованию ветроволнового течения, кото-рое накладывается на уже перечисленные течения. Кроме того, в прибойной зоне при косом подходе волн к берегу возникает вдольбереговое течение (рис. 6.73, а). При разрушении волн на мелководье и переохлаждении воды в предледоставный период возможно образование кристаллов льда с включениями песчаных частиц из взвешенных волнением наносов. Вдоль береговые течения с облаками из утяжеленной песчаными частицами шуги могут следовать за искривлениями линии берега (рис. 6.73, 6), но при резком искривлении берега могут отклониться и вынести шугу в глубоководную часть водохранилища (рис. 6.73, а и в), где отмечались случаи закупорки такой шугой отверстий глубоко расположенных водоприемников (слоев внутриводного льда до 7 м). На рис. 6.73, г изображена одна из схем управления вдольбереговым течением с помощью криволинейной струенаправляющей дамбы. Ориентировочно можно считать, что разрушение волн происходит на глубине, на-зываемой критической и равной 1,5-2,5 высоты волны, и что в зоне побережья с меньшими глубинами волновое воздействие на дно особенно интенсивно (последнее необходимо учитывать при выборе места расположения водоприемника).
При нагоне и подъеме воды у берега наблюдается градиентное течение у дна в сто-рону водоема; при сгоне - течение у дна из водохранилища в сторону берега.
Отмечены случаи закупорки водоприемных отверстий водоприемников, распола-гавшихся на глубине около 16 м и почти 30 м при ветре и волнении, вызвавших разрушение тонкого ледяного покрова в водохранилище, переохлаждение воды и образование внутриводного льда. Шуга ветром была перенесена с акватории водохранилища к наветренному берегу и водолазы при погружении в воду для очистки решеток от шугольда обнаружили скопления шуги на всей глубине их погружения.
Волнение и вдольбереговые течения приводят к размыву мысов и заносу бухт. На отмелых берегах выравнивание береговой линии происходит за счет аккумуляции на-
носов. На приглубых берегах контур берега может стать стабильным только после образования пологого подводного склона и пляжа достаточной ширины для гашения энергии волн. Переработка берегов водохранилищ - процесс длительный, требующий внимательного изучения и учета при проектировании водозаборных сооружений. Н| рис. 6.74 показано расположение водозаборного сооружения островного типа за пределами зоны переработки берега. Водохранилище является отстойником значительных размеров, вследствие чего мутность воды в нем, как правило, меньше мутности в реке. Но в прибрежной зоне вследствие взмучивания отложений при волнении она может быть значительной; мутность уменьшается при удалении от зоны разрушения волн, но при длительном и сильном волнении она остается значительной даже на расстоянии 2-3 км.
Замедление стока в водохранилищах способствует развитию в них различных орга-низмов, в том числе фитопланктона, который в период прогревания воды вызывает ее «цветение». При штилевой погоде фитопланктон концентрируется в верхнем слое во-ды. Большая часть планктона состоит из сине-зеленых водорослей. При разложении планктона отмечается неприятный специфический запах. В водохранилищах на реках Днепр, Дон, Волга эксплуатация водозаборных сооружений осложняется вследствие обрастания решеток, сеток и водоводов ракушками и моллюсками дрейсены.
На водохранилищах возникают особые условия для смешения и распространения канализационных сточных вод, загрязнения ими водоема и его самоочищения; загрязнения могут распространяться в обе стороны от места их выпуска (даже при глубинном выпуске независимо от расхода сточных вод).
Выбор типа водозаборных сооружений определяется топографическими, гидроло-гическими, геологическими и гидрогеологическими, а также санитарными условиями, которые зависят от места расположения водозабора в приплотинной, средней зоне во-дохранилища или в его верховьях, в уширенной части водохранилища или в узком проливе, а также от климатических данных.
Приплотинные водозаборные сооружения можно совместить с башней донного во-доспуска или с сооружениями водосброса, водоприемник может находиться в теле бетонной плотины. При строительстве водозабора в верховьях водохранилища необходимо учитывать отложение наносов и возможность переформирования ложа водотока. Водозаборные сооружения комбинированного типа состоят из береговых сооружений совмещенного типа для приема воды при высоких уровнях воды в водохранилище и дополнительно затопленных водоприемников, вынесенных в водохранилище и предназначенных для приема воды при низких уровнях.
При расположении водозабора в средней части водохранилища применяют рас-смотренные выше речные водозаборные сооружения всех типов: раздельного и совме-щенного (в составе затопленного водоприемника, самотечных и сифонных водоводов, берегового сеточного колодца и насосной станции, отдельно стоящей или совмещенной с сеточным отделением); комбинированного (с береговым и глубинным приемом воды); берегового с водоприемным ковшом или подводящим каналом, а также островного (незатопляемый водоприемник, расположенный в акватории водохранилища, совмещают с насосной станцией). Водозаборное сооружение последнего типа характеризуется сложностью строительства, но и большей бесперебойностью подачи воды, позволяя осу-ществлять различные эксплуатационные мероприятия. При эксплуатации берегового водозабора осложнения могут возникнуть вследствие отложений наносов, транспорти-руемых вдольбереговыми течениями, и нагона к водозабору волнением и ветром планктона, сора, шуги, битого льда, а также нагромождения льда в период ледохода.
