4. Водозаборы из поверхностных источников

Водозаборные сооружения из поверхностных источников пред­ назначаются для забора воды и обеспечения транспортирования ее потребителям в расчетных количествах и нормативного качества.

Водозаборы могут возводиться на реках, искусственных или природных водоемах и обеспечивать ненарушение экологической системы, гарантировать сохранность расхода воды в источнике после ее забора.

Классификация водозаборов:

-по виду источника из водотоков - рек, каналов: из водоемов - водохранилищ, озер, морей;

-по нуждам потребителей: питьевого, хозяйственного, про­ мышленного, сельскохозяйственного, теплоэнергетического назна­ чения;

-по категории обеспечения подачи воды;

-по компоновке основных составляющих элементов водоза­ бора: компактные или раздельно расположенные;

-по месту расположения водоприемника: береговые насосные станции с самотечными или сифонными водоводами и вынесен­ ным водоприемником в водоисточник;

-по способу приема воды в водоприемник;

-по положению водоприемника: незатопленный, временно незатопляемый, затопленный;

-по материалу и конструктивным решениям водоприемника;

-по характеру подвижности: стационарные или передвижные, плавучие или фуникулерные;

-по срокам эксплуатации: временные или постоянные.

По обеспеченности подачи воды потребителям водозаборы подразделяются на три категории:

-первая категория - допускается снижение подачи воды на 30 % от расчетного расхода в течение 3 сут или перерыв в подаче воды не более 10 мин. Обеспеченность минимальных расходов воды потребителю должна составлять 95 %, от рас­ четных уровней воды в источнике при его минимальном значе­ нии, равном 97 %;

-вторая категория - допускается снижение подачи воды на 30 % от расчетного расхода в течение 10 сут или перерыв в подаче

воды не более 6 ч. Обеспеченность минимальных расходов воды потребителю должна составлять 90 % от расчетного уровня воды

висточнике при его минимальном значении, равном 95 %;

-третья категория - снижение подачи воды не должно превы­ шать 15 сут или допустим перерыв в подаче воды не более 24 ч. Обеспечение минимальных расходов воды потребителю должно составлять 85 % от расчетного уровня воды в источнике при его минимальном значении, равном 90 %.

Класс водозаборных сооружений устанавливается в зависимо­ сти от категории обеспечения водой потребителей в соответствии с действующими требованиями СНиПа, а также требованиями надзорных служб.

Надежность водозабора зависит от местных условий и может быть легкой, средней, тяжелой и очень тяжелой.

Особое значение занимает вопрос характеристик условий забора воды: мутность воды, устойчивость береговой черты и дна водоема или потока; ледовая обстановка в период ледохо­ да и ледостава, наличие шуги и плавающего льда; темпера­ турный режим воды в летний период и наличие других факто­ ров (судоходство, лесосплав, плавающий сор и т.д.).

Тип и компоновка водозабора должны отвечать следующим условиям:

-тип водозабора обязан обеспечивать потребителя расчет­ ным количеством воды бесперебойно;

-защищать водозаборные устройства и подающие агрегаты

от попадания в него сора, планктона и т.п.;

-обеспечивать сохранность и непопадание в водозабор рыб и других видов животных;

-водозабор должен быть прочной, долговечной и рассчи­ танной на пропуск паводковых вод на расчетный период конст­

рукцией; - водоприемные устройства должны сохранять работоспособ­

ность и обеспечивать потребителя водой при снижении глубин или расходов в водоисточнике, образовании шуги, внутриводного льда, сора, коряг, наносов, при влиянии судоходства, лесосплава, при раз­ витии в водоеме планктона, ракушек, водорослей и т.д.

4.1. Водоприемные устройства

Водоприемные устройства должны быть оборудованы соответ­ ствующими решетками для предотвращения попадания в водоза­ бор различных предметов, рыб, взвешенных частиц грунта, кото­ рые могут снизить производительность водозабора и повлиять на качество забираемой воды.

Наибольшее распространение получили водоприемники, име­ ющие вертикально расположенные водоприемные отверстия, но имеются в практике водоприемные отверстия, расположенные го­ ризонтально, под углом к горизонту.

Вертикально расположенные водоприемные отверстия имеют ряд существенных положительных факторов при эксплуатации, в том числе ненарушение температурной стратификации воды, од­ нако горизонтально расположенные водоприемные отверстия с по­ ступлением воды снизу вверх усиливают забор воды из придон­ ных слоев и создают наилучшие условия для удаления засорений с решеток.

