Меню

Место водозабора из поверхностных водоисточников выбирают по течению реки



Водозаборные сооружения из поверхностных источников

date image2014-02-02
views image7535

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

При водозаборе из поверхностных источников особое внимание уделяется бесперебойному качественному водоснабжению населения независимо от времени года. При этом особое значение приобретают правильный выбор места расположения водозаборных сооружений в плане и по глубине, тип и конструкция.

Место расположения водозаборного сооружения в плане выбирают как можно ближе к потребителю в устойчивом, наименее загрязненном участке водоема, выше населенных пунктов промышленных предприятий и участков сброса сточных вод по течению рек. Также его устраивают вне очагов возможного образования шуги, ледяных заторов, вне областей интенсивного движения донных наносов и с учетом возможности организации зоны санитарной охраны. Водозаборное сооружение на реках устанавливают с учетом характера изменения русла с течением времени.

Глубинное положение места забора воды на реке определяют из условия, что расстояние от низа ледяного покрова (в зимний период) до верха водозабора должно быть не менее 0,2. 0,3 м. Порог между дном реки и его низом, необходимый для исключения попадания в водозаборное сооружение вместе с забираемой водой донных наносов, должен составлять не менее 0,7. 1 м.

В преддедоставный период вода, переохлажденная до температуры -0,02. -0,05°С, кристаллизуется на взвешенных частицах грунта, образуя глубинный лед (шугу), переносимый течением. Такие потоки часто создают аварийные ситуации на водозаборных сооружениях, полностью закупоривая их приемные отверстия. Для защиты водозаборных сооружений от глубинного льда нужно принимать специальные меры.

Водозаборные сооружения на реках по конструкции подразделяют на следующие типы:

• береговые (раздельные или совмещенные с насосной станцией);

• русловые (с самотечными линиями);

• специальные (ковшовые, инфильтрационные, из горных рек, передвижные, плавучие и др.).

Водозаборное сооружение берегового типа устраивают при сравнительно крутых берегах рек. Оно состоит из водоприемного берегового колодца и насосной станции. По фронту водоприемный колодец разделяется на отдельные секции, число которых принимается равным двум или числу всасывающих линий. Каждая секция водоприемного колодца разделена перегородкой на две камеры: приемную и всасывающую. Верх водоприемного колодца должен располагаться выше самого высокого уровня воды не менее чем на 0,5 м. Над колодцем располагают сооружение с блоком управления оборудованием.

Водозаборное сооружение руслового типа устраивают при сравнительно пологих берегах, слабых грунтах и малых глубинах воды в реке. Водозабор состоит из оголовка, который служит для закрепления концов самотечных линий и приема воды из источника, расположенного на дне русла реки, самотечных линий к заглубленному береговому колодцу и насосной станции. Самотечные линии (не менее двух) устраивают из стальных, железобетонных труб, а также в виде железобетонных галерей и др. Скорость движения воды в самотечных линиях во избежание их засорения следует принимать не менее 0,7. 0,9 м/с.

Специальные водозаборы применяют в особых случаях. При образовании в реке глубинного льда или при высокой мутности воды целесообразно забирать воду не непосредственно из реки, а из искусственного залива, так называемого ковша, который может быть вырыт в русле реки или вдаваться в ее берег. Размеры ковшей определяют из условия всплывания глубинного льда или выпадения взвесей. Проточная скорость в них принимается 0,2. 0,5 м/с. Конструкция сооружений для забора воды из ковшей аналогична конструкции обычных речных водозаборных сооружений.

Инфильтрационные водозаборные сооружения представляют собой скважины, шахтные колодцы или горизонтальные водозаборы, располагаемые вдоль реки с песчаными или песчано-граве-листыми берегами. Их целесообразно применять при необходимости получения хорошо осветленной воды и на реках с интенсивным образованием глубинного льда.

Для временных водопроводов устраивают передвижные или плавучие водозаборы. Передвижной водозабор представляет собой насосную станцию легкого типа, которая может передвигаться соответственно изменению уровня воды в реке по наклонному рельсовому пути, проложенному на берегу. При плавучих водозаборах насосные агрегаты размещаются на плавучих средствах: баржах, понтонах и т.п. Достоинствами таких сооружений являются независимость приема воды от колебания уровня воды в реке и возможность быстрого их устройства. Существенные недостатки – необходимость применения гибких соединений трубопроводов, тяжелые условиях эксплуатации зимой и в период паводков.

Для забора воды из водохранилищ можно использовать водозаборные сооружения двух типов: совмещенные с плотинами, водоспусками или водосбросами и отдельно стоящие.

Перед началом использования водозаборная система должна быть подвергнута технической проверке. После испытания перед пуском в эксплуатацию водопроводные линии промывают водой с большой скоростью (не менее 1 м/с). Линии хозяйственно-питьевых водопроводов, кроме того, подвергают дезинфекции раствором, содержащим 40 мг активного хлора на 1 л воды. Хлорная вода должна находиться в трубопроводах одни сутки.