На рис. 6.75 изображены сооружения башенного водосброса и донного водовыпуска водохранилища, совмещенные с водозабором.
Водозаборное сооружение (рис. 6.76) малой пропускной способности располагается на берегу водохранилища и состоит из двух затопленных водоприемников, самотечных водоводов и береговой насосной станции, совмещенной с сеточным отделением. Водо-приемники располагаются в 90 и 1 10 м от уреза воды при нормальном подпорном уровне.
(НПУ) на глубине 11 и 12 м и имеют порог водоприемных отверстий высотой 2,5 м над дном (высота гряд наносов до 2 м). Водоприемники с круговым приемом воды, бетонные в металлических кожухах, с гшоскими рыбозащитными сетками из нержавеющей стали с ячейками 5x5 мм при скорости течения воды в ячейках 0,05 м/с. Промыв РЗУ предусмот-рен обратным током воды и импульсный. Для борьбы с дрейсеной к водоприемникам подведена хлорная вода.
Верхняя часть водоприемника с круговым втеканием воды (рис. 6.77) съемная, восьми-гранной формы в плане, разделена перегородками на восемь отсеков, предупреждающих сбой струй и неравномерность втекания воды в восемь водоприемных отверстий. Рыбоза-щитные сетки съемные с козырьками; промыв сеток - обратным током воды. Заглубление водоприемных отверстий на 12 м от НПУ, т.е. ниже зоны ветроволнового перемешивания воды. Такое заглубление будет способствовать забору воды в летнее время придонных слоев воды без планктона и рыбной молоди, а в осенний период без шуги и снежуры.
Для забора вода при НПУ и при сработке водохранилища иногда применяют также двухступенчатые водозаборные сооружения, осуществляемые в одном блоке или в виде двух водозаборных сооружений, одно из которых подает воду во второе при низких уровнях воды
Водозаборные сооружения на озерах устраивают аналогично водозаборам на водохра-нилищах. Следует отметить, что озера бывают мелководными (например, Арал) и глубоко-водными (например, Байкал). На мелководных озерах водозаборные сооружения уст-раивают по схеме с самотечными линиями; на глубоководных с выходом скальных пород - чаще по схеме берегового водозабора.
ОСОБЕННОСТИ ЗАБОРА ВОДЫ В СПЕЦИФИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
18.1. Водозаборные сооружения на каналах
Весьма часто потребители воды находятся на значительном удалении от источников водоснабжения. В этом случае вода может транспортироваться к месту ее использования по открытым каналам, которые из-за большой протяженности и значительных размеров носят название магистральных. Для перекачки воды из водоисточника в канал, а также преодоления препятствий, встречающихся на трассе канала, сооружают насосные станции, оборудованные водоприемными сооружениями. В целом все сооружения по транспортированию воды представляют сложные гидротехнические системы.
Схема водозаборного сооружения, характерного для магистральных каналов, приведена на рис. 6.78. При подходе к насосной станции канал расширяется и образует аванкамеру. Вынесенные вперед сороудерживаюшие решетки образуют отдельно стоящее сооружение, которое обеспечивает нормальную работу всех насосов независимо от засорения одной из решеток. Кроме того, их обслуживание возможно в любой период. Благодаря оборудованию плоскими щитами насосы в случае необходимости позволяют осушать аванкамеры и производить их очистку от наносов и ремонтные работы.
При заборе воды (менее 0,3 м3/с) из тупиковых каналов можно применять простей-шее водозаборное сооружение, в котором аванкамера представляет собой ковш с от-косными стенками. Всасывающие трубы насосов располагают на торцевом откосе аванкамеры. Сороудерживающие решетки делают выносными и располагают в начале аванкамеры.
Камерные водоприемники устраивают обычно при заборе воды, большем 0,3 мэ/с. Они бывают совмещенными со зданием станции и их применяют, как правило, для станций, оборудованных вертикальными или горизонтальными центробежными и осевыми насосами; раздельные - для станций камерного и незаглубленного типов с гори-зонтальными центробежными насосами.
Водоприемники оборудуют сороудерживающими решетками, установленными в пазы, и ремонтными затворами. Решетки устанавливают либо в вертикальном положении, либо под углом 70-80° к горизонту. В наклонном положении решетки устанавливают при малых амплитудах колебаний уровней воды в канале для станций малой и средней пропускной способности. Площадь сороудерживающей решетки определяется по допустимой скорости течения воды при подходе к ней. Допустимая скорость течения зависит от степени механизации очистки решеток и степени засоренности воды.
В случае забора воды из транзитного канала водозаборные сооружения располагают непосредственно на его берегу. В общем случае они состоят из ковша, сопрягающего канал с водоприемником, и самого водоприемника, из которого вода забирается всасывающими трубами насосов. Такие водозаборы применяют для станций малой и средней пропускной способности. Водозаборное сооружение на транзитном канале пропускной способностью 50 м3/ч (рис. 6.79) состоит из двух самостоятельно работающих секций, каждая включает в себя водоприемник 1, береговой железобетонный водоприемный колодец 3 и соединяющий их самотечный трубопровод 2. Вода из берегового колодца забирается всасывающими трубами 5 насосов и подается к потребителю. Водоприемник промывается обратным током воды по трубопроводу 4. Этот водозабор допускает амплитуду колебания воды до 2 м.
