ООО "КОМПЕНС"
Напишите нам: zakaz@kompens.ru
Звоните: +7(499) 938-56-00

Конструирование элементов сооружений в водозаборном узле

Водоприемные оголовки в зависимости от необходимой категории надежности водоподачи и сложности природных условий забора воды осуществляются: затопленны­ми, затопляемыми при паводках и незатопляемыми.

Затопленные водоприемники располагают ниже минимального расчетного уровня воды и нижней кромки ледяного покрова при ледоставе.

Конструкции затопленных оголовков должны иметь обтекаемую форму, чтобы не нарушать движения водного потока и донных наносов. Водоприемные отверстия (вход­ные окна) следует располагать так, чтобы в них не завлекались шуга, донные наносы, сор, а также рыба.

Затопленные водоприемники обычно устраивают с боковым или низовым приемом воды. На реках с малыми глубинами воды водоприемники делают с горизонтальными водоприемными отверстиями (потолочными). Лобовой (по течению воды) прием воды не рекомендуется, так как сор и шуга прижимаются динамическим давлением воды к решеткам водоприемных отверстий. Внутри водоприемника нельзя допускать застой­ных и непромываемых зон, где происходит застаивание воздуха, скопление загнившего ила и органических взвесей, выделяющихся из потока забираемой воды. 

На небольших реках, не используемых для лесосплава и судоходства с относитель­но легкими природными условиями при малой производительности (0,02-0,2 м3/с) во­дозабора применяют простейшие раструбные оголовки на сваях , а при производительности до 0,5 м3/с - трубчатые или тарельчатые незащищенные ого­ловки.

На реках с небольшими глубинами и средними природными условиями применяют ряжевые оголовки с боковым приемом воды производительностью до 1 м3/с, а при тяжелых шуголедовых условиях - фильтрующие ряжевые оголовки .

На лесосплавных реках с легкими и средними природными условиями применяют железобетонные раструбные оголовки с боковым приемом воды  при производительности водозаборов до 1 м3/с и железобетонные двухсекционные с вихре­выми камерами  при большей производительности (до 3 м3/с). Ого­ловок с трубчатой вихревой камерой  применяют на реках со сред­ними и тяжелыми природными условиями забора воды для малой и средней производи­тельности водозаборов.

Наиболее совершенными по гидравлическим условиям и равномерности входа во­ды в водоприемные окна большой площади являются водоприемники с вихревыми ка­мерами . Применение вихревых камер позволяет уменьшить входные скорости до 0,03-0,1 м/с для защиты от шути и предотвращения захвата рыбы. Вихревая камера имеет продольную входную щель постоянной высоты, переменные площади поперечных сечений по длине, увеличивающиеся в направлении течения.

Водоприемники с вихревыми камерами (трубчатые водоприемники) выполняют из металла или железобетона. Металлические трубчатые водоприемники выполняют для за­бора воды из рек и водохранилищ при отсутствии судоходства, лесосплава и донного льда; железобетонные - на судоходных и лесосплавных реках. Водоприемники могут быть рас­положены вдоль или поперек потока. Площадь водоприемных окон водоприемника дости­гает 15 - 20 м2. Расположение решеток окон может быть наклонным или горизонтальным.

Массивные бетонные и железобетонные оголовки, монолитные или сборные рекомендуются для судоходных или лесосплавных рек при больших скоростях течения и любой производительности.

Фильтрующие (простые и комбинированные) оголовки применяют при малых глубинах потока, большом количестве донных и взвешенных наносов в чрезвычайно тяжелых шуго-ледовых условиях как при малой , так и при большой производительности водозаборов.

Фильтрующие водоприемники осуществляют забор воды сквозь слой естественных или искусственных фильтрующих материалов и применяются для защиты водозаборов от шуги, взвешенных наносов, а также рыбозащиты. Фильтрующие водоприемники различаются видом и составом фильтрующего материала, компоновкой, расположением фильтрующих элементов и т.д. 

