Выбор типа водоприёмника и его расчёт

Рассмотрим назначение, проектирование, конструирование и расчёт элементов руслового водозабора, начиная с оголовка и далее по ходу движения воды.

Оголовок (водоприёмник) служит не только для непосредственного приёма воды из источника, но и для укрепления и защиты от повреждений концов самотечных (сифонных) трубопроводов в русле реки. От конструкции, места расположения и надёжности работы оголовков в значительной мере зависит бесперебойность подачи воды в систему водоснабжения.

Выбор типа оголовка осуществляется в зависимости от производительности водозабора, требуемой категории надежности, шуголедовых условий, устойчивости русла, наличия в речном потоке сора, карчей и условий эксплуатации источника.

Все типы водоприёмников подразделяют на два вида: затопленные и незатопленные.

Затопленные оголовки располагают ниже минимального расчётного уровня воды и нижней кромки ледяного покрова при ледоставе. Они наиболее дешевы, менее трудоёмки в строительстве и поэтому получили наибольшее распространение. Водоприёмники оборудуются вспомога­тельными средствами для наблюдения за их работой и состоянием, для промывки сороудерживающих решеток обратным током воды, а также для борьбы обледенением и обрастанием.

Конструкция и расположение затопленных оголовков не должны нарушать движение водного потока и наносов, для чего им придают удобообтекаемую форму. Водоприёмные отверстия располагают так, чтобы в них не попадали донные наносы, шуга и рыбья молодь. Обычно затопленные водоприемники устраивают с боковым или низовым приемом воды. Лобовой (по течению) прием воды не рекомендуется, так как шуга и сор прижимаются потоком воды к решеткам, забивают сетки (кассеты).

Для забора малых расходов воды (0,02–0,2 м3/с) из не судоходных рек с легкими природными условиями применяются незащищенные раструбные оголовки, а при производительности до 0,5 м/с – трубчатые и тарельчатые оголовки.

На реках с легкими и средними природными условиями забора воды при производительности водозабора до 1 м3/с применяются железобетонные и ряжевые оголовки с боковым приемом воды, а при тяжелых шуголедовых условиях – фильтрующие ряжевые оголовки.

Оголовки с вихревыми камерами применяют при производительности водозабора 1–3 м3/с, средних и тяжелых природных условиях. Водоприемники с вихревыми камерами являются наиболее совершенными по гидравлическим условиям и равномерности входа воды в водоприемные окна большой площади. Применение вихревых камер позволяет снизить скорости входа воды до 0,05–1 м3/с для защиты от шуги и предотвращения захвата молоди рыбы.

Массивные бетонные и железобетонные оголовки рекомендуются к применению при средних и тяжелых условиях на судоходных реках при больших скоростях течения воды и любой производительности.

Для обеспечения устойчивого забора воды при малых глубинах потока и наличии большого количества внутриводного льда (шуги) или донных наносов рекомендуется устройство водозаборных ковшей. Предпочтение следует отдавать ковшам, заглубленным в берег с низовым входом воды в ковш.

Рис. 5. Схема размещения сооружений руслового водозабора раздельного типа:  1 – оголовок; 2 – самотёчный трубопровод; 3 – береговой водоприёмный колодец;  4 – всасывающий трубопровод; 5 – насосная станция первого подъёма

Рис. 6. Схема руслового сифонного водозабора совмещенного типа: 1 – оголовок;  2 – сифонный трубопровод; 3 – водоприёмный берегосетчатый колодец;

4 – погружной насос; 5 – напорный водовод

Таблица 6

Расположение водоприёмных окон оголовков

Расположение окон	Условия, влияющие на расположение окон
1. На боковой поверхности	Среднее или малое количество наносов, средние и тяжёлые шуголедовые условия, малые глубины
2. На низовой по ходу движения воды поверхности	По наносам легкие и средние условия,  шуголедовые условия лёгкие
3. На верхней (лобовой) поверхности при пороге не менее 2 м	Малоразмываемое дно, отсутствие шуги
4. На верхней горизонтальной  поверхности	По наносам тяжёлые и очень тяжёлые условия, шуголедовые условия средние и тяжёлые
5. На нижней горизонтальной  поверхности, на расстоянии  от дна не менее 2–3 м	По наносам средние и тяжёлые условия, по шуголедовым тяжёлые и очень тяжёлые

Размеры водоприёмных отверстий назначаются в соответствии с принятыми размерами решеток.

Конструирование оголовка заключается в следующем. С учетом принятого типа водоприемника ориентируясь на рассчитанные размеры решеток и входных отверстий, назначают в плане размеры водоприемника. По краям отверстия для удобства перемещения решеток устанавливают направляющие швеллеры (рис. 7). При этом учитывают, что расстояние между водоприемными окнами между окнами и краем оголовка принимается конструктивно 0,5–1 м (рис. 8). Соотношение между длиной водоприемника L и шириной В принимается как L : В = 5 : 3 с углом заострения α = 60–70° при размываемых грунтах, и α = 90–100° при плотных грунтах.

Тип. Основные элементы	Конструкция	Область применения. Достоинства и недостатки
Железобетонный раструбный защищенный оголовок с боковым приемом воды: 1 – сороудерживающая решетка; 2 – раструб; 3 – железобетонный корпус оголовка; 4 – самотечный или сифонный водовод;  5 – закрепление русла камнем;  6 – загрузка галечником, щебнем  или тощим бетоном. Рекомендуемые размеры, м:  А = 5,5÷16,8; Б = 2,5÷4,1; В = 2,6÷3; Д = 1,7÷2,1; Н = 1,4 ÷1,8		На небольших лесосплавных реках с легкими и средними природными условиями, при небольшой (до 1 м3/с) производительности водозаборов. Надежно защищают концы самотечных и сифонных водоводов, позволяют забирать воду с небольшими входными скоростями, могут выполняться индустриальным способом.  Громоздкие и тяжелые в монтаже, требуют установки рыбозаградителей, труднодоступные

Рис. 7. Схема установки решеток в оголовке: 1 – корпус оголовка; 2 – сороудерживающая решетка: 3 – направляющие решетки; 4 – деревянный брус	Рис. 8. Схема для определения размеров оголовка