Забор воды из горных и высокомутных рек
В некоторых районах Российской Федерации источниками водоснабжения являются горные и высокомутные реки. Они характеризуются большими скоростями течения и малыми глубинами. При прохождении ливней в этих реках происходит быстрое нарастание паводка. Они транспортируют большое количество наносов как донных, так и взвешенных. В зимний период появляются шуга и донный лед. Часто возникают селе-вые потоки. На предгорных участках нередко наблюдается изменение русла рек. Все
это осложняет забор воды. Поэтому, когда есть возможность, забор воды в предгорных районах осуществляют из подземных источников.
Дпя водоснабжения небольших поселков и промышленных предприятий, располо-женных на малых реках с непостоянно открытым потоком воды, при наличии подру-слового потока может применяться комбинированный водозабор. Он представляет со-бой комбинацию водозаборного сооружения из открытого потока и водозабора подру-слового типа.
В период, когда в реке транспортируется небольшое количество наносов, вода заби-рается из поверхностного потока. Во время паводков при большой мутности воды, а также в моменты пересыхания или перемерзания русла вода забирается из подруслово-го потока. Устройство таких водозаборов возможно на участках, имеющих достаточно водопроницаемые грунты мощностью 7-8 м. Их устраивают путем заполнения тран-шеи, разработанной по всей ширине долины реки, суглинком или забивки металличе-ского шпунта.
На небольших горных реках с постоянным током воды (при расходах в межень до 0,5-1,0 м3/с и максимальным до 200-300 м3/с) применяют различные водозаборные гидроузлы. К ним относятся водоприемники с забором воды через донную решетку, пло-тинные гидроузлы с карманом, гидроузлы с криволинейным каналом (карманом) и др.
Водозабор с донной решеткой простейшего типа представляет собой водосливной порог, перегораживающий русло и возвышающийся над дном реки. В порог врезана водоприемная галерея, перекрытая сверху решетками. Вода, пройдя решетку, поступа-ет в наклонную водоприемную галерею, откуда попадает в камеру с промывным уст-ройством. Из камеры она отводится к отстойнику, а затем водопотребителю.
Для донных водозаборов характерны: малое стеснение русла реки; возможность за-бора при всех ее горизонтах; беспрепятственный пропуск максимальных паводков, плавника и крупных донных наносов. К их недостаткам следует отнести: захват боль-шой части наносов в водопроводящий тракт; засоряемость и обледенение решеток; большие расходы воды на промывку камер и удаление наносов за пределы водозабор-ного узла; образование отмелей из наносных отложений перед водоприемником. Дон-ные водозаборы находят применение при расходах воды 0,1-8 м3/с.
Надежное водоснабжение из рек с постоянным током воды можно обеспечить путем устройства плотинных водозаборов, отличающихся разнообразием решений. Усовершен-ствовашая схема водозаборного сооружения представляет собой гидроузел, в котором помимо плотины имеется криволинейный канал. При движении воды по этому каналу на изгибе потока возникает поперечная циркуляция воды, которая способствует движению донных наносов, находящихся в потоке, к выпуклой части берега. Сброс наносов в ниж-ний бьеф осуществляется наносоулавливающими траншеями. Водоприемник располага-ют на вогнутой стороне этого канала за наносоулавливающими траншеями.
На предгорных участках рек с максимальным расходом более 300-500 м3/с может быть применена схема водозаборных сооружений (рис. б'.ВО), разработанная Союзводо-каналНИИпроект. Гидроузел обеспечивает пропуск внезапных паводковых вод, гаран-тирует водозабор в межень, исключает попадание в канал крупных фракций наносов. Защита водозабора от наносов осуществляется благодаря поперечной циркуляции потока. Циркуляция возбуждается путем бокового сброса воды через водосливную плотину. Узел водозаборных сооружений состоит из двух струенаправляющих дамб, водосливной плотины, промывного и водозаборного шлюзов и струенаправляющей дамбы в нижнем бьефе. Струенаправляющие дамбы в верхнем бьефе сжимают реку до устойчивой ширины и сопрягают сооружения гидроузла с берегом поймы реки. Водосливная плотина, имеющая криволинейное очертание в плане и прямой продольный уклон гребня, соответствующий уклону реки, предназначена для сброса максимальных расходов воды и возбуждения поперечной циркуляции потока. Струенаправляющая дамба в нижнем бьефе, примыкая к устью промывного шлюза, направляет поток в основное русло реки и защищает от размыва ее левый берег. Такие водозаборные узлы рассчитаны на забор воды до 5 м3/с. Размеры всех основных элементов водозабора в соответствии с требованиями СНиПа назначают в зависи-мости от допустимых скоростей входа воды. Воду от водозабора подают самотеком, либо с помощью насосной станции, включенной в его состав.
В зависимости от местных условий и требуемой степени обеспеченности водоподачи применяют дублирование водозабора с несколькими водоприемниками разного типа
или в систему сооружений включают резервные емкости, содержащие запас воды на время возможного перерыва в работе.
Для высокомутных водотоков существует закономерность суточного и часового из-менения содержания взвешенных частиц в десятки раз. В этих случаях для возможно-сти обеспечения работоспособности водозаборов и облегчения процесса очистки уст-раивают ковши и каналы на подходах к водоприемникам, которые играют роль отстой-ников и непрерывно восстанавливаются. В южных районах широко применяют водозаборы плавучего типа с тонкослойными модулями.