Источник

Ответы на экзаменационные вопросы № 1-40 дисциплины «Водоснабжение. Водозаборные сооружения» (Источники водоснабжения. Санитарные мероприятия на территории зон санитарной охраны)

Водоснабжение часть 2, водозаборные сооружения

1.Источники водоснабжения. Общая характеристика. Требования к источникам водоснабжения.

Пресные воды рек и озер составляют около 230 тыс. км 3 . Значительная часть пресной воды находится в ледниках (24 млн. км3)

Подземные воды (в толще до 5 км) составляют 60 млн. км 3 , из них 4 млн. км 3 находятся в зоне активного водообмена. вековыми запасами и возобновляемыми ресурсами.

Речные воды, имея сравнительно небольшой объем, возобновляются примерно каждые 16 суток (более 20 раз в году). Подземные воды возобновляются в течение примерно 1400 лет, а горные ледники — в течение 1800 лет.

В России около 3 миллионов рек.

К вековым, естественным запасам пресных вод суши относят воды, единовременно находящиеся в озерах, реках, ледниках, а также в водоносных слоях горных пород (подземные воды). К возобновляемым водным ресурсам относят те воды, которые ежегодно возобновляются в процессе круговорота воды на Земле, водообмена между сушей и океаном.

Речные воды, имея сравнительно небольшой объем, возобновляются примерно каждые

16 суток (более 20 раз в году). Подземные воды возобновляются в течение примерно 1400 лет, а горные ледники — в течение 1800 лет.

Ежегодно возобновляемые запасы воды в России составляют 4760 км 3 /год, из них речной сток – 4384, подземные воды – 340, наледи – 30, термальные воды – 6 км 3 /год. Вековые запасы воды в России — 40900 км 3 , из них в озерах – 26500, ледниках – 11400, болотах – 3000 км 3 .

Средняя минерализация речной воды – 90 мг/л, в среднем в 200 раз меньше, чем морской воды.

Суммарный забор свежей воды из водоисточников в России составляет 3% водных ресурсов.

Потенциальные эксплуатационные ресурсы подземных вод составляют 318 км 3 /год, из них

153 км 3 (50%) может быть учтено в водохозяйственном балансе дополнительно к ресурсам поверхностных вод. Для водоснабжения в России разведано 3259 месторождений подземных вод, и их эксплуатационные запасы составляют 27 км 3 /год. Степень их освоения — 34%, а в эксплуатации находятся 1530 месторождений. Средняя обеспеченность подземными водами по России составляет 60,5 м 3 /сут с 1 км 2 .

С учетом роста водопотребления, значительной неравномерности распределения водных ресурсов и различных возможностей их использования по территории страны становится очевидной актуальность рационального использования и защиты от загрязнения и истощения источников водоснабжения.

2. Реки как источники водоснабжения. Расходы и уровни, наносы рек, устойчивость русла, зимний режим рек.

Выбор источника является одним из важных вопросов при обосновании системы водоснабжения.

Любой источник должен обеспечивать:

— бесперебойное получение необходимых количеств воды с учетом перспективного развития объекта;

— качество воды, в наибольшей степени отвечающее нуждам потребителей или позволяющее достичь требуемого качества путем простой и дешевой очистки;

— подачу воды объекту с наименьшими затратами средств;

— достаточную мощность, чтобы отбор воды из источника не нарушал сложившуюся экологическую обстановку.

Обеспеченность минимальных среднемесячных расходов воды поверхностных источников должна приниматься в зависимости от категории надежности системы водоснабжения: 95% — для 1-й, 90% — для 2-й и 85% — для 3-й категории.

При оценке достаточности водных ресурсов поверхностных источников необходимо обеспечивать ниже водозабора гарантированный расход воды, необходимый для удовлетворения потребностей в воде расположенных ниже по течению населенных пунктов, промышленных предприятий, сельского хозяйства, рыбного хозяйства, судоходства и других видов водопользования, а также для обеспечения санитарных требований по охране источников водоснабжения.

Наиболее часто в качестве источников водоснабжения используются реки.

В зависимости от условий питания поверхностными и подземными водами различают реки: с весенним половодьем, характерным для рек с преобладающим снеговым питанием (равнинные реки России) (рис. 1, а); с половодьем в теплое время года – для рек, питающихся за счет и дождей таяния снега и ледников в высокогорных районах (на Алтае, Кузнецком Алатау, Саянах, Северном Кавказе) (рис. 1, б); с паводочным режимом в периоды дождей и ливней в течение большей части летнего периода (реки Дальнего Востока и Восточной Сибири) (рис. 1, в).

Рис. 1. Гидрографы рек:

а — с весенним половодьем; б — с половодьем в теплую часть года (с ледниковым и дождевым питанием); в — преимущественно с дождевым питанием

Речной сток и расходы в зависимости от условий питания изменяются во времени (за год, сезон, месяц и в сутки) и по длине реки .

