Водозаборные сооружения , совмещенные с подъемными плотинами

Плотинный водозабор сооружают, когда требуемые уровни воды в реке в естественном ее состоянии не обеспечены (т. е. при этих уровнях воды нельзя построить бесплотинный водозабор, обеспечивающий подачу необходимых расходов воды в канал). В этом случае уровень воды в реке приходится поднимать путем устройства водоподъемной плотины. Водоподъемную плотину устраивают также с целью забирать воду из реки (в данном ее створе) с более высоких отметок, а следовательно, иметь возможность трассировать магистральный канал оросительной системы по более высоким отметкам местности (увеличивая тем самым орошаемую площадь). Иногда приходится устраивать два водозабора на противоположных берегах реки. В этом случае наличие плотины позволяет легче распределять воду между этими двумя водозаборами. В каждом плотинном водозаборе кроме водосливной плотины, поднимающей уровень воды в верхнем бьефе и пропускающей необходимые расходы воды в нижний бьеф, обычно имеются следующие составные части: 1. головной водозаборный шлюз, порог которого на 1-2 м и более возвышается над дном реки; шлюз имеет несколько водопропускных отверстий, перекрываемых затворами, для регулирования количества воды, подаваемой в канал; 2. промывные устройства для удаления от порога отложившихся донных наносов; 3. отстойники для задержания взвешенных наносов и тех донных, которые не будут задержаны входным порогом; 4. решетки на входе в водозабор для защиты канала от внутриводной взвеси; 5. специальные элементы устраиваемые по мере надобности, к которым относятся шугосбросы, гравиеловки и др.   Способом увеличения глубины у водоприемника является строительство водоподъемных плотин. К их сооружению приходится прибегать в тех случаях, когда глубина реки недостаточна для забора воды надлежащего качества и когда другие устройства для ее увеличения очень дороги или вовсе неприемлемы по местным условиям. Водоподъемные плотины, применяемые для обеспечения требуемых глубин в месте водозабора, могут быть глухими, т. е. с переливом воды через гребень (без затворов) или разборчатыми. Плотина первого типа, обеспечивая требуемый уровень воды в реке, не позволяет регулировать уровень при сезонных изменениях расхода воды в реке. Кроме того, при глухих плотинах осложняется борьба с заилением верхнего бьефа. Глухие плотины применяют только при условии устройства промывного шлюза у водоприемника. Строительство водоподъемных плотин позволяет также повысить величину возможного водозабора и, в некоторых случаях, обеспечивает сезонное регулирование стока. Разумеется, схема и конструкция плотинного узла сооружений должны учитывать характер использования реки для лесосплава, судоходства и рыбоводства. Водоприемное сооружение может быть устроено отдельно или конструктивно объединено с плотиной. В первом случае могут быть использованы любые типы описанных речных водоприемников. При конструктивном объединении водоприемника с плотиной он чаще всего совмещается с одним из устоев плотины или непосредственно к нему примыкает.

 

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.