Забор воды в районах распространения вечномерзлых грунтов
Гидрологический режим поверхностных источников водоснабжения Севера и Востока России определяется распространением мерзлоты, малым годовым количеством осадков, низкими среднегодовыми температурами, длительным ледоставом, весенними разливами, летними паводками, тяжелым шуговым режимом, возникновением заторов льда, образованием наледей. Роль многих факторов, влияющих на формирование режима поверхностных источников, полностью не изучена. Качество воды в источниках также отличается большим разнообразием. Все это чрезвычайно осложняет проблему надежного обеспечения потребителей водой. Не все реки в одинаковой степени пригодны для водоснабжения. На крупных реках забор воды возможен в любое время года без осуществления каких-либо дополнительных мероприятий по регулированию стока. Из средних рек, не перемерзающих зимой, забор воды возможен без регулирования стока, но при выполнении некоторых дополнительных мероприятий. Реки, перемерзающие на отдельных участках или на всей протяженности, могут использоваться для водоснабжения, если сохраняются круглогодичные талики и предусматриваются меры по регулированию и восполнению запасов подрусловых вод. Использование малых рек, перемерзающих вместе с подстилающим аллювием, возможно лишь при регулировании стока. Большинство неперемерзающих рек имеет малые глубины под мощным ледяным покровом.
Для водоснабжения в районах мерзлоты могут использоваться специально создаваемые водохранилища с регулированием стока перемерзающих ручьев и рек; озера, как находящиеся в естественном состоянии, так и подпитываемые за счет летнего стока перемерзающих рек, а также углубленные озера.
Источники водоснабжения в условиях вечномерзлых грунтов должны удовлетво-рять ряду специфических требований: обеспечивать захват воды с максимальной температурой; допускать забор требуемых расходов воды при любых гидрологических режимах; позволять водоприем без сложных и дорогостоящих мероприятий по русло-регулированию; быть близко расположенными к потребителю; иметь запас воды, достаточный для водоснабжения с учетом потерь на льдообразование, испарение и т.д. Выбор источника производится на основе оценки всех факторов, определяющих условия водоснабжения. При прочих равных условиях, забор воды из природных поверхностных источников экономичнее создания водохранилищ на перемерзающих водотоках. Последнее, как правило, является вынужденным решением. Особенностью подачи воды является транспортирование ее при больших скоростях, чем в обычных условиях эксплуатации, ее подогрев в месте водозабора.
Результаты исследований режима поверхностных вод Севера и их запасов в настоящее время до конца не обобщены, что затрудняет выбор источника водоснабжения.
Относительно малое водопотребление населенных пунктов позволяет использовать подрусловые (над- и межмерзлотные) воды. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения в первую очередь используют подрусловые надмерзлотные воды, расположенные по долинам в виде разобшенных или сплошных бассейнов в пределах пойм перемерзающих рек.
Водохранилища используют при отсутствии или маломощности поверхностных и таликовых вод. При их использовании обеспечиваются высокие температуры воды (до 3-4°С) и упрощается забор воды. Однако их строительство очень дорого.
Для небольших поселков в маловодных районах в качестве источника воды исполь-зуют искусственно создаваемые запасы снега и льда. В Якутии и Магаданской области водоснабжение ряда населенных пунктов организуют из прудов-копаней вместимостью 300-800 тыс. м и глубиной 6-8 м. Летом в копани закачивают воду из рек, перемерзающих зимой. Их недостатком является малый полезный объем из-за потерь на льдо-образование.
Подмерзлотные воды в настоящее время используют мало из-за недостаточной их изученности, сложности защиты скважин от перемерзания, больших затрат на бурение. Подмерзлотные воды (пластовые, карстовые, трещинные) находятся на большой глубине (до 500 м и более).
При отсутствии источника, пригодного к использованию в естественном режиме, улучшения условий водозабора достигают регулированием стока, подпиткой озер водой из близлежащих источников, пополнением запасов подземных вод и др.
В условиях разнообразия забора вод типизация водозаборов затруднена. Существует большое разнообразие типов водозаборных сооружений, компоновочных схем и конструктивных решений водозаборов, а также мероприятий по обеспечению надежности водоприема. Водоприемники в условиях мерзлотных явлений должны обеспечивать защиту водоприемных устройств от шуги, донного льда, сора, от механического воздействия ледоходов, исключать перемерзания самотечных и сифонных линий, проходящих в береговой мерзлоте.
Водоприемники рекомендуется располагать в местах, где источники не промерзают или сохраняют непромерзающий подрусловый талик; грунты остаются талыми; не образуются наледи; русло устойчиво; отсутствует влияние сооружений и коммуникаций, способных вызывать образование наледей; вероятность изменения теплового и гидрологического режима источника мала; возможно осуществление забора несколькими способами.
Береговые сооружения водозаборов целесообразно располагать на пологих берегах, где мерзлотно-грунтовые условия более благоприятны.
Русловые и береговые водоприемники, используемые для забора воды из рек средних широт, в условиях мерзлоты зачастую разрушаются ледоходами, обмерзают, заносятся наносами. Надежность их работы повышают, используя вихревые камеры и фильтрующие обсыпки, размещая водоприемники под руслом, улучшая промывку, развивая фронт -водоприемника на уровне дна реки. Порог водоприемника заглубляют до дна или ниже дна реки с целью борьбы с шугой и забора воды при минимальных глубинах.