Читайте также:  Храм у реки в ярославле

Амплитуда колебаний расходов А = Q мак / Q мин для рек в естественном состоянии может достигать больших значений. Например, для реки Урал эта величина составляет 260 – 300, в то время, как для Невы, Свири, Вуоксы – всего 2 – 6. При А

Всем рекам присуща эрозионная деятельность. Речные воды несут с собой твердые частицы грунта, называемые наносами. Наносы, находящиеся в речной воде во взвешенном состоянии, называют взвешенными, а влекомые по дну – донными.

Главная масса взвешенных наносов поступает в реку в результате смыва с поверхности бассейна, остальная часть их образуется в процессе русловой эрозии. Количество донных наносов зависит преимущественно от деятельности речного потока и поступления в реку наносов из примыкающих к реке оврагов. В верховьях рек преобладает размыв русла и берегов, в среднем течении – перенос наносов, а в низовьях – их отложение в русле и пойме. Распределение в русле донных наносов по их крупности зависит от уклона поверхности воды: при меньших уклонах дно сложено из мелких частиц грунта; при значительных уклонах – из более крупных частиц.

Степень насыщенности речного потока взвешенными наносами определяется мутностью воды, выражаемой обычно в граммах наносов на 1 м 3 воды (г/м 3 ). Мутность возрастает от водной поверхности ко дну. Максимальная мутность воды в реках наблюдается в периоды весеннего половодья и дождевых паводков, когда происходит наиболее интенсивный смыв поверхностного слоя почв в бассейне реки.

Устойчивость русла зависит от скорости движения воды в реке, уклона русла и крупности частиц, слагающих русло.

Зимний режим рек

Зимний режим рек существенно отличается от их режима в течение остального периода года. Различают предледоставный период, ледостав и ледоход, который захватывает весенний период.

Предледоставный период начинается при установлении отрицательных среднесуточных температур воздуха. Охлаждение потока приводит к переохлаждению тонкого поверхностного слоя воды. В этом слое при содействии затравки из атмосферного воздуха (снежинки, пыль) возникают первые кристаллы льда. На реках с малыми скоростями течения ( шуговые явления оцениваются:

1 баллом при количестве шуги до 25% по живому сечению, шугоходе до 3 дней, без образования шутовых ковров, когда вся шуга транспортируется в верхнем слое воды;

2 баллами — при количестве шуги до 50% по живому сечению, шугоходе до 7 дней с образованием шуговых ковров и транспортированием шуги в верхней половине живого сечения;

3 баллами — при количестве шуги до 90% по живому сечению, шугоходе более 7 дней с образованием шуговых ковров, а также заполнением живого сечения потока внутриводным льдом.

Предледоставный период наиболее опасен для водозаборов.

Наблюдения показывают, что льдообразование имеет место при скоростях v >0,7. 0,8 м/с образование льда практически невозможно (участки реки с открытой водной поверхностью называются полыньями или майнами).

Период ледостава с устойчивым ледяным покровом обычно не вызывает осложнений в работе водозаборов.

В период ледохода могут возникать серьезные осложнения в работе водозаборов.

3.Условия забора воды из поверхностных источников. Основные факторы,

Определяющие условия забора воды.

Условия забора воды из поверхностных источников определяются в зависимости от устойчивости берегов и ложа источника, русловых и шуголедовых режимов, засоренности по показателям, приведенным в табл. 12 СНиП 2.04.02-84.

В зависимости от сочетания этих показателей условия забора воды из поверхностных источников подразделяются на легкие, средние, тяжелые и очень тяжелые.

К водоисточникам с легкими условиями забора воды относятся водоемы и водотоки с мутностью не более 500 мг/л, имеющие устойчивое ложе, умеренный (толщиной до 0,8 м) и устойчивый ледостав. Внутриводное льдообразование (шуга) и обрастатели в них отсутствуют. Содержание загрязнений и сора незначительно.

К водоисточникам со средними условиями забора воды относятся водоемы и водотоки с мутностью не более 1500 мг/л, имеющие устойчивые русло и берег, с сезонными деформациями до 0,3 м. Перемещение наносов вдоль берегов не влияет на устойчивость подводного склона русла. Внутриводный лед образуется лишь перед ледоставом. Толщина льда – до 1,2 м, образуются полыньи. В водоисточнике имеются сор, водоросли, обрастатели и загрязнения. Имеет место судоходство, лесосплав молевой и плотами.

В водоисточниках с тяжелыми условиями забора воды мутность может достигать 5000 мг/л, русло подвижное с переформированием берегов и дна на глубину до 2 м. Ледяной покров формируется неоднократно. Шугозаполнение русла при ледоставе доходит до 60-70 % площади сечения водотока. В отдельные годы имеют место зажоры перед ледоставом и ледяные заторы при ледоходе. Образуются навалы льда на берега и торосы с заполнением шугой прибрежной зоны. Работу водозабора осложняют наличие сора, обрастания и загрязнений.

