2. Общие принципы компоновки и техническое оснащение водохозяйственных (природоохранных) комплексов

Водохозяйственная система состоит из нескольких последо­вательно расположенных и согласованно действующих частей — звеньев, отличающихся друг от друга по функциональному и кон­структивному исполнению. Обычно выделяют следующие звенья - головное водозаборное сооружение, межхозяйственная водопроводящая сеть, внутрихозяйственная сеть, технологическое оборудование и технические средства эксплуатации.

Агрегировано водохозяйственная система может быть изображена в виде диаграммы со структурным соотношением. Первый уровень состоит из четырех основных элементов: водного фонда, объединяющего все водные объекты; водохозяйственного производства, состоящего из русловых сооружений, обеспечивающих регулирование и территориальное перераспределение стока, воспроизводство водных ресурсов, а также водозаборы и сооружения по защите от вредного действия вод; группы сооружений технолого-биологического и социально-гигиенического водопользования, а также по очистке и отводу сточных вод. На втором уровне элементы системы функционально разделяются на две подсистемы: водообеспечивающую и водопотребляющую (рис. 2.3.). Верхний уровень включает в себя весь комплекс. Составной частью во все элементы включаются технологическое оборудование и технические средства эксплуатации.

По другому выглядят объекты водохозяйственных систем с точки зрения инженерного контролинга (система эффективного управления предприятием). Технические средства управления и эксплуатации являются управляю­щей подсистемой, а водопроводящая и потокообразующая часть, то есть гидротехнические сооружения всех уровней— управляемой подсистемой (объектом управления).

Рис.2.3. Функциональные элементы водохозяйственных систем страны.

Наличие в гидромелиоративной системе двух взаимодейству­ющих подсистем (управляемой и управляющей) дает основание рассматривать ее как водохозяйственное предприятие. Таким об­разом, водохозяйственная система — это предприятие, которое в процессе своего функционирования опе­ративно управляет режимами водоподачи и водораспределения в целях обеспечения производственных процессов в предприятиях водохозяйственного комплекса, охраны водных, земельных ресурсов и окружающей среды.

Управляемая подсистема предназначена для подачи и отвода воды, регулирования мелиоративных режимов сельскохозяйст­венных земель и представляет собой сеть взаимоувязанных гидротехнических сооружений..

Гидротехнические сооружения — основные элементы любой водохозяйственной системы. С их помощью аккумулируется и подается вода на систему, обеспечивается ее заданный эксплуатационный режим: водораспределение, водорегулирование, отвод излишков воды, сопряжение водоводов различной конструкции и т. д. Конструктивное решение сооружений зависит от: функ­ционального назначения; геологических, гидрологических и климатических условий района строительства, схемы водораспределения; способа строительст­ва, наличия местных строительных материалов и базы стройиндустрии и др.

Гидротехнические сооружения водохозяйственные системы могут быть разделены на две группы. Первая включает водозаборный комплекс:

Головное водозаборное сооружение (водозаборный гидроузел рис.2.4.) предназначено для забора воды из источника и вклю­чает следующие основные элементы: водозаборное сооружение (водоприемник), плотину (при плотинном водозаборе), насосную станцию (при машинном водоподъеме), сороудерживающие ре­шетки, рыбозащитные сооружения, отстойник, головной участок магистрального канала (до головного водомерного поста).

Примерный перечень сооружений этой группы включает:

• Головные сооружения на водоисточнике, с помощью которых обеспечивается забор воды, регулирование стока и другие работы;

• водоподпорные сооружения (плотины), ограждаю­щие и защитные дамбы;

• водосливы и водосбросы;

• головные регуляторы;

• сооружения по борьбе с наносами (отстойники, промывники);

• сооружения насосных станций;

• комплексы очистных сооружений водоподготовки.

Рис.2.4. Примеры компоновки головных гидроузлов.

Головные гидротехнические сооружения, располагае­мые на одном участке реки, объединяются, в связи с усло­виями их совместной работы, в единый комплекс, сокра­щенно называемый «гидроузел». Гидроузлы могут выпол­нять одну какую-либо хозяйственную задачу, например забор воды для орошения, во многих же случаях они создаются для осуществления нескольких задач, напри­мер орошение, получение энергии и т. д.