Забор воды из крупных рек со значительными колебаниями уровней может осуще-ствляться водозаборными сооружениями, оборудованными погружными насосами. Примером такого решения могут служить водозаборы с наклонным размещением насосов (рис. 6.81, а), построенные на реках Аляски и Канады
Водозаборные сооружения на реках с большими колебаниями уровня воды
1 - фнльтр; 2 - лед; 3 - максимальный уровень реки; 4 - напорный водовод; 5 - граница мерзлоты; 6 - погружной насос; 7 - поверхность дна; 8 - береговой колодец; 9 - рабочая часть галереи; 10 -трубопроводы к гидроэлеватору; 11,12 - фильтрующие дрены (галереи); 13 - водосборная камера
Примером другого решения являются водозаборы, в которых приемный колодец с погружными насосами размещают на затапливаемой большими водами площадке (рис. 6.81, б). При этом значительно удешевляется строительство и сокращаются объемы работ. При болыпих колебаниях уровней воды и малых количествах отбираемой воды (2-5 тыс. м3/сут) целесообразно устройство водозаборов без дорогостоящих береговых сооружений. К ним можно отнести водоприемник с гидроэлеваторной (водоструйной) установкой, размещенной в русловом водоприемнике или в подрусловой фильтрующей дрене (рис. 6.81, в), и водозабор с гидроэлеватором (эрлифтом), размещенным непосредственно в затапливаемом водоприемнике (рис. 6.81, г). Напорные трубопроводы этих водозаборов защищают от промерзания теплогидроизоляцией, греющим кабелем и др.
Воду из малых и перемерзающих рек можно забирать лишь при совместном заборе поверхностных и подрусловых вод. Для этих целей применяют фильтрующие и инфильтрационные водоприемники - галереи, дрены, фильтрующие траншеи. Виды их разнообразны, но общим является то, что они позволяют осуществлять прием воды летом - из открытых потоков, зимой - из подрусловых. Они находят наиболее широкое применение. Примеры комбинированных (инфильтрационно-фильтрующих) водоприемников приведены на рис. 6.82. Они обеспечивают защиту водозаборов от мусора, наносов и шуги. Гидравлический режим этих водоприемников отличается резко меняющимися параметрами поверхностных и подрусловых потоков. Методы расчета и проектирования их требуют дальнейшего совершенствования. Для исключения перемерзания водоприемников и водопроводящих систем производят их утепление и обогрев различными способами.
.Примеры водозабора из малых и перемерзающих рек
а и б - подрусловые галереи; в - фильтрующий колодец; г и д - фильтрующие дрены; 1 - дно реки; 2 - фильтр; 3 - конструкция галереи; 4 - коренные породы; 5 - граница мерзлоты; 6 - подкладка; 7 - шпунтовал стёна; 8 - дрены; 9 - подготовка; 10 - пригрузка камнем; 11- утепление колодца;
12 - горячая вода
Способы забора воды из озер и водохранилищ в районах мерзлоты относительно мало отличаются от применяемых в районах с умеренным климатом.
Водоприемные ковшы
Водоприемный ковш представляет собой искусственный залив, который образуется дамбой, вынесенной в русло реки, или специально открытой выемкой. Ковшы могут иметь верховой или низовой вход по течению реки. В отдельных случаях устраивают два входа в ковш – верховой и низовой.
Использование ковшей особенно эффективно на шугоносных реках. Малые скорости движения воды в ковше (порядка 5-15 см/с в среднем по сечению ковша) обусловливает более раннее образование ледяного покрова, что исключает возможность переохлаждения воды и образования глубинного льда.
Иногда при соответствующем заглублении дна и последующих очистках ковши могут быть использованы для увеличения глубины у места приема воды (Qвод /Qмин. реки < 0.25).
Бассейны водоприемных ковшей должны покрываться ледяным покровом на 2 –3 дня раньше речного потока и обладать длиной и скоростями течения, обеспечивающими всплывание к поверхности всех кристаллов ледяной взвеси, имеющей гидравлическую крупность wш >0.015-0.02 м/с.
Водоприемный ковш необходимо своевременно освобождать от отлагающихся в нем наносов. Ковш не должен изменять режим речного потока.
Устройство ковшей специально для отстаивания взвешенных наносов в отдельных случаях целесообразно, но требует особых обоснований.
Ковш следует располагать ниже слияния проток.
На шугоносных реках надежная защита водозабора от шуги достигается в результате применения ковша с низовым входом, частично или полностью выдвинутым в русло реки
Можно различать два основных характерных режима отбора – режим деления и режим водообмена.
Режим деления возникает при относительно больших количеств воды. При этом в реке ниже места отбора воды глубины и скорости течения уменьшаются, т.е. в русле реки образуется кривая спада.
Режим водообмена возникает при отборе из реки относительно малых количеств воды ( по сравнению с расходом воды в реке). При этом режиме на входе в ковш образуется система водоворотов, занимающих большую часть его ширины. Значительная часть воды, входящей в ковш, выходит из него обратно в русло реки. Создается застойная зона, в которой происходит как всплывание шуги, так и выпадение взвеси. Это обеспечивает защиту ковша от занесения в него наносов и шуги.