В водоисточниках с очень тяжелыми условиями забора воды мутность может быть выше 5000 мг/л, русло неустойчивое, систематически и случайно изменяет форму, переработка берегов интенсивная и значительная. Ледяной покров формируется только при зажорах, вызывая подъем воды в источнике. Под ледяным покровом происходит транзит шуги в течение большей части зимы. Возможны образования наледей и перемерзание русла. Ледоход сопровождается заторами и большими навалами льда на берега. Имеют место значительные загрязнения, сор и обрастатели.

Общая характеристика условий забора воды определяется по наиболее тяжелому виду затруднений.

4. Выбор места створа водозабора.

Створ водозабора выбирается в том месте, где могут быть обеспечены наилучшие условия забора воды из источника, и должен удовлетворять следующим основным условиям:

• иметь достаточные расход воды и глубину;

• обеспечивать возможность забора наиболее чистой воды;

• гарантировать бесперебойность работы водозабора;

• находиться на участке реки с устойчивыми к разрушению берегами и возможно ближе к водопотребителю;

• иметь благоприятные геологические и топографические условия для строительства и эксплуатации водозабора;

не потребовалось переустройство водозабора;

• для хозяйственно-питьевых водопроводов находиться по течению реки выше населенных пунктов, выпусков сточных вод, стоя• соответствовать перспективному плану комплексного использования водоема, чтобы в последующем нок судов, лесных бирж, в месте, обеспечивающем организацию зон санитарной охраны.

Водоприемники не допускается располагать:

• в пределах зон движения судов;

• жильного движения донных наносов;

• в верховьях водохранилищ и устьях подпертых рек;

• на участках возникновения шугозажоров, заторов льда и перемерзания потока;

• в зоне отложения наносов;

• в местах нагона плавника и водорослей.

Обычно водозаборы располагают на вогнутых берегах в нижних участках плесов.

Как правило, обследуют несколько створов водозаборов и выбирают лучший из них.

При относительном отборе воды из реки, под которым понимают отношение расчетного расхода водозабора Q в к минимальному расходу реки Q мин, не более 0,25 можно забирать воду из реки самыми простыми сооружениями без дополнительных мероприятий. При большем соотношении требуется более глубокий анализ возможности отбора воды, часто с использованием регулирующих мероприятий (плотин и др.)

Место расположения водозабора должно быть согласовано с заинтересованными организациями.

5. Классификация водозаборов из поверхностных источников. Основные типы

Водозаборы различают: по типу водоема – речные, водохранилищные, озерные и морские;

по назначению – хозяйственно-питьевые и технологические (производственные);

по производительности – малой (до 1 м 3 /с), средней (от 1 до 6 м 3 /с) и большой (более 6 м 3 /с);

по степени стационарности – стационарные и не стационарные (фуникулерные и плавучие);

по сроку эксплуатации – постоянные и временные;

по месту расположения водоприемника – русловые, береговые, ковшовые и приплотинные;

по взаимному расположению береговых колодцев и насосных станций 1-го подъема – раздельные и совмещенные;

6. Основные схемы береговых водозаборов и условия их применения.

Береговые водозаборы применяются при наличии достаточных глубин у берега, крутом береге и достаточно высоком качестве воды у берега.

Береговой водозабор (рис.1.) представляет собой железобетонный колодец круглой или прямоугольной формы в плане. Колодец разделен поперечной вертикальной стенкой с отверстиями, перекрываемыми сетками 4, на два отделения – приемное 1 и всасывающее 2. Кроме этого, как правило, колодец делится продольной вертикальной стенкой на две параллельно работающие секции, что позволяет производить ремонт и чистку без прекращения подачи воды.

В передней стенке колодца, которая находится в русле реки, устроены входные окна 3. Окна перекрываются решетками или рыбозащитными устройствами. Водоприемные отверстия береговых водозаборов всегда доступны для обслуживания, что делает их надежнее русловых водозаборов.

(рис.1.3.) применяется при сложении берега из прочных пород (скала, известняки), небольшой амплитуде колебаний уровней воды (до 6 м), достаточной высоте всасывания насосов (более 4 м).

Береговой водозабор совмещенного типа (рис.1.2.) применяется при сложении берега из непрочных пород, достаточно большой амплитуде колебаний уровней воды и необходимости установки насосов «под залив».

Береговой водозабор раздельного типа (рис 1.1.) применяется при сложении берега из непрочных пород, небольшой амплитуде колебаний уровней воды (до 6 м), достаточной высоте всасывания насосов (более 4 м) и малой производительности (не более 1 м 3 /с).

Береговой водозабор совмещенного типа (рис.1.4.) применяется при сложении берега из непрочных пород, большой амплитуде колебаний уровней воды (более 6 м) и возможности использования артезианских насосов. Такая схема значительно компактней и дешевле, чем схема (рис.1.3.).

7. Основные схемы русловых водозаборов и условия их применения.

