|
Водозаборы руслового типа
применяют при пологих береге и дне реки, когда требуемые для забора воды
глубины находятся на большом расстоянии от берега. Схема компоновки насосной
станции с водоприемным сооружением может быть раздельной или совмещенной.
Степень совмещения водоприемника и насосной станции зависит от тех же причин,
что и для береговых водозаборов.
Русловые водозаборные сооружения ( VI.6) имеют один или
несколько водоприемников /, расположенных в водоисточнике на некотором
расстоянии от берега. Водоприемники соединяются с береговым сеточным колодцем
7, оборудованным сетками для процеживания воды, самотечными линиями 2,
сифонным трубопроводом 4 или всасывающими водоводами. Из берегового колодца
вода насосами, расположенными в насосной станции 5, по напорным водоводам 6
подается к месту дальнейшего ее потребления. Водозаборные сооружения
оборудуются камерой переключения и напорными трубопроводами 8 для возможности
подачи воды для промывки водоприемников и самотечных линий обратным током
воды. На водозаборах I и II категорий могут предусматриваться системы подачи
горячей воды, воздуха, хлора или медного купороса для предотвращения
закупорки решеток водоприемника шугой и обрастания креплений берегов откоса
3. В водозаборных сооружениях III категории береговой водоприемный колодец
может отсутствовать. В этом случае всасывающие трубопроводы насосов напрямую
соединяют с водоприемниками. Строительство и эксплуатация русловых
водозаборных сооружений сложнее, чем береговых, а надежность в работе меньше,
так как водоприемник и расположенные в нем решетки труднодоступны для осмотра
и очистки. Самотечные или сифонные линии могут в процессе эксплуатации
заиливаться, забиваться шугой и засоряться. Сооружения этого типа используют
при подаче малых и средних расходов.
Использование сифонных трубопроводов позволяет
уменьшить глубину укладки самотечных линий. Их допускается применять в
водозаборных сооружениях II и III категорий, а также в условиях, когда по
геологическим и гидрогеологическим условиям прокладка самотечных водоводов
затруднена.
Одним из ответственных элементов русловых водозаборов
является водоприемник, обеспечивающий надежный прием воды, а также защиту
концов самотечных, сифонных и всасывающих водоводов. Русловые водоприемники в
зависимости от категории водоподачи и условий забора воды подразделяются на
затопленные, затапливаемые высокими водами, незатапливаемые.
В системах хозяйственно-питьевого и производственного
водоснабжения наиболее широко применяют затопленью водоприемники, имеющие
невысокую стоимость. Однако невозможность осмотра и очистки сороудержива-
ющих решеток водоприемных отверстий при высоком уровне воды, шуго- и ледоходе
делают их недостаточно надежными для обеспечения бесперебойного снабжения
водой потребителей. Их необходимо оборудовать средствами для наблюдения за их
работой и состоянием, для промывки сороудерживающих решеток и борьбы с
обледенением и обрастанием, а также средствами защиты рыб от травмирования и
попадания ее молодй в водоприемник.
Форма, конструкция и расположение водоприемников должны
быть такими, чтобы исключались заметные нарушения в движении водного потока и
донных наносов, а также попадание в них наносов, шуги, снежуры и сора.
По конструкции затопленные водоприемники делятся на
незащищенные (деревянные, стальные, тонкостенные железобетонные) и на
защищенные, выполняемые из бетона и железобетона. Водоприемники располагают,
как правило, ниже минимального расчетного уровня воды не менее чем на 0,3 м и на 0,2 м ниже нижней кромки льда.
На реках, с легкими условиями забора воды применяют
незащищенные водоприемники; на судоходных и лесосплавных водоемах и реках со
сложными условиями ледохода — защищенные водоприемники.
Ниже приводятся некоторые типы затопленных раструбных
водоприемников. Для легких условий при расходах воды в реке до 0,2 м3/с
используют незащищенные свайные водоприемники ( VI.7, а) с боковым приемом
воды. Их устанавливают на сваях таким образом, чтобы самотечные линии были
заглублены не менее чем на 0,5 м до верха трубы, а перед сороудерживающими
решетками был порог необходимой высоты.
К незащищенным относятся стальные трубчатые водоприемники
( VI.7, в, е) с производительностью до 0,5 м3/с, которые просты в
изготовлении. Они применяются на реках с изменяющимся руслом. Прием воды в
них осуществляется через приемный раструб.
