Условия приема воды из рек. Выбор места расположения водоприемных сооружений.

Условия приема воды из рек. Выбор места расположения водоприемных сооружений.

На выбор типа речных водоприемников влияют:

-амплитуда колебаний уровня воды,

-ледовые условия,

-топография берега и дна реки в месте водозабора,

-характер грунтов,

-хозяйственного назначения реки

а) мелководные для водосн.(водоприемник из стали раструбного типа)

б) реки, исп. для лесосплава отд. бревнами, россыпью, молью и для водосн. (деревянный водоприемник из досок или бревен, внутри кот. располагается стальная труба)

в) реки для водосн. и лесосплава плотами (водоприемники из бревен, внутри кот. располагается стальной раструб - РЯЖ)

г) реки для водосн. и судоходства (бетонные оголовки в стальном кожухе или ж/б оголовки)

Для правильного решения задачи проектирования речных водоприемников требуется детальное изучение гидрологического режима реки, а также проведение геологических и топографических изысканий.

Весьма ответственной задачей является выбор места расположения водоприемника, которое должно удовлетворять следующим основным условиям:

а) обеспечивать возможность применения наиболее простого и дешевого способа забора воды из источника;

б) гарантировать бесперебойность получения требуемых количеств воды;

в) обеспечивать прием возможно более чистой воды;

г) находиться как можно ближе к снабжаемому водой объекту (для

уменьшения стоимости водоводов и подачи воды).

 

Благоприятные условия расположения водоприемников:

- выше по течению от мест сброса в реку сточных вод, а также от мест выходов оврагов. Особенно строгие требования предъявляются к местам расположения водоприемников систем водоснабжения населенных мест.

-в тех местах русла реки, в которых не наблюдается интенсивного осаждения наносов и не происходит разрушения берега в результате осыпей и оползней

-вогнутые берега реки (должно сопровождаться проведением берегоукрепительных работ)

- прямые участки берега в местах образования плёса.

-на многорукавном участке - на плесах

-где глубина (необходимая для забора воды надлежащего качества) находится относительно близко от берега

-если на реке есть мост - то перед мостом на глубоких участках русла.

- вне зоны движения судов или плотов (на судоходных реках)

 

Водоприемники нельзя располагать:

-у выпуклого берега реки (интенсивное отложение наносов)

-прямые участки реки (образуются перекаты)

-на пляже.

-в местах возможного образования стариц.

- в местах возможного образования ледяных заторов, шугозажоров, а также в зонах интенсивного образования внутриводного льда.

-на плесах и глубоких участках, где зимует рыба и в местах нереста.

-в нижних бьефах ГЭС вблизи гидроузла.

 

Виды стратификации в потоках. Определения положения кривой поверхности раздела у водоприемных сооружений

 

Плотностная стратификация - изменение плотности воды по глубине водотока или водоема. Она может возникнуть за счет перепада температур или солености воды между поверхностным и придонным слоями, а также за счет поступления масс воды с повышенным содержанием наносов.

Двухслойная температурная стратификация - расслоение воды на два слоя с разностью температур между ними.

В озерах и прудах умеренных широт термический режим определяется хорошо известным физическим явлением — вода обладает максимальной плотностью при 4°С. Вода в них четко делится на три слоя: верхний — эпилимнион, температура которого испытывает резкие сезонные колебания; переходный, слой температурного скачка, —металимнион, где отмечается резкий перепад температур; глубоководный (придонный) — гиполимнион доходящий до самого дна, где температура в течение года изменяется незначительно.

Летом наиболее теплые слои воды располагаются у поверхности, а холодные — у дна. Данный вид послойного распределения температур в водоеме носит название прямой стратификации Зимой, с понижением температуры, происходит обратная стратификация. Поверхностный слой воды имеет температуру близкую к 0°С. На дне температура около 4°С, что соответствует максимальной ее плотности. Таким образом, с глубиной температура повышается. Это явление называют температурной дихотомией. Наблюдается в большинстве наших озер летом и зимой. В результате нарушается вертикальная циркуляция, образуется плотностная стратификация воды, наступает период временного застоя — стагнация. С дальнейшим повышением температуры верхние слои воды становятся все менее плотными и уже не опускаются — наступает летняя стагнация.

Осенью поверхностные воды снова охлаждаются до 4°С и опускаются на дно, вызывая вторичное в году перемешивание масс с выравниванием температуры, т. е. наступлением осенней гомотермии.

высота слоя температурного скачка

Критическое положение поверхности раздела - предельное положение поверхности раздела, при котором в водоприемник не забирается вода из верхнего слоя.

Селективный водоотбор - послойный забор воды из источника за счет разности ее плотности в придонном и поверхностном слоях.

Щелевые трубчатые оголовки

Щелевой водоприемник - самотечный, сифонный или всасывающий водовод, на начальном участке которого устраиваются щели. Водоприемники обычно имеют круглое или прямоугольное поперечное сечение. Они изготовляются из металла, железобетона или древесины.