Читайте также:  Река голубая в калининграде

Водозаборныe сооружения руслового типа применяются при пологом строении берега с широкой затопляемой поймой, отсутствии достаточных глубин у берега и загрязненности воды у берега.

Русловые водозаборные сооружения (рис.2) состоят из одного или нескольких русловых затопленных водоприемников (оголовков) 1, самотечных 2 (рис.2.1.) или сифонных 2 (рис.2.2) водоводов, берегового колодца 4 и насосной станции 5. В береговом колодце, так же как и в береговом водоприемнике, устраиваются два отделения: приемное 5 и всасывающее 6. Между приемным и всасывающим отделениями в перегородке устанавливаются плоские съемные или вращающиеся сетки 7. Кроме этого, как правило, колодец делится продольной вертикальной стенкой на две параллельно работающие секции, что позволяет производить ремонт и чистку без прекращения подачи воды.

Забор воды из реки осуществляется через водоприемные отверстия (входные окна) затопленного водоприемника 1. В окнах установлены решетки для задержания крупных примесей. Из затопленного водоприемника вода поступает по самотечным водоводам 2 в приемное отделение 5, затем через сетки во всасывающее отделение 6, из которого забирается насосами насосной станции 1-го подъема 4 и подается по назначению.

Сифонные водоводы (рис.2.2.) применяют в водозаборах II и III категории надежности подачи воды при тяжелых геологических условиях (сложение берега из скальных или сильно водоносных грунтов) или при очень большой глубине берегового колодца.

Применение сифонных линий вместо самотечных, позволяет уменьшить глубину заложения труб.

При включении сифона в работу из него вакуум-насосом 8 удаляют воздух, в результате чего вода из водоема под действием атмосферного давления поднимается в сифон и заполняет его (зарядка сифона).

8. Основные схемы комбинированных водозаборов.

При большой амплитуде колебаний уровней воды, пологом береге поймы, загрязненности воды в русле реки в половодье используются комбинированные водозаборы (рис.3.). Такая схема водозабора позволяет в паводок через водоприемные окна 8 в береговом колодце забирать более чистую воду из верхнего уровня воды.

В зависимости от места размещения насосной станции 1-го подъема и структуры грунтов прибрежной и береговой зоны различают другие схемы комбинированных водозаборов: с отдельно стоящей насосной станцией, с насосной станцией, расположенной на дне третьей части берегового колодца, с двухкамерным береговым колодцем и артезианскими насосами.

9. Категория надежности подачи воды и степень надежности забора воды.

По степени надежности подачи воды водозаборы подразделяются:

1-я категория надежности – допускается снижение подачи воды не более 30% расчетного расхода в течение 3 сут, полное прекращение подачи воды или снижение более 30% не более 10 мин;

2-я категория надежности – допускается снижение подачи воды не более 30%

расчетного расхода в течение 10 сут, полное прекращение подачи воды или снижение более 30% не более 6 ч;

3-я категория надежности – допускается снижение подачи воды не более

30% расчетного расхода в течение 15 сут, полное прекращение подачи воды или снижение более 30% не более 24 ч.

Выбор схемы и компоновки водозаборных сооружений в зависимости от требуемой надежности и сложности природных условий забора воды

Источник

Выбор и обоснование места расположения водозабора

Бесперебойность работы водозабора зависит от места его расположения и конструкции сооружений, входящих в технологическую схему водозаборного узла.

При выборе места водозабора рекомендуется учитывать следующие условия:

— место водозабора должно находиться на устойчивом участке русла реки;

—у места водозабора должны быть спокойные и благоприятные топографические формы берега русла без крутых косогоров;

— не допускается размещать водоприемники в пределах зон движения судов, и плотов, в зоне отложения и движения донных наносов, в местах зимовья и нереста рыб, на участках возможного разрушения берега, скопления плавника и водорослей, а также возникновения заторов.

Водозабор необходимо размещать лишь в том месте, где имеется реальная возможность организации зон санитарной охраны. Место забора воды для систем питьевого водоснабжения должно находиться выше по течению реки от населённых пунктов, животноводческих ферм и комплексов, выше выпусков сточных вод, выше стоянок судов и барж.

Выбор и обоснование типа водозабора и его технологической схемы. Продольный профиль.

При проектировании водозаборных сооружений необходимо установить категорию водозабора по степени обеспеченности подачи воды по СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» табл. 11. Судя по минимальному и максимальному расходу в реке категория водозабора — Ι.

Производительность водозаборных сооружений Q в определяется по максимальному суточному потреблению воды населенным пунктом, оно равно 1,6 м 3 /с. Из этого следует, что водозаборное сооружения средней производительности 1 в 3 /с.

Условия забора воды устанавливаются по наиболее тяжелому виду затруднений в работе водозаборных сооружений в зависимости от устойчивости берегов и ложа источника, русловых и шуголедовых режимов. Мутность равна 1,0 кг/ м 3 , количество шуги большое; травы, водорослей, сора и листьев небольшое, из этого следует, что условия забора воды средние.(таблица 12 [1]).