Интенсивность водообмена зависит от угла j, образуемого осью ковша с направлением течения реки; она будет тем больше, чем меньше уголj.
В качестве численного критерия для определения режима отбора Образовским предложено использовать величину отношения
М=J/Jр,
где J - средняя скорость движения воды в ковше;
Jр – скорость течения воды в реке
Для ковшей, врезанных в берег при угле j=135о, - режим водообмена при М£0.44
Режим деления при угле j=135о, - М³0.132
Гидравлический расчет ковша заключается в определении его основных размеров по заданному количеству забираемой воды Qв
При заданном заложении откосов ширину водоприемного ковша по дну находят по формуле
Вд = Qв / (hжJк- m (2hн+ hж)
Вд принимается не меньше (5-8) м, необходимой для прохода снаряда для очистки ковша.
Полную длину водоприемного ковша, заглубленного в берег, вычисляют по формуле
L= lв +lш+lр
lв – длина входной части ковша, охватываемой водоворотом на входе в засоряющейся шугой еще в начале шугохода
lш – длина участка ковша, на котором откладываются взвесь и шуга
lр – длина рабочей части ковша, на которой всплывает все скопления кристаллов льда, имеющих гидравлическую крупность wш³0.015-0.02 м/с
Длину входной части lв водоприемного ковша приближенно определяют по формуле
lв = (1-1,5) Вв
Вв – ширина входа ковша по урезу воды
Длину отложений шуги в ковше при малых водоотборах lш принимают равной
5-10 м - для ковша с низовым входом
15-20 м - для ковша, заглубленного в берег
20-35 м - для ковша с верховым входом, полностью или частично выдвинутым в русло реки.
Для больших водоотборов приведенные значения необходимо увеличить в 1.25 – 1,5 раз.
Для ковшей, заглубленных в берег
величина водоотбора Qвпр = 0.04 ВвН Jа= Qв / (hжJк- m (2hн+ hж)
Для ковшей с низовым входом, выдвинутым в русло на величину Вк
Qвпр = 0.137 ВвН Jа
Вв – ширина входной части ковша по урезу воды
Jа – средняя скорость течения в прибрежной зоне речного потока
Н – глубина на входе в ковш
Вк – ширина водоворота, возникающая ниже ковша
Длина рабочей части ковша lр
lр = 28.7( Qв – bн)
Qв – расход воды забираемый из ковша
wг = 0.015-0.02 м/с – гидравлическая крупность мелких скоплений кристаллов
Начальная ширина транзитной струи в ковше
bн = Qв/ (НJв)
Jв – скорость входа в ковш
при малых заборах Jв = (0.4-0.6) Jа, при больших заборах воды - Jв = (0.6-0.9) Jа,
Водозаборные сооружения с водоприемными ковшами
Водоприемным ковшом называют специально обустроенный залив (канал), предназначенный для уменьшения скорости течения воды в нем, в конце которого располагают береговое водозаборное сооружение, как правило, совмещенного типа (рис. 6.45).
Водоприемные ковши предназначены для защиты водозабора от шуголедовых помех при заборе больших расходов воды из рек с тяжелыми шуголедовыми условиями. Ковш может также применяться для увеличения относительного водоотбора из реки, создания необходимых глубин у места приема воды и предварительного частичного осветления воды от взвешенных наносов.
Ковши бывают полностью или частично выдвинутыми в русло или заглубленными в берег, их различают по направлению втекания воды и по конструктивным особенностям (с самопромывающимся входом, с регулятором, со струенаправляющей стенкой и другими устройствами). Ковш следует располагать на устойчивом, желательно однорусловом глубоководном участке реки, где не наблюдаются русловые или береговые шугозажоры.
Вследствие малых скоростей течения воды в ковше (5-15 см/с) ледяной покров в ковше образуется на 2-3 сут ранее, чем в реке. Ледяной покров существенно уменьшает отдачу теплоты в атмосферу с поверхности воды и обеспечивает поддержание нулевой температуры воды на границе ее контакта с нижней поверхностью льда в ковше. Вследствие этого поступающая из реки в ковш переохлажденная вода с включениями кристаллов льда теряет переохлаждение за счет выделяющейся теплоты кристаллизации, а кристаллы льда всплывают к поверхности. Поверхностная шуга не должна поступать в ковш, так как его объем не рассчитан для отстаивания и накопления поверхностной шуги. У ковша должны быть обеспечены условия для транзита шуги по руслу, чтобы входная часть ковша не оказалась изолированной от реки шугозажором.
Водоприемный ковш с низовым входом, частично выдвинутый в русло реки (рис. 6.72, а) применяют на реках, для которых не характерны образование шугозажоров или особо тяжелые условия весеннего ледохода.
К головной части незаливаемой речной дамбы 1 примыкает заливаемая в половодье верховая шпора 2, расположенная под углом около 135° к направлению течения воды в реке. Переливающийся через гребень шпоры слой воды формирует винтовое течение
Рис. Водоприемный ковш
а- с наносозащитной шпорой; 6- с самопромывающимся входом; 1 - наносозашитная шпора; 2 - насосная станция; 3 - низовая дамба незатопляемая; 4 - верховая дамба затопляемая в половодья; 5 - регулятор
воды в этом месте, размывающее отложение наносов у входа в ковш, Гребень шпоры не должен затапливаться в периоды шугохода.