На небольших реках с малыми глубинами при
производительности водозабора до 1 м3/с могут применяться деревянные ряжевые
водоприемники. Они имеют простую конструкцию, недороги и выполняются с
встроенным в ряж раструбом с боковым приемом воды ( VI.7,б). Они могут быть
также фильтрующими ( VI.7, д), если вода фильтруется через каменную загрузку
ряжа. В последнем случае (по сравнению со всеми ранее рассмотренными
водоприемниками) не требуются дополнительные меры по рыбозащите и защите от
шуги. Однако эти водоприемники подвержены засорению и заиливанию.
На небольших лесосплавных реках с легкими и средними природными
условиями при производительности водозабора до I м3/с используют защищенные
бетонные раструбные водоприемники с боковым приемом воды. На берегу,
отделенном от источника перемычкой, сваривают металлический ( VI.7, г) или
бетонируют железобетонный ( VI.7, ж) понтон с встроенным раструбом. Понтон с
помощью якорей устанавливают на плаву над котлованом. Затем его затапливают,
а просвет между стенками понтона и раструба бетонируют. Концы раструбов
присоединяют к самотечным линиям, используя муфты.
Круглые сборные и монолитные железобетонные водоприемники
с потолочным приемом воды ( VI.7, и) малой и средней производительности
применяют на реках с легкими и средними природными условиями, а также на
судоходных и лесосплавных реках.
На водоемах, в которых отсутствуют постоянные течения,
могут применяться колпачковые сифонные водоприемники ( VI.7,3). Они создают
малые скорости втекания, хорошо промываются. Нависающий козырек водоприемника
обеспечивает прием воды из нижних слоев и препятствует попаданию в него рыбной
молоди, а также облегчает его работу при поверхностном движении шуги. При
низких уровнях воды водоприемник работает как сифон, что позволяет
использовать его на водоемах малой глубины. Применение указанных
водоприемников для забора средних и больших количеств воды нецелесообразно,
так как приводит к необходимости создания водоприемных отверстий с большой
площадью их поверхности, что делает их чрезвычайно громоздкими.
Для приема больших количеств воды применяют водоприемники
с вихревой камерой и щелевые. Они обеспечивают равномерный забор воды в
отдельные панели водоприемных отверстий, а также равномерный промыв всей
поверхности сороудерживающих решеток. Их производительность составляет
0,7—1,0 м3/с на одну секцию.
Вихревые водоприемники бывают двух типов — с закрытой и
открытой камерой. Закрытая вихревая камера { VI.8) представляет собой
вихревой коллектор 1, расположенный за водоприемными отверстиями 3 и имеющий
продольную входную щель 2 переменного сечения по длине. Вихревая камера
располагается в бетонном оголовке 4. Коллектор имеет переменное сечение по
длине и обслуживает несколько панелей водоприемных отверстий.
Водоприемник с открытой вихревой камерой ( VI.9) имеет
пирамидальный лоток б, размещенный под порогом водоприемных отверстий 2 за их
сороудержива- ющими решетками. В этом случае вихревая камера в поперечном
сечении не имеет ограничивающей стенки над уровнем порога. Это и позволило
назвать камеру открытой. Отвод воды из вихревой камеры в самотечный
трубопровод 1 происходит через вихревой патрубок 4 под уровнем порога
водоприемных отверстий. Эти водоприемники бывают с односторонними ( VI.9, б)
и двухсторонним ( VI.9, а) отводами воды. На концах самотечных линий
устанавливают заглушки 3. Водоприемник указанного типа может иметь
фильтрующую загрузку. Это позволяет применять его на реках с тяжелыми шу-
голедовыми условиями и не предусматривать специальных устройств по
рыбозащите.
Открытые вихревые камеры характеризуются некоторой
неравномерностью удельных расходов воды по длине и в этом отношении уступают
закрытым камерам. Однако благодаря простоте конструкции они получили широкое
применение.
Основные размеры вихревых камер устанавливают по средним
скоростям течения воды в камере и ее входных отверстиях. Наибольшие скорости
течения в конце вихревой камеры назначают меньше скорости движения воды в
примыкающем к ней самотечном трубопроводе, обычно в пределах 0,75—1,0 м/с —
для закрытых камер и менее 0,75 м/с — для открытых От этих значений скорости
зависит наибольший поперечный размер вихревой камеры. Длину вихревой камеры
предусматривают в пределах 6—10 диаметров в месте максимального их значения.
Вихревая камера имеет уменьшающееся поперечное сечение к торцу, которое
изменяется по линейному закону. Диаметр торцового сечения в трубчатой камере
принимается равным или большим 0,6 максимального его значения.
Площадь входной щели определяют по средней скорости
втекания в нее воды, которая близка к скорости в самотечном трубопроводе.