Для правильного выбора типа водозабора по исходным данным строится продольный профиль дна и берега реки, используя исходные данные. На него наносятся все расчетные уровни воды, ледостава и ледохода.

По профилю берега реки и дна мы определяем, что нам подходит водозабор руслового совмещенного типа. Выбираем водозабор руслового типа, так как их устраивают при пологих берегах и дне реки, когда требуемые для приёма воды глубины находятся на значительном расстоянии от берега.

Русловые водозаборы, как менее надежные, рекомендуется использовать при небольшой и средней производительности (в данном курсовом проекте производительность средняя Q в=1,6). При этом типе водозабора в месте приёма воды из реки или канала устраивают водоприёмное сооружение – оголовок, от которого вода по самотечным водоводам поступает в русловой колодец. В курсовом проекте грунты, слагающие берег реки – это глина и

песок, поэтому принимаем насосную станцию I подъёма, совмещенную с русловым колодцем. Река судоходная.

Технологическая схема водозаборного узла из поверхностного источника состоит из следующих сооружений: русловой водоприемный оголовок, самотечных и сифонных водоводов, русловой колодец, совмещенный с насосной станцией I подъёма.

Источник

ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 страница

2.1. Основные определения и классификация сооружений

Водоразборными сооружениями (сокращен­но — водозабором) называют комплекс гидротехнических со­оружений, служащих для забора воды из источника водоснабже­ния, ее предварительной очистки (обычно процеживанием воды через сетки) и подачи под необходимым напором в водоводы (к потребителю или на очистные сооружения системы водо­снабжения).

Водоприемником называют сооружение, предназна­ченное для приема воды и непосредственно взаимодействующее с речным потоком.

Водозаборные сооружения — одни из наиболее ответственных и дорогих сооружений системы водоснабжения. Бесперебойное снабжение водой потребителей в значительной степени зависит от бесперебойного функционирования водозаборных сооружений соответствующей производительности, что возможно только при осуществлении водозабора с учетом всех природных условий водоисточника.

Водозаборные сооружения классифицируют: по назначению — хозяйственно-питьевого или производственного водоснаб­жения; по роду водоисточника — речные, морские, водохранилищные, водозаборы подземных вод; по месту расположения водо­приемника (при заборе воды из поверхностного водоисточни­ка)— береговые и русловые; по производительности — малой (менее 1 м 3 /с), средней (от 1 до 6 м 3 /с) и большой (более 6 м 3 /с) производительности; по степени обеспеченности подачи воды — I, II и III категорий; по компоновке основных сооружений водо­забора— совмещенные (компонуются в одном сооружении) и раздельные (комплекс сооружений); по степени стационарности — стационарные и нестационарные (плавучие, фуникулерные, пере­движные); по сроку эксплуатации — постоянные и временные.

Водозаборные сооружения на реках различают также по наличию в их составе регуляционных и подпорных сооружений, служащих для регулирования стока реки или увеличения глубин воды у водоприемника — бесплотинные, приплотинные и др. Кроме того, применяют водозаборные сооружения с подводя­щими каналами и с водоприемными ковшами. В данной главе рассматривается проектирование речных водозаборов, как наибо­лее распространенных.

Водозаборы для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения действуют в течение всего года и, как правило, не допускают перерывов в подаче воды.

По характеру водопотребления и требуемой обеспеченности подачи воды водозаборные сооружения разделяют на три катего­рии (табл. 2.1).

2.2. Требования, предъявляемые к водозаборам систем водоснабжения

Водозаборные сооружения должны обеспечивать подачу воды потребителю в необходимом объеме и требуемого качества при всех расходах и уровнях воды в реке, не меньших минимального расчетного.

Бесперебойность подачи воды должна быть обеспечена при самых неблагоприятных возможных при выбранной обеспечен­ности сочетаниях гидрологических, гидравлических, технологиче­ских, шуголедовых и других условий. Водозаборные сооружения должны обеспечивать забор из водоисточника потребного расхо­да воды и подачу ее потребителю; защищать систему водоснаб­жения от попадания в нее сора, водорослей, планктона, биологи­ческих обрастателей, наносов, льда и т. п., защищать молодь рыб от попадания в водозаборные сооружения.

Водозаборные сооружения должны быть рассчитаны на эксплуатацию в обычных и в редко повторяющихся условиях, в том числе и при мгновенных максимальных и минимальных уровнях воды в водоисточнике с обеспеченностью, указанной в табл. 2.1.

Надежность действия водоприемника в значительной степени определяет надежность функционирования всего водозабора в целом, поэтому водоприемник должен обеспечивать прием воды в условиях, осложненных уменьшением глубин или расходов в русле реки, образованием внутриводного льда и шуги, шугозаполнением русла, транспортированием потоком шуги, Сора, нано­сов, топляков, карчей и т. п.; судоходством, лесосплавом, регули­рованием стока на ГЭС, отбором воды для других целей; захва­том загрязнений водоема; переформированием русла или побе­режья водоема; волнением, вдольбереговыми перемещениями наносов, нагоном шуги, сора, льда, развитием или деградацией границы многолетнемерзлых грунтов, наледеобразованием, зато­рами и навалами льда и др.

