Главная Обратная связь

Дисциплины:






КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЧНЫХ ВОДОПРИЕМНИКОВ



Установившейся и общепринятой классификации водоприемных сооружений в настоящее время не существует. Большое разнообразие природных условий и обилие методов решения задачи водоприема обусловливают наличие большого числа признаков, по которым могут быть классифицированы речные водоприемные сооружения. Водоприем может осуществляться из рек в их естественном состоянии или из зарегулированных рек. В последнем случае вода забирается из образованных на реке водохранилищ. В отдельных случаях водохранилища создаются специально для нужд водоснабжения (обычно для крупных промышленных предприятий, потребности которых в воде превышают величину речного стока в маловодные периоды года). Чаще для целей водоснабжения используются водохранилища, образованные при строительстве гидростанций. Условия приема воды из водохранилищ имеют ряд особенностей, которые влияют на тип и оборудование водоприемников. При проектировании и строительстве водоприемных сооружений на водоемах рыбохозяйственного значения должны быть предусмотрены все мероприятия и устройства по рыбоохране. Иногда водоприем требует проведения в русле реки регуляционных работ для улучшения условий забора воды, а также устройства водоподъемных плотин для увеличения глубины в месте водоприема. Как в этом случае, так и в случае устройства водохранилищ водоприемные сооружения могут быть возведены отдельно от плотин или конструктивно объединены с ними. Так возникает особый тип водоприемников, конструктивно объединенных с речными гидротехническими сооружениями. При наличии вблизи берега глубин, обеспечивающих требуемые условия забора воды, и при относительно крутом береге применяются водоприемники берегового типа. Их располагают на склоне берега с приемом воды непосредственно из русла реки. При этом насосы первого подъема могут быть расположены в отдельном здании насосной станции или в самом водоприемнике. Этим определяются соответственно два

вида водоприемников берегового типа — р а з д е л ь н ы й и совмещенный (см. далее рис. IV.2 и IV.3).

Если требуемые для приема воды глубины могут быть найдены только на значительном расстоянии от берега (что обычно имеет место при малых уклонах берега и дна реки), используются водоприемники руслового

типа. В месте забора воды из реки в ее русле устраивается приемный оголовок; от него вода подается по трубам к береговому колодцу (см. далее рис. IV. 13). При этом, как и у водоприемников берегового

типа, насосная станция может быть устроена отдельно или конструктивно объединена с береговым колодцем.

В отдельных случаях устраивают незатопляемый оголовок, представляющий собой своеобразное сооружение островного типа (часто называемое «крибом»), вынесенное в русло реки. Иногда в таком оголовке устанавливают насосы, передающие воду на берег по напорным трубам. В ряде случаев для улучшения условий приема воды ее забирают не непосредственно из русла реки, а из искусственно созданных заливов—



ковшей (см. § 61). Устройство ковшей позволяет снизить количество взвешенных наносов в воде, забираемой насосами, а также успешно бороться с внутриводным льдом и шугой. В тех случаях, когда речная вода сильно загрязнена, находят применение водоприемники инфильтрационного типа, забирающие речную воду,

профильтровавшуюся через грунт дна и берега реки.

Своеобразным типом водоприемных устройств являются передвижные водоприемники (совмещенные с насосной установкой), отметка расположениякоторых может изменяться в соответствии с изменением уровня воды в реке. Эти водоприемники (насосные установки) позволяют всегда осуществлять забор воды при малой и постоянной высоте всасывания. Их устраивают плавучими или фуникулерного типа Приведенный классификационный обзор основных принципиальных типов речных водоприемных сооружений не охватывает все их действительноемногообразие, обусловленное, как сказано, исключительным разнообразием местных природных условий, весьма сильно влияющих именно на этот вид водопроводных сооружений.