Водоприемный ковш на рис. 6.72, 6 предназначен для поддержания у входа в него увеличенной глубины воды. В этом ковше к незаливаемой верховой дамбе / примыкает затапливаемая в половодье дамба 4, формирующая винтовое течение на участке ковша между этой дамбой и незатопляемой нтаовой дамбой 3.
Гидравлические расчеты ковшей изложены в трудах А.С. Образовского. Расчетами определяют основные размеры ковша; при этом длину ковша находят из условия отстаивания в ковше ледяной взвеси, а скорость течения воды в ковше (5-15 см/с) - в зависимости от скорости течения воды на расположенном выше перекате (0,6-1,5 м/с). Сечение ковша и ширину его по дну определяют по скорости течения воды в нем при минимальном уровне воды в период шугохода с учетом льда и наносов в ковше; при этом ширина ковша не должна быть менее ширины (5-8 м), обеспечивающей передвижение по ковшу земснаряда для очистки ковша от наносов. Ширину гребней дамб принимают 4-5 м, ширину берм 1,5-2 м, если они не предназначены для проезда машин и экскаваторов.
На шугоносных реках с достаточными глубинами отбор расходов воды до 2-3 м3/с возможен с использованием русловых затопленных водоприемников; с недостаточными глубинами применяют ковши при & > 0,5 м3/с. При этом следует учитывать, что в периоды минимального стока относительный водоотбор в ковш из открытого русла может быть в 2-3 раза больше, чем в водоприемники других типов. При заборе в ковш больших расходов воды желателен подвод к ковшу отработавшей теплой воды. Проектированию водоприемных ковшей часто предшествует проведение гидравлических исследований на моделях.
Водохранилищные водозаборные сооружения
Многие реки в настоящее время превращены в каскады водохранилищ комплексного назначения. При проектировании водозаборов из водохранилищ необходим учет волнения и течений, ими возбуждаемых, движения наносов и переформирования побережья, особенностей шуголедовых явлений и биологических факторов.
Основным течением в водохранилище является транзитное. Структура его достаточно сложная, обусловленная изменением течений вследствие суточного и недельного регулирования мощности ГЭС, а также различной шероховатостью русла и пойм, меньшими глубинами воды на поймах. Транзитное течение сопровождается циркуляционными течениями на поймах, в бухтах, заливах и других местах. Структура этих течений может еще более усложниться в летний период, когда плотность верхних слоев уменьшается при их нагреве, а транзитные и циркуляционные течения могут стать плотностными, размещаясь в придонных более холодных и плотных слоях воды (стратифицированные течения воды).
Стратификация воды характеризуется температурным скачком на глубине 8-10 м. Забор более холодной воды для тепловых электростанций позволяет уменьшить расход забираемой воды и увеличить выработку энергии. Такой водозабор именуют глубинным или селективным; для его осуществления применяют водоприемники специальных конструкций, в том числе водоприемники с большой длиной и переменной высотой водоприемных отверстий (для одинакового отбора воды по длине водоприемного «фронта»), водоприемники с горизонтальными козырьками над водоприемными отверстиями и др.
Волнение в водохранилище приводит к образованию ветроволнового течения, которое накладывается на уже перечисленные течения. Кроме того, в прибойной зоне при косом подходе волн к берегу возникает вдольбереговое течение (рис. 6.73, а). При разрушении волн на мелководье и переохлаждении воды в предледоставный период возможно образование кристаллов льда с включениями песчаных частиц из взвешенных волнением наносов. Вдоль береговые течения с облаками из утяжеленной песчаными частицами шуги могут следовать за искривлениями линии берега (рис. 6.73, 6), но при резком искривлении берега могут отклониться и вынести шугу в глубоководную часть водохранилища (рис. 6.73, а и в), где отмечались случаи закупорки такой шугой отверстий глубоко расположенных водоприемников (слоев внутриводного льда до 7 м). На рис. 6.73, г изображена одна из схем управления вдольбереговым течением с помощью криволинейной струенаправляющей дамбы. Ориентировочно можно считать, что разрушение волн происходит на глубине, называемой критической и равной 1,5-2,5 высоты волны, и что в зоне побережья с меньшими глубинами волновое воздействие на дно особенно интенсивно (последнее необходимо учитывать при выборе места расположения водоприемника). При нагоне и подъеме воды у берега наблюдается градиентное течение у дна в сторону водоема; при сгоне - течение у дна из водохранилища в сторону берега. Отмечены случаи закупорки водоприемных отверстий водоприемников, располагавшихся на глубине около 16 м и почти 30 м при ветре и волнении, вызвавших разрушение тонкого ледяного покрова в водохранилище, переохлаждение воды и образование внутриводного льда. Шуга ветром была перенесена с акватории водохранилища к наветренному берегу и водолазы при погружении в воду для очистки решеток от шугольда обнаружили скопления шуги на всей глубине их погружения. Волнение и вдольбереговые течения приводят к размыву мысов и заносу бухт. На отмелях берегах выравнивание береговой линии происходит за счет аккумуляции наносов. На приглубых берегах контур берега может стать стабильным только после образования пологого подводного склона и пляжа достаточной ширины для гашения энергии волн. Переработка берегов водохранилищ - процесс длительный, требующий внимательного изучения и учета при проектировании водозаборных сооружений. Н| рис. 6.74 показано расположение водозаборного сооружения островного типа за пределами зоны переработки берега. Водохранилище является отстойником значительных размеров, вследствие чего мутность воды в нем, как правило, меньше мутности в реке. Но в прибрежной зоне вследствие взмучивания отложений при волнении она может быть значительной; мутность уменьшается при удалении от зоны разрушения волн, но при длительном и сильном волнении она остается значительной даже на расстоянии 2-3 км.