Читайте также:  Набережная реки самары 176

Водозаборные сооружения хозяйственно-питьевого назначе­ния должны удовлетворять санитарным требованиям, место их расположения должно обеспечить организацию зон санитарной охраны. Водозаборные сооружения должны быть прочными, дол­говечными, устойчивыми, простыми в строительстве и удобными в эксплуатации, экономичными. При проектировании водозабор­ных сооружений и определении их стоимости надо учитывать не только затраты на строительство сооружений, но и возможный ущерб, который может быть вызван непредвиденными наруше­ниями бесперебойности подачи воды потребителям.

Водозаборные сооружения необходимо проектировать так, что­бы их расположение, форма и размеры обеспечивали плавное обтекание речным потоком (при всех гидрологических фазах), наименьшее стеснение русла и не вызывали его переформиро­вания.

2.3. Природные условия забора воды

Осложнения в работе водозаборных сооружений могут возникнуть: при заносе водоприемников отложениями донных наносов, при отделении мест расположения водоприемников косами наносов; при отходе русла реки от сооружения вслед­ствие переформирования русла; при подмыве и разрушении во­доприемника течением воды или под воздействием волн; при разрушении водоприемника под воздействием льда, при зажорах, заторах и навале льда, при закупорке решеток сором, водорос­лями, скоплениями шуги или при обмерзании решеток. Перемещение наносов речным пото­ком связано с размывом русла в одних местах и с от­ложением наносов в других. В структурном механизме речных потоков поперечные циркуляции определяют осо­бенности формируемого по­током русла, движения на­носов и плавающих тел, льда и шуги. Русло характеризу­ется извилистой формой в плане и чередованием вдоль него глубоких участков – плесов, а также мелких – перекатов. Плесовые участки соответствуют изогнутым участкам русла, а перекаты — участкам, соединяющим излучины с противоположными направлениями изогнутости.

При движении воды на поворотах под действием центробеж­ной силы возникает перекос поверхности воды (рис. 2.1). По­верхностные маломутные струи воды, набегая на вогнутый берег, отклоняются к дну и размывают его, формируя углубление дна — плесовую ложбину, которую целесообразно использовать для размещения в ней водоприемника Донные струи насыщаются наносами и, выходя к поверхности у выпуклого берега, те­ряют здесь часть своей скорости, образуя отмель, называемую побочнем (рис. 2.2).

Возникающее винтовое течение называют поперечной циркуляцией (рис. 2.1). В результате размыва вогну­того и наращивания выпуклого берега происходит развитие и перемещение речных излучин.

На перекате происходит затухание поперечной циркуляции и вследствие этого уменьшается транспортирующая способность потока. Наносы при этом оседают на дне, глубина потока умень­шается, а ширина русла увеличивается. Наносы движутся по дну, пересекая русло от верхнего побочия к нижнему. Гряда наносов на перекате располагается по этому же направлению, часто с повышением дна в середине русла, где может образо­ваться осередок — затапливаемое подвижное возвышение дна или даже остров. Меандрическая форма русла в большей степени свойственна малым и средним рекам с небольшими уклонами (около 0,0001), большим рекам — слабая извилистость. При проходе по руслу паводковых расходов воды также возникает поперечная циркуляция. Характер циркуляции обусловлен быстрым увеличением глубины и скорости потока в стержневой его части при подъеме уровней; они же быстрее убывают при сни­жении уровней воды. Вследствие этого перекаты при подъеме уровней воды наращиваются, при спаде — размываются.

Образование внутриводного льда, создающего помехи забору воды, начинается с отрицательных среднесуточных температур воздуха, когда температура воды в реке достигает значений, близких 0°С. Дальнейшее охлаждение потока приводит к пере­охлаждению тонкого поверхностного слоя до t=—0,005. — 0,02 °С. Образование льда может происходить в толще воды вследствие турбулентного перемешивания и на ее поверхности при наличии центров кристаллизации (песчинок, кристаллов льда), а также на неровностях дна. Толщина донного льда, име­ющего пористую структуру, может достигать 0,6 м в галечном русле и 1,5 м на скальном дне. В плесе могут отмечаться редкие и небольшие скопления, на перекате с большими скоростями потока — сплошной ковер донного льда.

При мелкопесчаном дне кристаллы льда с примерзшими пес­чинками всплывают, образуя ледяную взвесь с песчаными вклю­чениями. У водоприемных отверстий затопленных водоприемни­ков скопления такого льда уплотняются, образуя ледяные стенки, закупоривающие отверстия, что иногда приводило к разрушению решеток и даже водоприемников.