Конструкции водоприемников имеют три основных элемента: несущий каркас или корпус, водоприемный фильтр и водосборный коллектор, включая его сопряжение с самотечным трубопроводом. Корпус фильтрующих водоприемников выполняют из дерева (ряж), железобетона, бетона, стали. Корпус должен иметь хорошо обтекаемые потоком формы, исключающие изменение потока у поверхности фильтра. В качестве водосборных коллекторов применяют перфорированные трубы, деревянные галереи с постоянными и переменными поперечными сечениями по длине и со щелевыми отверстиями в стенках, а также вихревые камеры щелевого типа.

По направлению движения воды различают три основных типа фильтрующих водоприемников:

  • с горизонтально расположенным фильтром и входом воды сверху вниз; применяют на реках с тяжелым шуголедовым и наносным режимом и малыми глубинами под мощным ледовым покровом;
  • с горизонтальным фильтром и входом воды снизу вверх; применяют в водохра­нилищах и на реках с достаточными глубинами для предохранения водозабора от захва­та взвешенных наносов и сора, а также в качестве рыбозащитных средств ;
  • с фильтром, расположенным в вертикальной плоскости, и входом воды по горизонтали; применяют на реках и водоемах в качестве средства борьбы с захватом транзитной шуги, а также для рыбозащиты .

Простейшие фильтрующие водоприемники представляют собой раструбные, ряже­вые или свайные оголовки, водоприемные отверстия которых обсыпают щебнем, грави­ем, галькой и др. 

Толщина фильтра в 1-3 слоя принимается не менее 0,8 м, крупность материала фильтрующего слоя 25-80 мм. Промывка фильтра производится обратным током воды.

В качестве фильтров могут быть использованы керамзитовые и пакетно-реечные кассеты , а также кассеты, заполненные гранулами вспененного полистиро­ла.

Схемы затопленных водоприемников с радиальным приемом воды и рыбозаградительными фильтрами

а)

б)

 

в)

г)

а - I типа; б - II типа; в - III типа; г - в виде кассеты: 1 - фильтр; 2 - самотечная труба; 3 оболочка, заполненная бетоном после опускания на дно; 4 - верхняя часть водоприемника, желательно съемная; 5 - вихревая камера.

Размеры водоприёмных окон оголовков или фильтра принимаются в соответствии с расчетной площадью сечения. Основание водоприемника заглубляют на 1,0-1,5 м ни­же дна реки для защиты от подмыва. Пространство между стенками водоприемника и откосами выемки выполняют камнем. При размываемых грунтах предусматривают ук­репление дна вокруг водоприемника. Водоприемнику придают обтекаемую форму.

Затопляемые водоприемные оголовки по устройству аналогичны постоянно затоп­ленным, но при минимальных и меженных уровнях воды верх оголовков возвышается над поверхностью воды, что упрощает их эксплуатацию. Однако они трудно вписыва­ются в русло реки, затрудняют судоходство и лесосплав, приводят к резким переформи­рованиям гидравлического режима реки, поэтому в системах питьевого водоснабжения применяются редко.

Незатопляемые оголовки (крибы) обеспечивают наибольшую надежность в приеме воды и бесперебойной ее подаче, удобны в эксплуатации, но являются сложными при строительстве и наиболее дорогими. Верх незатопляемого оголовка-колодца следует располагать на 0,5-1,0 м выше самого высокого уровня воды. Водоприемные окна рас­полагаются в два или три яруса.

Незатопляемые водоприемники применяют на больших реках со значительными колебаниями уровней (более 10 м) при средней и большой производительности водоза­боров в тяжелых природных условиях, когда устройство берегового водозабора техни­чески невозможно или экономически нецелесообразно.