Для забора очень больших количеств воды, измеряемых
десятками кубических метров в секунду, применяют щелевой затопленный
водоприемник ( VI.10). Он представляет собой стальную трубу или
железобетонную галерею переменной высоты, которая уменьшается по пути к месту
втекания воды в самотечную линию.
В затапливаемых высокими водами водоприемниках ( VI. 11) в
отличие от описанных ранее при минимальных и меженных уровнях имеется доступ
к соро- удерживающим решеткам и рыбозащитным устройствам. Однако они
затрудняют использование реки для судоходства и лесосплава, могут приводить к
переформированию гидравлического режима реки. Поэтому они не находят широкого
применения в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения, базирующихся на
реках.
Незатапливаемые русловые водоприемники ( VI. 12)
применяют в водозаборах средней и большой производительности с целью
обеспечения высокой надежности подачи воды в тяжелых природных условиях. Они
.удобны в эксплуатации, но очень дороги. Такие водоприемники состоят из
нескольких независимых друготдру-
га секций с расположением водоприемных отверстий в
несколько ярусов.
Самотечные и сифонные линии русловых водозаборов
соединяют водоприемники с береговыми сеточными колодцами. Для обеспечения
надежной работы водозаборного сооружения их число принимают равным числу
секций водоприемника, но не менее двух. Самотечные линии имеют отметки ниже
отметок минимального уровня воды в источнике. Сифонные линии при минимальных
уровнях воды могут работать под вакуумом.
Самотечные линии прокладывают в плане без резких
поворотов, сужений и расширений, которые вызывают отложение наносов, сора и
шуги, затрудняющих их очистку, и с постоянным уклоном не менее 0,005° в
сторону движения воды при промывке. В зависимости от метода проведения работ
по укладке водоводы устраивают из стальных, чугунных, железобетонных и
пластмассовых труб. Металлические трубы должны быть покрыты снаружи
антикоррозионной изоляцией, а внутри — соответствующими покрытиями,
препятствующими коррозии. Вследствие внутреннего зарастания пропускная
способность самотечных водоводов может резко снижаться, поэтому для этих
водоводов целесообразно использовать полимерные материалы. Водоводы
прокладывают в траншее на глубине не менее 0,5 м до верха с тем, чтобы они не были подмыты потоком воды и повреждены якорями судов и плотов.
Сверху траншеи, в которых уложены трубопроводы, засыпают каменной наброской
или укрывают железобетонными плитами. В береговой колодец самотечные линии
вводят через сальник с противофильтра- ционными диафрагмами. На берегу их
укладывают ниже глубины промерзания грунта.
Диаметры самотечных и сифонных водоводов определяют по
расходу в одной секции водоприемника при нормальном эксплуатационном режиме.
Кроме того, проверяют их пропускную способность при аварийном режиме.
В процессе эксплуатации самотечные и сифонные линии, а
также сороудерживающие решетки затопленных водоприемников засоряются.
Промывка решеток от сора и глубинной шуги осуществляется, как правило,
обратным током воды. Для этого на водозаборах предусматривают присоединение
самотечных и сифонных водоводов к напорным водоводам насосной станции и
возможность включения в работу резервных насосов на период промывки (см.
VI.6) при некотором снижении подачи воды потребителю. Для промывки решеток и
сеток водоприемника, как правило, требуются меньшие расходы воды, чем для
промывки водоводов от насосов. По данным исследований ВНИИГ им. Б. Е.
Веденеева и ВНИИ ВОДГЕО, для промывки сороудерживающих решеток, фильтров и
рыбозащитных кассет водоприемников необходим расход воды, равный (0,5—2) QB)
где QB — расход воды, забираемый через водоприемник при нормальном режиме
водопотребления. При сильном засорении
сеток и решеток целесообразно применение импульсного
промыва, предложенного А. С. Образовским, или комбинированное использование
промывки обратным током воды и импульсами обратных волн давления.
Импульсный промыв ( VI.13) предполагает, что колебания
массы воды, находящейся в самотечной трубе и в установленной на ней перед
задвижкой колонне, вызываются с помощью срыва вакуума, который ранее был
создан в колонне вакуум-насосами. Волновой импульс действует с равной силой
на всю площадь водоприемного отверстия и освобождает его от шуги и сора
независимо от степени загрязнения.- Это является главным преимуществом
импульсной промывки перед другими способами.
Основой расчета импульсной промывки является определение
характеристик режима колебания масс воды в колонне. Для упрощения этих
расчетов существуют специальные графики.