В практике проектирования используют преимущественно две конструктивные схемы щелевых водоприемников: постоянного сечения с переменной высотой щели по длине и переменного сечения по длине с постоянной высотой щели.

Щелевые водоприемники переменного сечения по длине с постоянной высотой щели при открытом и закрытом торце подразделяют на:

прямоугольный водоприемник с постоянной высотой и переменной шириной;

прямоугольный водоприемник с переменной высотой и шириной;

водоприемник круглого сечения переменного по длине

Фильтрующий оголовок

В водотоках и водоемах рыбохозяйственого назначения при сложных ледовых и шуголедовых условиях и их засоренности целесообразно использовать фильтрующие водоприемники.

В практике проектирования, строительства и эксплуатации водозаборов используют пять основных типов фильтрующих водоприемников.

Первый тип фильтрующего водоприемника - с горизонтально расположенным фильтром и входом воды сверху вниз. Этот тип водоприемника используется преимущественно на реках Севера и Сибири в сложных шуголедовых условиях при малых глубинах воды под мощным ледяным покровом

Второй тип - то же, с горизонтальным фильтром с приемом воды снизу вверх. Он может использоваться как на водотоках, так и на водоемах с достаточными глубинами воды в условиях ее повышенной засоренности взвешенными наносами, водной растительностью и сором.

Третий тип-с фильтром, расположенном в вертикальной плоскости с входом воды по горизонтали. Он может использоваться при достаточных глубинах воды.

Четвертый тип - с дреной или системой дрен, уложенных на постель и покрытых фильтрующим материалом. Этот тип водоприемника может использоваться в водоемах за пределами прибойной зоны при незначительной миграции наносов. Его разновидностью можно считать инфильтрационный водоприемник, верхняя поверхность которого укладывается на уровне ложа водоема.

Пятый тип - подводящий канал, огражденный фильтрующими дамбами. Может использоваться на водоемах при незначительной вдольбереговой миграции наносов.

Корпус водоприемника должен иметь хорошо обтекаемую потоком форму, исключающую образование отрывов потока у поверхности фильтра.

Фильтр для водоприемников второго и третьего типов однослойный. В зависимости от крупности заполнителя толщину фильтра принимают 6-10-кратной величины наиболее крупной фракции фильтра. Фильтр второго типа поддерживается боковыми решетками.

Фильтр может выполняться и в виде кассет из деревянных брусков и реек, пористого бетона, пороэласта или контейнеров, заполненных однородным щебнем, гравием, керамзитом, пластмассовыми или резиновыми шарами и др.

Фильтр для водоприемников четвертого и пятого типов выполняется как однослойным, так и в два-три слоя. Параметры фильтра определяются конструктивной схемой водоприемника и местными условиями водоема. Поверхностный слой фильтра должен противостоять волновой нагрузке.

В фильтрующих водоприемниках, размещаемых в шугоносных водоисточниках, скорость фильтрации на входе не должна превышать 0,05 м/с.

Засорение фильтра зависит и от скорости потока на его поверхности. Оно редко снижается при скоростях течения, более чем в пять раз превышающих скорости втекания в фильтр и значительно увеличивается при подходе потока по нормали к его поверхности.

Одним из сдерживающих факторов широкого использования фильтрующих водоприемников на водоемах является возможность обрастания водоводов и фильтров ракушкой. Между тем, как свидетельствует опыт эксплуатации водозаборов, обрастания самотечных водоводов и дрен, даже при весьма повышенной биологической активности обрастателей, не наблюдается. Предполагают, что такое положение обусловлено отсутствием или весьма незначительным прониканием питательной среды (планктона) вследствие весьма малых скоростей фильтрации воды.

Водозаборные ковши.

Применяются на реках с высокой мутностью и на реках с большим содержанием льда и шуги

Цель применения ковшей осветлить воду от взвеси и избавится от льда и шуги

Водоприемный ковш представляет собой своеобразный искусственно сделанный залив, который образуется дамбой, вынесенной в русло реки, или специально отрытой выемкой. Ковши могут иметь верховой вход или низовой вход по течению реки. В отдельных случаях устраивают два входа в ковш — верховой и низовой.

Вода забирается из ковшей водоприемными сооружениями (преимущественно берегового типа), располагаемыми в конце ковшей.

1. высокомутная река. 4-10 кг/м3

Длина ковша определяется таким образом, чтобы взвесь успела выпасть в осадок, до подхода к Б.В.С. l=500-1000м Выпавший осадок на дно необходимо удалять земснарядом или землесоса. В ковшах большой производительности земснаряды работает круглогодично, но в большинстве случаев, только в летнее время.

Ширина ковша определяется габаритами земснаряда. Монтируется на барже, которая должна проплыть по ковшу и развернутся внутри ковша.