Cамотечные и сифонные водоводы.  Количество водоводов должно быть не менее двух. Их выполняют из стальных труб, допускается применение железобетонных и пластмассовых труб или в виде желе­зобетонных галерей, если самотечные линии прокладывают в осушенном котловане во­дозабора. В случае укладки самотечных водоводов путем опускания под воду применя­ют стальные трубы с усиленной изоляцией.

Расстояние между линиями водоводов принимается от 0,7 до 1,5 м. Водоводы за­глубляют под дно реки не менее чем на 0,5 м на несудоходных реках и на 0,8-1,5 м - на судоходных для защиты от подмыва речным потоком, истирания песком и повреждения якорями судов и плотов. Траншея с уложенными водоводами засыпается грунтом, кото­рый сверху укрепляется каменной наброской. Водоводы не должны иметь резких пово­ротов. Самотечные трубы могут быть уложены как горизонтально, так и с прямым или обратным уклоном в зависимости от глубины реки.

Сифонные водоводы укладывают с непрерывным подъемом к высшей точке для сбора и удаления воздуха ( i>0,005). Для автоматического постоянного отсоса воздуха из работающего сифона в нисходящую его ветвь последнюю выполняют в виде трубы Вентури. Воздухосборник соединяют трубкой с суженным сечением трубы Вентури, ко­торая действует как эжектор.

Самотечные, сифонные и всасывающие трубы во всех грунтах, за исключением скальных, плывунных и болотистых, укладывают на профилированном основании (ес­тественном) ненарушенной структуры. В скальных грунтах основание выравнивают слоем песка. В плывунных, болотистых, рыхлых и нарушенных грунтах под трубы устраивают искусственное основание. В нарушенных грунтах между колодцем и насосной станцией всасывающие трубы и трубы промывной воды часто укладывают в галерее.

В месте примыкания самотечных линий к береговому колодцу обычно требуются глубокие траншеи. Применяют бестраншейную укладку труб методом прокола, продавливания или горизонтального бурения.

В береговой колодец водоводы вводятся с помощью сальникового устройства. В стенах колодца предусматривают установку патрубков для ввода новых самотечных, си­фонных, всасывающих и других труб.

Для промывки самотечных и сифонных водоводов к береговому колодцу подводят воду от насосной станции. Труба для ввода промывной воды может быть уложена внут­ри или вне колодца. При укладке трубы вне колодца под ней устраивается искусствен­ное основание в местах нарушенных грунтов. В колодце труба промывной воды присо­единяется к водоводам.

Береговые колодцы. Площадка для строительства берегового водоприемника (колодца) должна быть выбрана выше на 0,5-1,0 м отметки УВВ расчетной обеспе­ченности с учетом высоты волны. При коле­бании уровней более 10 м по условию устой­чивости на опрокидывание береговой водо­приемник (колодец) устраивается не на бере­гу, а выдвигается в реку и сопрягается с бе­регом дамбой или мостом.

Глубина заложения водоприемного ко­лодца берегового водозабора принимается с таким расчетом, чтобы он никогда не был подмыт течением реки. Для определения этой глубины используют данные изысканий о работе этой реки по подмыву берегов на несколько километров выше и ниже места водозабора по течению реки. Отметку осно­вания водоприемника принимают на 0,5-1,0 м ниже наибольшей найденной глу­бины реки у берега.

Водоприемник выполняется железобе­тонным. Размеры отделений зависят от типа сеток (плоские или вращающиеся).

Основные минимальные необходимые конструктивные размеры берегового колод­ца приведены на рисунке.

План подземной части берегового колодца

1 - труба для подачи воды на промывку; 2 - самотечные трубы; 3 - сетка; 4 - всасывающие трубы.

В приемном отделении водозабора устанавливается не менее двух секций с целью обеспечения бесперебойности его работы.

Глубина приемного отделения ниже входных окон должна соответствовать емкости, в которой бы поместился весь выпавший из воды песок в период между чистками секций. Для малых колодцев глубина принимается 0,5-0,8 м (при небольшом количестве на­носов), для больших - до 1,5 м. Если в водоприемнике устанавливаются вращающиеся сетки, глубина его назначается в зависимости от их размеров, но не менее указанных.