Замедление стока в водохранилищах способствует развитию в них различных организмов, в том числе фитопланктона, который в период прогревания воды вызывает ее «цветение». При штилевой погоде фитопланктон концентрируется в верхнем слое воды. Большая часть планктона состоит из сине-зеленых водорослей. При разложении планктона отмечается неприятный специфический запах. В водохранилищах на реках Днепр, Дон, Волга эксплуатация водозаборных сооружений осложняется вследствие обрастания решеток, сеток и водоводов ракушкой и моллюсками дрейсены.
На водохранилищах возникают особые условия для смешения и распространения канализационных сточных вод, загрязнения ими водоема и его самоочищения; загрязнения могут распространяться в обе стороны от места их выпуска (даже при глубинном выпуске независимо от расхода сточных вод).
Выбор типа водозаборных сооружений определяется топографическими, гидрологическими, геологическими и гидрогеологическими, а также санитарными условиями, которые зависят от места расположения водозабора в приплотинной, средней зоне водохранилища или в его верховьях, в уширенной части водохранилища или в узком проливе, а также от климатических данных.
Приплотинные водозаборные сооружения можно совместить с башней донного водоспуска или с сооружениями водосброса, водоприемник может находиться в теле бетонной плотины. При строительстве водозабора в верховьях водохранилища необходимо учитывать отложение наносов и возможность переформирования ложа водотока. Водозаборные сооружения комбинированного типа состоят из береговых сооружений совмещенного типа для приема воды при высоких уровнях воды в водохранилище и дополнительно затопленных водоприемников, вынесенных в водохранилище и предназначенных для приема воды при низких уровнях. При расположении водозабора в средней части водохранилища применяют рассмотренные выше речные водозаборные сооружения всех типов: раздельного и совмещенного (в составе затопленного водоприемника, самотечных и сифонных водоводов, берегового сеточного колодца и насосной станции, отдельно стоящей или совмещенной с сеточным отделением); комбинированного (с береговым и глубинным приемом воды); берегового с водоприемным ковшом или подводящим каналом, а также островного (незатопляемый водоприемник, расположенный в акватории водохранилища, совмещают с насосной станцией). Водозаборное сооружение последнего типа характеризуется сложностью строительства, но и большей бесперебойностью подачи воды, позволяя осуществлять различные эксплуатационные мероприятия. При эксплуатации берегового водозабора осложнения могут возникнуть вследствие отложений наносов, транспортируемых вдольбереговыми течениями, и нагона к водозабору волнением и ветром планктона, сора, шуги, битого льда, а также нагромождения льда в период ледохода. На рис. 6.75 изображены сооружения башенного водосброса и донного водовыпуска водохранилища, совмещенные с водозабором. Водозаборное сооружение (рис. 6.76) малой пропускной способности располагается на берегу водохранилища и состоит из двух затопленных водоприемников, самотечных водоводов и береговой насосной станции, совмещенной с сеточным отделением. Водоприемники располагаются в 90 и 1 10 м от уреза воды при нормальном подпорном уровне (НПУ) на глубине 11 и 12 м и имеют порог водоприемных отверстий высотой 2,5 м над дном (высота гряд наносов до 2 м). Водоприемники с круговым приемом воды, бетонные в металлических кожухах, с плоскими рыбозащитными сетками из нержавеющей стали с ячейками 5x5 мм при скорости течения воды в ячейках 0,05 м/с. Промыв РЗУ предусмотрен обратным током воды и импульсный. Для борьбы с дрейсеной к водоприемникам подведена хлорная вода. Верхняя часть водоприемника с круговым втеканием воды (рис. 6.77) съемная, восьмигранной формы в плане, разделена перегородками на восемь отсеков, предупреждающих сбой струй и неравномерность втекания воды в восемь водоприемных отверстий. Рыбозащитные сетки съемные с козырьками; промыв сеток - обратным током воды. Заглубление водоприемных отверстий на 12 м от НПУ, т.е. ниже зоны ветроволнового перемешивания воды. Такое заглубление будет способствовать забору воды в летнее время и придонных слоев воды без планктона и рыбной молоди, а в осенний период без шуги и снежуры. Для забора вода при НПУ и при сработке водохранилища иногда применяют также двухступенчатые водозаборные сооружения, осуществляемые в одном блоке или в виде двух водозаборных сооружений, одно из которых подает воду во второе при низких уровнях воды. Водозаборные сооружения на озерах устраивают аналогично водозаборам на водохранилищах. Следует отметить, что озера бывают мелководными (например, Арал) и глубоководными (например, Байкал). На мелководных озерах водозаборные сооружения устраивают по схеме с самотечными линиями; на глубоководных с выходом скальных пород - чаще по схеме берегового водозабора.
Дата добавления: 2016-02-24; просмотров: 6068;