2. Для освобождения воды от льда и шуги

Используется ковш с низовым входом. Скорость в ковше 1см/с. Длина ковша рассчитывается, чтобы шуга всплывала на поверхность, т к скорость реки больше, то ледяной покров в ковше образуется раньше, чем в реке. Под слоем льда температура +4. В реке в ледоставный период -0,01 -0,02. Кроме того, каждый кг всплывающей и примерзающей ко льду шуги выделяет в воду 40 ккал тепла. Поэтому шуга тает или примерзает ко льду и в ВС поступает вода без льда.

3. Имеется большое количество льда и наносов.

Верховой ковш отбирает воду в течении 11 месяцев и работает как отстойник, а низовой ковш течении 1 месяца в предледоставный период.

Оголовки в виде конфузора.

Все типы приемных оголовков можно разделить на три группы: постоянно затопленные, затопляемые высокими водами и незатопляемые.

Несмотря на то, что обслуживание затопленных оголовков связано с определенными трудностями и неудобствами (их недоступность в паводки), они имеют в практике наиболее широкое распространение, так как значительно дешевле незатопляемых оголовков. Постоянно затопленные оголовки имеют то преимущество, что не подвергаются воздействию ледовых нагрузок. Затопленные оголовки можно разделить на два типа. Оголовки первого типа служат лишь для укрепления и защиты от повреждения приемных концов самотечных линий, забирающих воду непосредственно из реки; оголовки второго типа образуют приемную камеру, куда поступает речная вода и к которой присоединяются приемные концы самотечных линий. На судоходных и лесосплавных реках над оголовком должен быть установлен освещаемый ночью сигнальный знак типа, применяемого управлением речного транспорта.

Простейший затопленный оголовок первого типа – оголовок закрепляющий приемный конец самотечной линии (имеющий форму раструба) на сваях. Раструб снабжен съемной решеткой, аналогичной по назначению и величине просветов решетке во входных окнах водоприемника берегового типа. В данном случае вся самотечная линия располагается над дном реки на свайных опорах.

При прокладке самотечной линии по дну или под дном линия в месте приема воды должна заканчиваться вертикальным или наклонным отростком с раструбом.

Для защиты раструба от повреждения льдом или плавником используют кусты свай, располагаемые выше по течению реки, или ограждающие свайные стенки. Более надежная защита концов самотечных труб и обеспечение наилучших условий приема воды достигаются при устройстве приемных оголовков специальной конструкции.

По материалу оголовки бывают деревянными (свайными или ряжевыми), бетонными и железобетонными. Ряжевые оголовки в течение долгого времени имели широкое применение в практике водоснабжения, а иногда применяются и теперь. Оголовки этого типа построены на многих водопроводах.

Условия приема воды из рек. Выбор места расположения водоприемных сооружений.

На выбор типа речных водоприемников влияют:

-амплитуда колебаний уровня воды,

-ледовые условия,

-топография берега и дна реки в месте водозабора,

-характер грунтов,

-хозяйственного назначения реки

а) мелководные для водосн.(водоприемник из стали раструбного типа)

б) реки, исп. для лесосплава отд. бревнами, россыпью, молью и для водосн. (деревянный водоприемник из досок или бревен, внутри кот. располагается стальная труба)

в) реки для водосн. и лесосплава плотами (водоприемники из бревен, внутри кот. располагается стальной раструб - РЯЖ)

г) реки для водосн. и судоходства (бетонные оголовки в стальном кожухе или ж/б оголовки)

Для правильного решения задачи проектирования речных водоприемников требуется детальное изучение гидрологического режима реки, а также проведение геологических и топографических изысканий.

Весьма ответственной задачей является выбор места расположения водоприемника, которое должно удовлетворять следующим основным условиям:

а) обеспечивать возможность применения наиболее простого и дешевого способа забора воды из источника;

б) гарантировать бесперебойность получения требуемых количеств воды;

в) обеспечивать прием возможно более чистой воды;

г) находиться как можно ближе к снабжаемому водой объекту (для

уменьшения стоимости водоводов и подачи воды).

 

Благоприятные условия расположения водоприемников:

- выше по течению от мест сброса в реку сточных вод, а также от мест выходов оврагов. Особенно строгие требования предъявляются к местам расположения водоприемников систем водоснабжения населенных мест.

-в тех местах русла реки, в которых не наблюдается интенсивного осаждения наносов и не происходит разрушения берега в результате осыпей и оползней

-вогнутые берега реки (должно сопровождаться проведением берегоукрепительных работ)

- прямые участки берега в местах образования плёса.

-на многорукавном участке - на плесах

-где глубина (необходимая для забора воды надлежащего качества) находится относительно близко от берега

-если на реке есть мост - то перед мостом на глубоких участках русла.

- вне зоны движения судов или плотов (на судоходных реках)

 

Водоприемники нельзя располагать:

-у выпуклого берега реки (интенсивное отложение наносов)

-прямые участки реки (образуются перекаты)

-на пляже.

-в местах возможного образования стариц.

- в местах возможного образования ледяных заторов, шугозажоров, а также в зонах интенсивного образования внутриводного льда.

-на плесах и глубоких участках, где зимует рыба и в местах нереста.

-в нижних бьефах ГЭС вблизи гидроузла.