Между приемным и всасывающим отделениями в перегородке устроены окна, в которых устанавливаются сетки. Верх нижних окон должен быть затоплен под аварийный уровень Zmin на 0,2 м. Высота окна и сетки подбирается по данным расчетов. Под нижним окном в перегородке оставляется порог, высота которого принимается 0,5-1,0 м со стороны приемного отделения и 0,3-0,5 м со стороны всасывающего. Дно во всасывающем отделении должно быть выше, чем в приемном на 0,2-0,5 м для уменьшения поступления песка к всасывающим трубам.

При проектировании всасывающих труб учитываются требования: трубы не должны иметь резких поворотов и внезапных расширений. Радиусы закруглений должны быть не менее 3,5D. Трубы укладывают с подъемом I = 0,005 к насосам во избежание образования в них воздушных мешков.

Размеры и число секций всасывающего отделения зависят от диаметра всасывающих труб и их количества. Число секций должно быть не менее двух для насосных стан­ций I и II категорий. При установке крупных насосных агрегатов число секций и труб принимается равным числу насосов. В одной секции можно располагать две или не­сколько всасывающих труб небольших диаметров. Компоновка труб в плане диктует размеры секций всасывающего отделения.

При этом приемное отделение рекомендуется принимать несколько больших размеров в плане, чем всасывающее.

Объем воды в каждой секции водоприемника должен быть не менее 3,0-3,5-кратного расхода воды, забираемого из секции по условию запуска насосов.

Дно секций выполняется с уклоном 0,07-0,1 к приямкам для сбора осадка, из кото­рых он удаляется с помощью эжектора или насоса. Углы секций скругляются для удоб­ства очистки. Секции оборудуются лестницами для обслуживания.

Толщина стен и дна колодца определяется при расчете железобетонной конструк­ции. Во многих случаях толщина стен и дна составляет 0,4—1,0 м, перегородок 0,2-0,3 м, бетонного основания 0,8-2,0 м.

В водоприемниках с вертикальными насосами размеры секций назначаются в зави­симости от компоновки насосных агрегатов в плане.

Верх перекрытия шахты водоприемника должен быть на 1 м выше отметки УВВ с учетом высоты волны 0,6Нв. Для удобства эксплуатации над водоприемником устраива­ется павильон из кирпича или сборных железобетонных элементов.

В береговых водоприемниках предусматривается следующее оборудование: затво­ры, задвижки и колонки управления ими, устройства для очистки и промывки сеток, удаления осадков, подъема решеток и сеток, лестницы, насосные агрегаты и электроустройства.

Береговые колодцы русловых водозаборов выполняются в основном аналогично вышеописанным, с той разницей, что в приемном отделении вместо входных окон за­креплены концы самотечных или сифонных труб, на которых устанавливаются задвиж­ки или затворы. Расстояние от низа до дна колодца принимается от 0,5 до 1,5 м в зави­симости от содержания взвеси в воде реки. Верх трубы должен быть затоплен на 0,5-1,0 м. Глубина колодца определяется конструктивно в зависимости от отметки ава­рийного уровня Zabmin и минимальных необходимых размеров при размещении по высо­те самотечных и всасывающих труб в секциях.

Вернуться к списку

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

Искрогаситель ИГС-55
Искрогаситель ИГС-115
Искрогаситель ИГС-45 
Искрогаситель ИГС-120
Искрогаситель ИГС-65
Искрогаситель ИГС-130
Искрогаситель ИГС-80
Искрогасители на дымоход
Сильфонный компенсатор ГОСТ
Уровнемеры для резервуаров
Уровнемеры для емкостей
Подбор сильфонных компенсаторов
Установка сильфонных компенсаторов
Предварительная растяжка сильфонных компенсаторов
Производство сильфонных компенсаторов