Раздельный водоприемник берегового типа (рис. 1V.2) представляет собой колодец 1, обычно железобетонный, передняя стенка котороговыходит непосредственно в русло реки. Вода поступает в водоприемникчерез входные окна 2, расположенные в передней стенке колодца, и забирается насосами через всасывающие трубы 3.Обычно в речных водоприемниках осуществляется предварительная грубая механическая очистка воды. В этих целях входные окна снабжаются решетками, предотвращающими занесение внутрь водоприемника относительно крупных предметов. Кроме того, на пути от входных окон к всасывающим трубам вода проходит через сетки 4, установленные в перегородке 5, разделяющей водоприемный колодец на два отделения: переднее (приемное) А и заднее (всасывающее) Б. На сетках

задерживается значительная часть загрязнений, содержащихся в воде: планктон, водоросли, мелкий сор и т. д. Подобная механическая очистка (процеживание) воды значительно облегчает работу сооружений для осветления воды, предотвращает возможное засорение труб и насосов, а в ряде случаев в системах производственного водоснабжения дает возможность использовать воду без какой-либо дополнительной

очистки.

Над водоприемным колодцем устраивается служебный павильон 6, из которого осуществляются управление арматурой и механизмом очи­стки сеток, а также другие операции, связанные с эксплуатацией водо­приемных сооружений.

Вода, прошедшая через сетки, забирается насосами 7 через всасы­вающие трубы 3. Устройство насосной станции в отдельно стоящем зда­нии 8 может быть обусловлено геологическими условиями, характером рельефа берега и степенью его затопления паводковыми водами.

Для обеспечения лучших условий всасывания желательно распо­лагать станцию возможно ближе к водоприемнику.

Характер здания насосной станции, необходимость и степень ее за­глубления зависят от амплитуды колебаний уровня воды в реке и до­пустимой высоты всасывания насосов. Отметка оси насосов определя­ется отметкой низкого расчетного уровня воды в реке и допустимой вы­сотой всасывания насосов (с учетом потерь напора во всасывающих линиях).

В целях обеспечения большей надежности и улучшения условий эксплуатации сооружения следует, как правило, устанавливать насосы под заливом, т. е. ниже минимального расчетного уровня воды в реке.

Всасывающие трубы 3 для защиты от повреждений и для облегче­ния их осмотра и ремонта иногда располагают в специальной галерее 9.

Водоприемный колодец обычно разделяется продольными перегородками на несколько параллельно (и независимо) работающих секций (по числу насосов) (в водоприемнике, показанном на рис. IV.2, таких секций две), Это обеспечивает бесперебойность работы водоприемника и позволяет осуществлять периодическую очистку и ремонт водоприем­ника без прекращения подачи воды.

При благоприятных геологических, топографических и гидрологи­ческих условиях целесообразно устройство совмещенных водоприемни-

ков. Благодаря своей относительной экономичности эти водоприемники имеют значительно большее распространение, чем раздельные водопри­емники. Основные принципиальные схемы таких водоприемников пока­заны на рис. IV.3 (обозначения те же, что и на рис. IV.2). Здание станции может примыкать к водоприемному колодцу (рис. IV.3, а) или может быть конструктивно полностью объединено с водоприемником(рис. IV.3, б и в). При первой схеме уменьшается общий объем сооружения, но применение ее возможно лишь при наличии достаточно плотных грунтов. Схема, показанная на рис. IV.3, б, практически приемлема при любых грунтах, но вызывает увеличение объема сооружения. Применение вертикальных центробежных насосов (рис. IV.3, в) позволяет уменьшить объем сооружения. При схемах, показанных на рис. IV.3, б и в, требуется устройство внутри водоприемника водонепроницаемых камер для установки насосов. Схема, приведенная на рис. IV.3, в, предусматривает применение вертикальных насосов с удлиненным валом, позволяющим устанавливать электродвигатели в верхнем павильоне водоприемника. При схемах, показанных на рис. IV.3, бив, возможно обеспечение работы насосов под заливом даже при самых низких уровнях воды.

Водоприемники берегового типа могут иметь в плане круглую, эллипсоидальную или прямоугольную форму, выбираемую в зависимости от места расположения водоприемника, условий обтекания его водами

реки, условий производства работ по его сооружению и от используемого оборудования насосной станции.