В условиях комплексного использования в состав гидротехнического узла дополнительно могут войти такие сооружения, как гидроэлектрическая станция, судоход­ный шлюз, рыбоход, водовыпуски и водоспуски, насосные станции различного назначения и т. д.

Вторая группа включает сетевые сооружения и относится к транспортирующей части системы. Среди сооружений этой группы следующие:

• Внутрисистемные, или сетевые, со­оружения;

• водопроводящие (каналы различного назначения, лотки, трубопроводы, туннели, акведуки, дюкеры);

• регулирующие (водопыпуски, вододелители, перегораживающие сооружения);

• сопрягающие бьефы (перепады, быстротоки, кон­соли);

• водомеры;

• отстойники и промывники;

• мосты и трубы-переезды;

• водопои;

• коллекторы, сбросы, ограждающая сеть, дренажная сеть

Сетевые сооружения различного назначения могут быть совмещенного типа (например, водовыпуск-водомер) или соединены в один узел комплексного назначения, например на перепадах каналов оросительных систем строят гидроэлектрические станции. На крупных кана­лах, используемых для орошения и транспортных целей, может потребоваться устройство судоходного шлюза. В районах лесосплава мелиоративные каналы приспосаб­ливают иногда для одновременного сплава леса с соору­жением лесосплавных лотков.

Гидротехнические сооружения мелиоративных систем распределяются по классам капитальности, установлен­ным в «Строительных нормах и правилах» (СНиП) Гос­строем РФ. Согласно этой классификации, отдель­ные постоянные гидротехнические сооружения разде­ляются на основные и второстепенные в зависимости от их значения в объекте строительства.

К основным относятся сооружения, перерыв в работе которых, в случае ремонта или аварии, влечет за собой прекращение или значительное и длительное уменьшение подачи воды в оросительные или обводнительные системы, подтопление осушаемой и затопление обваловываемой территории, а именно: головные узлы, плотины, насосные станции, водоприемники, водосбросы и т. п.; магистраль­ные (главные) каналы и сооружения на них; межхозяйственные оросительные, обводнительные и осушительные каналы и сооружения на них; оградительные дамбы или валы и сооружения на них.

К второстепенным относятся сооружения и их отдель­ные части, прекращение работы которых не влечет за собой последствий, указанных для основных сооружений, а именно: подпорные стенки, не участвующие в создании подпорного фронта, ледозащитные стенки, струенаправляющие и раздельные дамбы, служебные мостики, не несущие нагрузки от подъемных механизмов и затворов.

Управляющая подсистема обеспечивает оперативное управле­ние водными потоками на водохозяйственной системе, мелио­ративными режимами сельскохозяйственных земель, техничес­ким состоянием гидромелиоративной системы. С ее помощью принимаются решения и передаются управляющие сигналы или команды управ­ляемой подсистеме, а обратно поступает информация о состоя­нии объекта управления.

К техническим средствам эксплуатации и управления на водохозяйственных системах относят здания, специальные сооружения, технические устройства, в том числе инструменты, запасные части и эксплуатационные мате­риалы, средства для сбора, обработки, передачи информации и формирования управляющих сигналов или команд.

К техническим средствам эксплуатации и управления обычно относят:

• посты учета воды, размещаемые в голове системы, на всех отводах, каналах, на сбросной и коллекторной сети;

• скважины для наблюдений за уровнями грунтовых вод, режимные скважины в створах. Створы устраивают через 5-6 км, скважины — через 1-1,5 км. На участ­ках, где высоко грунтовые воды, устанавливают допол­нительные скважины в хозяйствах из расчета одна сква­жина на 100-150 га;

• комплекс тех­нических средств для сбора, обработки и передачи информации и формирования управляющих сигналов или команд (диспетчер­ская связь, средства автоматики и телемеханики, водомерные посты, наблюдательные скважины, лаборатория производствен­ных исследований, дороги, транспортные средства), телефонные линии для диспетчерской связи с голов­ной насосной станцией, узловыми сооружениями, точка­ми выдела воды, с водопользователями. Телефонные ли­нии размещают по кольцевой схеме;

