2. Водоприемные сооружения и водоподъемное оборудование

Как уже отмечалось, для организации централизованного водоснабжения широко используются поверхностные и подземные воды. Соответственно, все водоприемные сооружения могут быть разделены на две основные группы: сооружения для приема воды из поверхностных источников и сооружения для приема подземных вод.

2.1 Сооружения для приема воды из поверхностных источников

Сооружения для приема поверхностных вод должны обеспечивать бесперебойное снабжение потребителя водой хорошего качества в течение всего года. При выборе речных водоприемников следует учитывать амплитуду колебаний уровней воды, ледовые условия, топографию берега и дна реки, характер грунтов. Все эти обстоятельства учитываются при выборе типа и конструкции водоприемных сооружений.

Некоторые рекомендации к выбору мест расположения водоприемников [1]:

1. Водоприемники должны располагаться выше по течению от места сброса сточных вод и выходов оврагов; место строительства водоприемников у населенных пунктов должно согласовываться с органами санитарного надзора и должно обеспечивать условия для организации зон санитарной охраны.

2. Водоприемники следует располагать на тех участках реки, где нет размыва берегов и отложений наносов. Заметим, что максимальная мощность отложений наносов образуется на выпуклом берегу, размыв берега, наоборот, - на вогнутом берегу реки. При выборе участка под строительство водоприемника предпочтение следует отдавать вогнутому берегу без размыва его берегов.

3. Водоприемники не должны располагаться в местах образования ледяных заторов

В практике водоснабжения для забора поверхностных вод широко используются водоприемники берегового и руслового типов; в отдельных случаях - передвижные (плавучие) водоприемники.

Водоприемники берегового типа оборудуются при наличии вблизи берега глубины воды, обеспечивающей требуемые условия забора воды. Водозаборное сооружение состоит из водоприемного железобетонного берегового колодца и насосной станции. При этом насосы I подъема могут располагаться как в отдельном здании насосной станции (раздельный водоприемник), так и в самом водоприемнике (совмещенный водоприемник).

В раздельном водоприемнике береговой колодец разделен перегородкой на две камеры: приемную 1 и всысывающую 2, куда опускается всасывающие трубы 3 насосов 4 (рис. 2).

Рис. 2. Схема раздельного водоприемника берегового типа

Вода из реки поступает в приемную камеру через входные окна, оборудованные с наружной стороны съемными решетками, а с внутренней стороны затворами дроссельного типа. В проеме перегородки между приемной и всасывающей камерами устанавливают сетку из проволоки. Процеживание воды через решетки и сетки обеспечивает ее защиту от мусора, водорослей, мелкого планктона. Над колодцем оборудуется служебный павильон, из которого осуществляется управление водоприемным устройством. Важно определить глубину заглубления насосной станции. Она (отметка оси насосов) зависит от амплитуды колебания уровней воды в реке и допустимой высоты всасывания насоса. Верх водоприемного колодца должен возвышаться над самым высоким уровнем воды (СВУВ) в реке не менее чем на 0,5 м. Всасывающие трубы, в целях защиты их от коррозии, облегчения осмотра и ремонта, располагают в специальной галерее.

Совмещенные водоприемники оборудуются при благоприятных геолого-гидрогеологических условиях. Они экономичны и получили более широкое распространение по сравнению с раздельными водоприемниками. В совмещенных водоприемниках здание станции может примыкать непосредственно к водоприемному колодцу или может быть конструктивно полностью объединено с водоприемником.

Водоприемники руслового типа оборудуются при сравнительно пологих берегах, слабых грунтах и малых глубинах воды в реке. Недостаток этого типа водоприемников в том, что они требуют сооружения длинных всасывающих труб от точки приема воды до насосной станции, оборудуемой на берегу. В связи с этим всасывающие линии заменяю самотечными линиями. Схема водоприемника такого типа приведена на рис. 3.

Рис.3. Схема водоприемника руслового типа

Водоприемник состоит из оголовка 1, самотечных линий 2, берегового колодца 3 и насосной станции 4. Вода поступает в береговой колодец по самотечным линиям. Дальнейшее движение воды аналогично ее движению в водозаборе берегового типа.

Неотъемлемой частью такого водоприемника является оголовок – сооружение для приема воды. Оголовки могут быть полностью затопляемыми, периодически затопляемыми высокими водами и незатопляемыми. Наиболее распространены полностью затопляемые оголовки, т.к. они не подвергаются воздействию ледовых нагрузок.

Самотечные линии (не менее двух) предназначены для транспортировки воды от оголовка к водоприемнику. Диаметр их выбирается в зависимости от расхода и расчетной скорости движения воды. Изготовляются они из стальных, железобетонных, асбестоцементных труб.

Береговые колодцы водоприемников руслового типа аналогичны по устройству водоприемным колодцам водоприемников берегового типа.

При работе насосов уровень воды в береговом колодце опускается ниже уровня воды в реке на высоту, равную потерям напоров, обусловленных гидравлическими сопротивлениями напоров при движении воды по самотечным линиям. Чтобы потери были малыми, и, следовательно, меньше заглублять колодец, скорость движения по самотечным линиям должна быть небольшой, но и не настолько малой, чтобы вызвать выпадение взвесей в трубах. По действующим строительным нормам скорость движения воды по самотечным линиям характеризуется величинами 0.7-1.5 м/сек.

Плавучие водоприемники оборудуются для временных водопроводов. Для них характерно то, что отметка их расположения изменяется в соответствии с изменениями уровня воды в реке. Плавучий водоприемник представляет собой насосную станцию легкого типа, которая размещается на плавучих средствах: баржах, понтонах и т.п. Достоинством таких водоприемником является независимость приема воды от колебания уровня воды в реке, так как отметка насосов меняется в зависимости от уровней воды в реке и в результате высота всасывания насосов остается постоянной.

Чтобы плавучая установка не сносилась течением, ее укрепляют якорями. Наиболее часто плавучие водоприемники устанавливаются на реках со значительными периодическими изменениями уровней воды и при небольшой водопотребности. Они весьма надежны в эксплуатации. Однако использовать их в зимой и в период паводков на реке, довольно сложно.

Специальные водоприемники в виде ковшов представляют собой искусственные заливы, оборудуемые на реках с шугой и глубинным льдом, высокой мутностью воды. Соответственно, забор воды производится не непосредственно из русла реки, а из самого ковша при помощи водоприемников берегового типа. Благодаря малой скорости движения воды в ковше (5-15 см/с) в нем скорее, чем в русле реки, устанавливается ледяной покров, и вследствие этого ликвидируются причины образования донного льда. В случае занесения в ковш шуги она, также вследствие малых скоростей течения воды в нем, всплывает и смерзается с поверхностным льдом. При значительной мутности речной воды ковш может быть также с успехом использован для осаждения в нем взвешенных механических частиц.