Размеры водоприемника, его основных элементов и оборудования (сеток, решеток, труб и т.д.) определяют частично путем гидравлического расчета и частично по соображениям конструктивного и эксплуатационного

характера. Кроме того, водоприемник должен быть проверен на действие сил давления воды, льда и грунта (на всплывание, на опрокидывание, на сдвиг), а также на прочность при действии заданных нагрузок.

Основой для гидравлического расчета водоприемника является заданная расчетная производительность сооружения. Общее расчетное количество забираемой воды в свою очередь влияет на выбор типа, оборудования и конструкции водоприемника. Независимо от типа водоприемника его проектирование производится в тесной увязке с проектированием насосной станции и подбором насосного оборудования. Это позволяет наиболее рационально выбрать число насосных агрегатов и установить число секций водоприемника (по фронту). По заданной производительности (полной и на одну секцию) и рекомендуемым

скоростям могут быть путем гидравлического расчета определены размеры входных окон, площади сеток, величины потерь напора в решетках и сетках, а также диаметры всасывающих труб. Суммарная площадь (в м 22) входных окон (брутто) для каждой секции водоприемника, рассчитанной на пропуск расхода воды Q (в м 3 /с) определяется по расчетной скорости входа воды с учетом стеснения живого сечения потока решеткой (коэффициент а 1) и засорения решетки в процессе эксплуатации (коэффициент а 2)- Тогда соотношение между расходом Q, площадью и скоростью v может быть выражено по формуле

Q=

 

где - коэффициент расхода;

v—расчетная средняя скорость движения воды в отверстиях решетки-в м/с;

Для водоприемников берегового типа СНиП П-Г.3-62 рекомендуют принимать скорость v в пределах

0,4—1 м/с (меньшие скорости при большей мутности и шугоносности).

Отсюда площадь окон

или

Коэффициенты k\, k2, кз принимаются в зависимости от типа и конструкции решеток и условий их эксплуатации.

Решетки, перекрывающие входные окна, обычно выполняют из металлических вертикальных стержней круглого или прямоугольного сечения. Для возможности очистки решетки следует делать съемными. На рис. IV.4 в качестве примера показана съемная решетка из полосовой стали. Решетка устанавливается в направляющих из вертикально поставленных швеллеров (перекрывая проем входного окна с внешней стороны) и может быть поднята для очистки на балкон служебного павильона с помощью простейших грузоподъемных устройств1. В реках, где образуется глубинный лед или шуга, в целях борьбы

с обледенением и закупоркой решеток применяют обогрев их электрическим током. Обычно для защиты решеток от обмерзания достаточен даже небольшой нагрев их (до плюс 0,01—0,02° С). ширины).

Для принятого типа решетки могут быть определены значения коэффициентов к, входящих в приведенную выше расчетную формулу. Коэффициент k\ при стержнях круглого сечения принимается равным

1,1, при стержнях прямоугольного сечения равным 1,25. Коэффициент k2 равен (a-\-d)ja, где а — расстояние между стержнями решетки (в свету);

d — диаметр стержня круглого сечения (или ширина поперечного сечения стержня прямоугольного профиля). При обычных значениях а (40—50 мм) и d (10 мм) коэффициент k2=\,2b—1,20. Коэффициент засорения решеток (водорослями и мусором) &з=1,25. По приведенной выше формуле может быть определена лишь общая площадь входных окон, приходящаяся на одну секцию водоприемника. Число и размеры входных окон назначают с учетом ряда эксплуатационных и конструктивных соображений. Так, размеры окон назначают

с таким расчетом, чтобы решетки имели относительно небольшой вес и были удобны для подъема (высота их должна быть больше ширины). При значительном колебании уровня воды в реке входные окна водоприемников часто располагают в два яруса, с тем чтобы всегда можно было получать возможно более чистую воду. Низ окон в целях уменьшения количества вовлекаемых насосов располагают не менее чем на

0,5 м выше дна реки. Верх окон во избежание их обмерзания располагают не менее чем на 0,2 м ниже нижней кромки льда при наинизшем уровне ледостава и не менее чем на 0,3 м ниже низкого расчетного уровня воды.