Особое внимание на конструктивные особенности и тип водоприем­ ных устройств обращается при заборе воды из текущих водотоков (рек).

Большое значение для эффективной работы водозабора имеет форма прутьев ограждающих решеток водоприемных отверстий. Наиболее эффективными признаны решетки, прутья которых вы­ полнены из полосовой стали, при этом решетка становится струе­ направляющим аппаратом, что положительно влияет на гидравли­ ческие параметры водозабора.

4.1.1. Зат опленные водоприемники

Затопленные водоприемники широко применяются в прак­ тике создания водозаборов в нашей стране, единственным не­ достатком их является сложность в эксплуатации при аварий­ ных ситуациях и в период появления в водотоке шуги, засоре­ ния водоприемных отверстий или аккумуляции наносов на ак­ ватории водоприемника.

Верх затопленного водоприемника располагается не менее 0,3 м ниже возможной отметки образования ледового покрова водохра­ нилища или водотока.

Нижнее водоприемное отверстие должно располагаться ниже минимального уровня воды в водохранилище или потоке.

Конструктивное оформление водоприемников должно отвечать гид­ рологическими гидравлическимусловиям потокаи создаватьблагопри­ ятныеусловиядля защиты сооружения отнаносов, шуги, плывущегому­ сора и рыбной молоди и обеспечивать бесперебойную подачу воды по­ требителям в сложных погодных и климатических условиях.

Затопляемые водоприемники, устраиваемые на речных пото­ ках, имеют боковое или низовое расположение приемных отвер­ стий, что обеспечивает оптимальные условия их работы в режи­ мах сезонных колебаний уровня воды.

Рассмотрим примеры конструктивных решений при возведе­ нии русловых затопленных водоприемников, применяемых в на­ шей стране.

1. Раструбные свайные незащищенные водоприемники при­ меняются на небольших водотоках с относительно «легкими» при­ родными условиями, для водозаборов малой производительности, но требуют установки рыбозаградителей и боятся ударов плава­ ющих предметов (рис. 175).

Рис. 175. Раструбный свайный водоприемник (оголовок): 1 - раструб; 2 - самотечный или сифонный водовод; 3 - сваи; 4 - сороудерживающаярешетка; рекомендованные размеры в метрах: А = 3,5...5,0; Б = 3,6...4,14; Г = 2,5...2,7; Д = 1,6...1,8; Н = 1,3...1,5; v - скорость речного потока; vex - скорость потока

на входе в водоприемник

2. Стальные незащищенные оголовки применяются на ма­ лых реках, где отсутствует судоходство, лесосплав, при произво­ дительности водозабора не более 0,5 м23/с. Этот тип водозабора относится к простым, недорогим и быстросменным (рис. 176).

Рис. 176. Стальные незащищенные водоприемники: а - трубчатый; б - та­ рельчатый; 1 - заглупика; 2 - сорозадерживающая решетка; 3 - водоприемная труба; 4 - водоприемный раструб; 5 - вертикальный патрубок; 6 - соедини­ тельный патрубок; 7- соединительный фланец

3. Деревянный ряжевый водоприемник (оголовок) устраи­ вается на небольших реках, при производительности водозабор­ ных сооружений до 1 м3/с (рис. 177).

Рис. 177. Деревянныйряжевый водоприемник (оголовок) с боко­ вым приемом воды: 1 - сороудерживающаярешетка; 2 - водопри­ емный раструб; 3 - каменная на­ броска; 4 - ряж; 5 —водоводы са­ мотечные илисифонные; рекомен­ дуемые размеры в метрах: А=6,5...17,4;Б=2,5 ...3,5;Г= 2,7...3,1; Д = 1,8...2,2; Н= 1,5...1,9

4. Деревянный ряжевый фильтрующий водоприемник (ого­ ловок) для небольших водозаборных устройств, производитель­ ностью до 1 м3/с. Располагается на реках с тяжелыми условиями в период прохождения шуги, не требует устройства для защиты от попадания в водоприемник рыб.

Данный вид водоприемников прост в изготовлении, относительно недорогой, располагается в труднодоступных местах, но подвер­ жен заилению и засорению (рис. 178).