Для обеспечения эффективности импульсной промывки
требуется практически совершенная герметичность всего водопроводящего тракта,
расположенного между колонной и водоприемными отверстиями. Этот вид промывки
недостаточно эффективен для промыва горизонтальных отверстий, принимающих
воду сверху. В этом случае используется гидропневматический способ промыва с
помощью подачи в водный поток сжатого воздуха в количестве 15—25 л/(с-м2).
Промыв самотечных водоводов от отложившихся в них наносов
в основном осуществляется прямым током воды путем увеличения скоростей ее
движения в трубах в результате форсированного режима работы насосов и
поочередного отключения водоводов.
Для борьбы с обрастаниями применяют следующие способы:
покраска внутренней поверхности труб специальными красками, промывка горячей
водой, хлорирование воды, электрохимический метод.
Береговые сеточные колодцы устраивают во всех водозаборных
сооружениях, если существует необходимость установки сеток для процеживания
воды с целью защиты насосов от закупорки сором и обеспечения повышенной
степени ее очистки. В водоприемные камеры вода поступает по самотечным или
сифонным трубопроводам. Для этого водоприемные камеры устраивают
заглубленными. Насосы с сеточными колодцами соединяют всасывающими
трубопроводами. Наличие в схеме водозабора колодца с сеткой позволяет
сократить длину всасывающих трубопроводов насосов, вследствие чего улучшается
работа насосов в период пуска и остановки. Колодец, как правило, располагают
так, чтобы передняя его стенка размещалась на незатапливаемой отметке. Вокруг
колодца устраивают обсыпку шириной 4—6 м. Размеры колодца определяют из
условия компоновки оборудования, при этом объем каждой секции колодца должен
быть достаточен для пуска насосов. Он принимается не менее 30-кратного
секундного расхода воды, забираемой из секции одним насосом при минимальном
расчетном уровне. Над колодцем устраивают павильон, создающий нормальные
температурные условия работы оборудования в зимний период. Водоприемный
колодец раздельного руслового водозаборного сооружения производительностью до
1 м3/с показан на VI.14. Он оборудован плоскими съемными сетками,
разделяющими каждую секцию колодца на сеточную камеру и камеру всасывающих
труб.
речной водозабор, разработанный Союзводоканалпроектом,
производительностью 3—4,5 м3/с для хозяйственно-питьевого и производственного
водоснабжения. Сеточное отделение сблокировано с насосной станцией I подъема
и электроподстанцией. В подземной части располагаются водоприемные 1 и
сеточные 2 отделения и машинный зал 3. Вода в водоприемную камеру поступает
по самотечным трубопроводам 4, оборудованным задвижками 5 и трубопроводами
для обратной промывки 6. Первое и второе отделения разделяет стенка с
вмонтированными в нее вращающимися сетками 7. В машинном зале установлены
горизонтальные насосы с электродвигателями 8, а также дренажный насос 9. В
наземной части находятся помещение приводных механизмов, сеток,
электроподстанция и бытовые помещения. Подземная часть может иметь глубину
12— 20 м, что определяется колебаниями уровней воды в источнике.
Предусмотрена автоматическая работа станции при контроле с диспетчерского
пункта.
Новым техническим решением русловых водозаборных
сооружений служит разработанный Союзводоканалпроектом тип сооружений с
погружными осевыми электронасосами ( VI.16). Они могут забирать воду при
различных колебаниях уровней воды в источнике, не требуя при этом
дополнительного заглубления. Водоприемник включает фильтр из
галечно-щебеночной смеси (в целях рыбозащиты), пройдя который вода поступает
в горизонтально расположенный участок трубы, подающей воду к береговому
колодцу. В наклонной части трубопровода установлен погружной осевой насос,
который подает поступившую из реки воду по напорной трубе, уложенной в
основной трубе, играющей роль обсадной. Водозабор рассчитан на
производительность 0,2—1 м3/с при амплитуде колебаний в реке 6—14 м.
схема водозабора совмещенного типа производительностью
0,2—1,0 м3/с для амплитуды колебаний уровней 6—14 м. Воду от водоприемника
подают по самотечно-сифонным линиям. Водозабор оборудован погружными насосами
ЭЦВ и плоскими сетками.
При значительных колебаниях воды в источнике и достаточно
пологом береге возможно использование комбинированных водозаборов. В состав
комбинированного водозабора входят русловой затопленный водоприемник и
водоприемные окна, размещаемые на передней стенке берегового колодца.
Русловой водоприемник используют в течение всего года, а
береговой — при высоких уровнях воды в реке, когда обслуживание руслового
водоприемника затруднено, а в наиболее глубокой части русла передвигается
основная масса донных и крупных взвешенных наносов.
|