Скопления донного льда при подтаивании его у дна от при­тока глубинного тепла всплывают, образуя плавающие скопления внутриводного льда — шугу. Сначала она движется небольшими скоплениями, которые, смерзаясь, образуют шуговые ковры. Ледостав начинается со смерзания ковров шуги с берегами. С ледоставом прекращается переохлаждение воды и образование внутриводного льда. На реках с малыми скоростями течения v к1 = 0,4. 0,5 м/с ледостав устанавливается без значитель­ного внутриводного льдообразования. При скорости течения v>v K2 (по А. С. Образовскому, v K 2 = 0,7 + 0.67Н, м/с, где Н — глубина воды, м) скопления шугольда затягиваются под лед, заполняя живое сечение реки. На перекатах и в сужениях шуга останавливается, образуя зажор, при котором уровень воды повышается. При скоростях ν>ν к>3= 1,5 м/с шуголедовая мас­са перемещается в толще потока в виде ледяной взвеси, в том числе и под массами ранее остановившейся, уплотнившейся и замерзшей с поверхности шуги. Большинство равнинных рек с песчаными руслами в предледоставный период имеют скорости течения на плесах v K, i к, 2 и на перекатах и к, 2 Kз, где ν кI, νк2 и ν кз — критериальные скорости течения воды. При таких скоростях всплывающая в плесах шуга смерзается, образуя в нижних участках плесов ледяные перемычки, стесняющие жи­вое сечение потока и приводящие к повышению уровней воды и образованию на плесах ледяного покрова. Кромка ледостава с приближением к расположенным выше перекатам перестает дви­гаться вверх, и здесь некоторое время сохраняется полынья. Если размеры полыньи значительны, то переохлаждение воды увеличи­вается и полынья генерирует шугу. Образующаяся здесь мелко­зернистая шуга поступает в нижерасположенный плес и накапли­вается в верховой части плеса.

На реках с большими уклонами, песчано-гравелистым руслом и большим объемом шугольда при таком же соотношении ско­ростей течения кромка ледостава также перемещается в плесе вверх по течению. Затягивание шуги под лед начинается ближе к перекату, и верховая часть плеса оказывается частично запол­ненной «висячим» шугозажором, который создает подпор, рас­пространяющийся на перекат. Это приводит к уменьшению ско­рости течения на перекате, в результате чего кромка ледостава передвигается в расположенный выше плес, где процессы повто­ряются.

Если перекат достаточно высок, то на нем может возникнуть на какое-то время полынья, которая увеличит объем шугозажора. Это вызовет подпор, повышение уровня воды на перекате и продвижение кромки ледостава.

Скорость транзита шуголедяной взвеси под телом шугозажора около 1,5 м/с. Следовательно, глубина h, м, под шугозажором составит минимально q/1,S, где q — удельный расход воды на 1 м ширины плеса. Если скорость течения в плесе в открытом потоке составляет 0,5 м/с, то заполнение русла шугой составит около 67 %.

Характер шугозаполнения русла может измениться при потеп­лениях, ледоходах и повторных ледоставах. В руслах у водозабо­ров могут возникнуть ситуации, которые необходимо предвидеть. Отмечались случаи, когда при потеплении начались подвижки и разрушение льда, «висячий» шугозажор из плеса может надви­нуться на береговую отмель, формируя береговой шугозажор, или на перекат, создавая русловый зажор. Последний может развиваться очень быстро, сопровождаясь накоплением в плесе больших масс шугольда и вызывая безрасходный подъем уровня до 3 м и более и понижение уровня воды ниже зажора. При про­рыве зажора в средней части туда устремляется шуголедовый поток, уровень воды в плесе резко снижается, а масса шугольда вдоль берегов оседает на дно, уплотняясь и отрезая водозабор от реки. Поэтому для расположения водозаборов верховые и низовые части плесов на таких реках нежелательны. Описанные схемы формирования ледостава применимы для рек с простейшей морфологической формой русла.

Зачастую приходится учитывать и более сложные условия, которые создаются на реках в нижних бьефах ГЭС, когда нерав­номерные попуски из водохранилищ изменяют процессы ледо­става. При этом происходят размывы русл, и образуется тепло­вая полынья, длина которой может составлять десятки километ­ров. Лишь в конце полыньи вода охлаждается до 0°С, получает переохлаждение и образуется шуга. Полынья, как правило, не замерзает в течение всей зимы; всю зиму образуется шуга, посту­пающая под ледяной покров и создающая шугозажоры. Длина полыньи зависит от температуры воздуха и графика регулирова­ния на ГЭС. В пределах части суток попуски на ГЭС могут быть минимальными, но в течение нескольких часов сброс может до­стичь половодных расходов; колебания уровней при этом могут составить 5 м, а образовавшийся лед будет взломан. Изменение уровня в пределах суток около 1,2 м уже вызывает ломку льда, ледоход, навал льда на берега, шугозажоры и заторы, а после их прорыва — шуголедопотоки

Классификация природных условий забора воды приведена в табл. 2.2.

Источник