Рас. 178. Деревянный ряжевый фильтрующий водоприемный (оголовок): 1 -ряж; 2- водоводы, са­ мотечные или сифонные; 3 - каменная наброска; рекомендуемыеразмерыв метрах: А = 19,2...17,2; Б = 3; Г = 3,3; Д = 2,4; Н = 2,1

5. Железобетонный раструбный водоприемник с боковым расположением водоприемного отверстия устраивается на не­ больших реках для водозаборов мощностью до 1 м3/с. Надежно защищает концы водоводов от повреждения плывущими по реке предметами, забирает воду в водоприемные отверстия при неболь­ ших скоростях потока, возможно индустриальное изготовление эле­ ментов оголовка. При монтаже конструктивных элементов ого­ ловка требуется применение тяжелого кранового оборудования (рис. 179).

Рис. 179. Железобетонный раструбный защищенный водоприемник: 1 - сороудерживающаярешетка; 2 - раструб; 3 - железобетонный корпус оголовка; 4 - самотечный или сифонный водовод; 5 - крепление русла водотока камнем; 6 - загрузка камнем, щебнем, гравием; рекомендуемые размеры в метрах: А = 5,5... 15,8; Б = 2,5...4,0; Г = 2,6...3,0; Д = 1,7...2,1; Н = 1,4...1,8

6. Бетонный водоприемник (оголовок) в металлическом ко­ жухе монтируется при водозаборах с производительностью до 1,5 м3/с, располагающихся на реках со средними и тяжелыми при­ родными условиями. Данный тип оголовков устойчив к уцарам, гидравлически хорошо обтекаем потоком, элекгрообогрев сороудерживающих решеток позволяет избегать обледенения конструк­ ций, что положительно сказывается на эксплуатационных каче­ ствах и производительности водозабора.

К недостаткам данного типа оголовков можно отнести произ­ водство работ под водой в процессе бетонирования, трудности при осмотре и замене сороудерживающих решеток, требования по ус­ тановке специальных заградителей против попадания в водопри­ емные отверстия рыб (рис. 180).

7

Рис. 180. Бетонный оголовок в металлическом кожухе: 1 - металлический кожух; 2 - водоприемные отверстия; 3 - сороудерживающаярешетка с элект­ рообогревом; 4 - крепление дна реки вокруг водоприемника; 5 - водоприемные

воронки; 6 - самотечные или сифонные водоводы

7. Эллиптический монолитный железобетонный водопри­ емник (оголовок) предназначен для установки на реках со сред­ ними и легкими природными условиями, высокими скоростями потока и невысокой производительностью водозаборов. Данный тип оголовков хорошо обтекаем потоком, технологичен в изготов­ лении и устойчив. К недостаткам можно отнести сложность при его изготовлении, недоступность для осмотра и требование уста­ новки рыбозаградителей (рис. 181).

Рис. 181. Эллиптический монолитный железобетонный водоприемник (ого­ ловок): 1 - тело оголовка; 2 - сороудерживающие решетки; 3 - крепление дна

вокруг оголовка; 4 - самотечные или сифонные водоводы

8. Круглый монолитный железобетонный оголовок устраи­ вается на реках с легкими, средними природными условиями и неустойчивым направлением течением воды, при малой и сред­ ней производительности водозаборов.

Данный оголовок конструктивно сложен, но хорошо обтекаем и устойчив при эксплуатации (рис. 182).

Рис. 182. Круглый монолитный железобе­ тонный водоприемник (оголовок): 1 - самотеч­ ный или сифонный водовод; 2 - сороудерживающие решетки; 3 - наклонные стойки; 4 - заг­ рузка камнем, щебнем, гравием; 5 -верхнее коль­

цо оголовка

9. Сборный железобетонный водоприемник (оголовок) при­ меняется на малых реках при средней производительности водо­ заборов, наличие судоходства с легкими и средними природными условиями, хорошо обтекаемый потоком, устойчивый, выполняет­ ся в заводских условиях (рис. 183).

Рис. 183. Сборный же­ лезобетонный водоприем­ ник (оголовок): 1 - верхний блок; 2 - нижний блок; 3 - самотечные или сифонные водоводы; 4 - сороудерживающие решетки; 5 - кон­ соли нижнего блока; 6 - опорный бортик; 7 - отверстие для выпуска воздуха