Сетки, через которые проходит вода, поступающая из приемного отделения во всасывающее, могут быть двух типов — плоские (подъемные) и вращающиеся. Расчетную (рабочую) площадь сеток можно определять по формуле, приведенной для расчета входных окон с решетками, но при иных значениях расчетных коэффициентов и скоростей, а именно:

Конструкция плоской подъемной сетки показана на рис. IV.5.

Вращающаяся (ленточная) сетка представляет собой непрерывное проволочное полотно, перекинутое через два расположенных один над другим горизонтальных барабана1 (рис. IV.6). Полотно состоит из от­дельных секций (металлических рамок), шарнирно соединенных между собой. Каждая рамка затянута сеткой из тонкой проволоки (медной, латунной или из нержавеющей стали) диаметром 0,2—0,4 мм с ячейка­ми от 0,3X0,3 до 2X2 мм. Вращение сетки осуществляется при помощи электродвигателя.

Многочисленные конструкции вращающихся сеток могут быть от­несены к трем основным типам (рис. IV.7).

 


 

На рис. IV.7, а показана принципиальная схема установки вращаю­щейся сетки с внутренним подводом и внешним отводом воды. Здесь вода из приемной камеры / через окно 2 поступает внутрь сетки, кото­рая установлена посредине сеточной камеры 3, процеживается чере? оба поля движущегося полотна сетки и через проемы 4 направляется в камеру 5, куда опущены концы всасывающих труб насосов. В целях предотвращения прорыва сетки давлением воды (при ее значительном загрязнении) предусмотрена возможность открытия аварийного окна 6. Иногда предусматривается автоматическое открытие окна при возрас­тании разности давлений (или уровней воды) перед и за сеткой.

На рис. IV.7, б показана принципиальная схема установки вращаю­щейся сетки с внешним подводом и внутренним отводом воды. Здесь вода из приемной камеры / через окна 2 поступаете сеточную камеру-3. проходит через внешнюю сторону полотна сетки внутрь ее и отводится через проем 4 в камеру 5, откуда забирается насосами. Сетка промывается водой через спрыски смонтированной внутри нее промывочной трубы.

Применение вращающихся сеток как с внутренним, так и с внеш­ним подводом воды требует некоторого увеличения размеров водопри­емных сооружений в плане.

 

сетка обеспечивает не только более простое и компактное устройство водоприемника, менее сложный монтаж, более удобный осмотр, но и бо­лее спокойный режим движения воды в камерах водоприемника с мень­шими сопротивлениями. Однако сетка прямоточного типа имеет тот не­достаток, что процеживает воду в основном только одним своим полем. Если по требованиям потребителя должна быть гарантирована беспере­бойность процеживания воды на сетках, сетки прямоточного типа при­менять не следует, так как при неполадках в промывных устройствах загрязнения могут переноситься такой сеткой в камеру чистой воды.

В системах водоснабжения значительного масштаба приходится устанавливать несколько параллельно работающих сеток.

. В качестве рыбоохранных заградительных устройств в водоприемных сооружениях используются плоские сетки (с размерами ячеек, соответствующими крупности рыбы), сетчатые барабаны (сетки цилиндрической формы, перекрывающие входные окна водоприемника), сетки с рыбоотводами — устройствами, позволяющими отводить рыбу, задержанную сеткой, обратно в водоем; отбойные козырьки; запани, располагаемые в водоеме и отводящие рыбу от места забора воды в водоприемник. Расчетные скорости движения воды через все виды заградительных устройств устанавливаются исходя из соображений рыбоохраны.

Кроме перечисленных механических устройств используются также (в дополнение к ним или самостоятельно) гидравлические заградители в виде струй воды, пневматические завесы из пузырьков воздуха, а также электрические, световые или звуковые заградительные поля. Специфические требования по рыбозащитным мероприятиям при устройстве водопроводных водоприемных сооружений излагаются в «Положении по проектированию рыбозащитных устройств водозаборных сооружений» Министерства рыбного хозяйства СССР и включены в проект СНиП П-Г.З.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...