1. Затопленные водоприемники – оголовки

Затопленные водоприемники получили преимущество в практике проектирования, строительства и эксплуатации водозаборов.

Конструкции водоприемников (рис.2) имеют 3 основных элемента: несущий каркас или корпус 1, водоприемное отверстие с кассетами 2 и водосборный коллектор 3 включая его сопряжение с самотечным трубопроводом. Корпус фильтрующих водоприемников выполняется из дерева (ряж), железобетона, бетона и стали. Корпус должен иметь хорошо обтекаемые потоком формы, исключающие изменение потока у поверхности фильтра. В качестве водосборных коллекторов применяют вихревые камеры. Вихревая камера представляет собой телескопическую трубную систему с переменным расходом вдоль пути.

Расчет основных размеров вихревой цилиндрической камеры начинается с определения ее диаметра и длины. Наибольший диаметр камеры определяют по формуле

,

где v_m определяется из соотношения со скоростью движения воды в самотечном водоводе v_с по выражению:

Длина всей вихревой камеры связана с наибольшим диаметром

l ≤ (6 - 10)d_m

Полученная длина камеры (водоприемного фронта) разбивается на отдельные камеры (рис. 1).

В телескопических вихревых камерах при одинаковых исходных параметрах и величина щели постоянной высоты определяется по формуле

,

что равнозначно

.

Диаметры остальных звеньев вихревой камеры получают из условия

,

где l_i - длина вышележащего участка щели.

При этом во всех случаях, когда щель устраивается прерывистой (например, за счет установки струенаправляющих диафрагм в местах переходов от одного диаметра к другому и пр.), за ее длину принимается только суммарная длина в свету. Таким образом запроектированная конструкция вихревой камеры обеспечивает прием определенного расхода воды.

На рис. 2 приведена конструкция железобетонного водоприемника с односторонним боковым приемом воды.

Рис. 2 Железобетонный водоприемник с вихревой камерой и односторонним отбором воды

1 – корпус оголовка. 2 - водоприемное отверстие с кассетами; 3 - вихревая камера; 4 – точка подвода воды к вихревой камере; 5 – струенаправляющий щит

Для удаления осадков в районе водоприемных окон рекомендуются к установке струенаправляющие щиты. (рис. 3)

Фронтальный вид

ПЛАН

Рис. 3 Схема установки струенаправляющих щитов на водоприемнике

Струенаправляющие щиты выполняются трапецеидального вида с размером 1,5х4 м, установленные по обеим сторонам водоприемника под углом 15° к горизонтальной плоскости. Удаление донных наносов от водоприемного фронта достигается за счет появления за ними индуцированных скоростей, направленных у дна в сторону от боковой грани водоприемника. Экспериментально установлено, что при транзитных скоростях потока более 1 м/с струенаправляющие щиты позволяют создать устойчивую промоину вдоль водоприемного фронта, удаляя наносы в сторону от водоприемных окон на расстояние большее, чем ширина щита.

При длине водоприемника до 12-15 м рекомендуется устанавливать только два передних щита, расположенных на расстоянии 3 м от лобовой грани водоприемника. Щиты устанавливаются по обоим бортам даже в случае одностороннего водоотбора. При длине водоприемника от 15 до 30 м необходимо устанавливать вторую пару щитов. Задняя кромка щита располагается на уровне нижней границы окон на расстоянии 0,5-0,8 м от дна.

С целью защиты от подмыва дно вокруг водоприемника на расстоянии не менее 2 м от его бортов закрепляется щебнем крупностью не менее 100-150 мм.