• служебные или инспекторские дороги и лесные поло­сы, размещаемые вдоль каналов и коллекторов. Шири­на дорог 5-6 м;

• про­изводственную базу с подсобными предприятиями, машины для производства эксплуатационных работ, производственные и жилые здания для эксплуатационного персонала, мастер­ских, баз, складов, гаражей и др. Здания размещают в эксплуатационном городке, на головном участке и на уз­ловых сооружениях. Эксплуатационный городок устраи­вают в средней части системы. Выделяют гидротехниче­ские участки из расчета один участок на 2-4 хозяйства. База участка находится вблизи узловых сооружений;

• эксплуатационную обстановку на каналах и со­оружениях;

• электрические линии и подстанции вдоль магистраль­ных каналов и основных распределителей, от головного участка до узловых сооружений и эксплуатационного го­родка;

• лаборатории для производственных исследований по определению фактических показателей работы системы;

• лесные посадки на головном участке и на узловых со­оружениях. Шири­на лесных полос — 3-4 ряда деревьев. Лесные посадки, находящиеся в ведении ВХК, занимают 1,5-2% площади орошения.

Технические средства эксплуатации определяют условия управляемости системы и возможность выполнения заданных режимов, то есть организованность системы.

Анализ вышесказанного позволяет сделать вывод о том , что ВХК состоит из трех взаимосвязанных частей: природной, технической и экономической.

Природная часть обуславливает возможность функционирования и развития ВХК, определяет положительные и отрицательные стороны его влияния на природную среду, гарантирует определенный объем воды на расчетный период.

Техническая часть ВХК обеспечивает выполнение эксплуатационных мероприятий и принимаемых решений по всей совокупности сооружений и обеспечивает работоспособность объектов ВХК и отдельных водопользователей. Эта часть ВХК потребляет основные капиталовложения при строительстве и объективно обуславливает издержки при эксплуатации.

Экономическая часть ВХК определяет жизнеспособность системы, ее адаптацию в инфраструктуре региона, способность трансформировать функции при изменяющихся внешних условиях. Ее задача заключается в максимализации экономического эффекта и минимизации ущерба при колебаниях естественной обеспеченности водными ресурсами.

В итоге ВХК должен обеспечить наибольшую экономическую эффективность обществу в целом, а не его отдельной отрасли. ВХК несет ответственность за сохранение природной среды. Сооружения узлов водохозяйственных систем должны быть технически совершенны и надежны, а эксплуатация водохозяйственных объектов и сооружений должна быть безопасной и технически безупречной.

Список используемой литературы

1. Васильев Н.Ф. и др. Мелиорация и водное хозяйство. Т.1. Экономика: Справочник – М.Агропромиздат,1988.-399с.

2. Полад-заде П.А. и др. Мелиорация и водное хозяйство. Т.4. Сооружения: Справочник – М.Агропромиздат,1987.-464с.

3. Гришин М.М. Гидротехнические сооружения( в двух частях). Ч.1: Учебник для студентов вузов.-М.:Высшая школа.1979 г.-615 с.

4. Даишев Т.Д. и др. Справочник по эксплуатации мелиоративных систем Нечерноземной зоны РСФСР. –Л.: Агропромиздат. Ленингр.отделение,1987 г.- 263 с.

5. Духовный В.А. Водохозяйственный комплекс в зоне орошения. Формирование, развитие.- М.:Колос, 1984.-255 с

6. Натальчук М.Ф., Ахмедов Х.А., Ольгаренко В.И. Эксплуатация гидромелиоративных систем.- М.:Колос, 1983.-279 с.

7. Натальчук М.Ф., Ольгаренко В.И., Сурин В.А. Эксплуатация гидромелиоративных систем: Учебники и учебные пособия для вузов.- М.:Колос, 1995.-320 с.

8. Недрига В.П. и др. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика:- М.:Стройиздат,1983.-543 с.