Учебное пособие 800534

расположены в отдельном здании насосной станции или в самом водоприемнике. Этим определяются соответственно два вида водоприемников берегового типа - раздельный и совмещенный.

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. 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.

Вряде случаев для улучшения условий приема воды ее забирают не непосредственно из русла реки, а из искусственно созданных заливов - ковшей. Устройство ковшей позволяет снизить количество взвешенных наносов в воде, забираемой насосами, а также успешно бороться с внутриводным льдом и шугой.

Втех 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 расположения которых 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.

4.1.1.1. Водоприемники берегового типа

Раздельный водоприемник берегового типа (рис. 1) представляет собой колодец, обычно железобетонный, перед-

20

няя стенка которого выходит непосредственно в русло реки. Вода поступает в водоприемник через входные окна, расположенные в передней стенке колодца, и забирается насосами через всасывающие трубы 3.

Рис. 1. Береговое водоприемное сооружение раздельного типа

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, установленные в перегородке, разделяющей водоприемный колодец на два отделе-

21

ния: переднее (приемное) 1 и заднее (всасывающее) 2. 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, из которого осуществляются управление арматурой и механизмом очистки сеток, а также другие операции, связанные с эксплуатацией водоприемных сооружений.

Вода, прошедшая через сетки, забирается насосами 4 через всасывающие трубы 3. Устройство насосной станции в отдельно стоящем здании 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.

Водоприемный колодец обычно разделяется продольными перегородками на несколько параллельно (и независи-

22

мо) работающих секций (по числу насосов) (в водоприемнике, показанном на рис. 1, 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 водоприемников.

Благодаря своей относительной экономичности эти водоприемники имеют значительно большее распространение, чем раздельные водоприемники. Основные принципиальные схемы таких водоприемников показаны на рис. 2.

Рис. 2. Береговые совмещенные водоприемные сооружения

23

Здание станции может примыкать к водоприемному колодцу (рис. 2, а) или может быть конструктивно полностью объединено с водоприемником (рис. 2, б и в). При первой схеме уменьшается общий объем сооружения, но применение ее возможно лишь при наличии достаточно плотных грунтов. Схема, показанная на рис. 2, б, практически приемлема при любых грунтах, но вызывает увеличение объема сооружения. Применение вертикальных центробежных насосов (рис. 2, в) позволяет уменьшить объем сооружения. При схемах, показанных на рис. 2, б и в, требуется устройство внутри водоприемника водонепроницаемых камер для установки насосов. Схема, приведенная на рис. 2, в, предусматривает применение вертикальных насосов с удлиненным валом, позволяющим устанавливать электродвигатели в верхнем павильоне водоприемника. При схемах, показанных на рис. 2, б и в, 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.

24

4.1.1.2. Водоприемные сооружения руслового типа

Водозаборные сооружения руслового типа устраивают при сравнительно пологих берегах, слабых грунтах и малых глубинах воды в реке. Схема подобного сооружения приведена на рис. 3. Водозабор 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.

Рис. 3. Водоприемное сооружение руслового типа

В некоторых случаях не устраивают оголовка, а водозабор берегового типа, совмещенный с насосной станцией, выносят в русло реки.

Оголовки служат для закрепления концов самотечных линий и приема воды из источника. Оголовки могут быть затопленными всегда, затопляемыми только в паводок и незатопляемыми. Чаще всего применяют оголовки самых простых конструкций, например, в виде раструбных труб, выдвинутых

врусло реки. На несудоходных реках используются любые оголовки (например, «ряжевые» - в виде деревянных срубов). На судоходных реках – только железобетонные или бетонные

встальном кожухе. Незатопляемые оголовки имеют форму опор мостов с ледорезами.

25

Самотечные линии выполняют из стальных, железобетонных, полимерных, реже асбестоцементных труб или в виде железобетонных галерей. Число параллельно работающих линий – не менее двух. Самотечные линии укладывают с уклоном в сторону берегового колодца. Сечение и уклон линий выбирается таким образом, чтобы обеспечить скорость воды в них в номинальном режиме водопотребления в пределах от 0,7 до 1,5 м/с. Меньшие скорости не рекомендуются вследствие возможного заиления труб. При больших скоростях возможно подсасывание придонных отложений в месте забора воды.

Очистка линий организуется методом обратной промывки их водой при повышенных скоростях. Для этого на водоприемнике устанавливается соответствующее оборудование.

4.1.1.3. Передвижные водоприемные сооружения

Работа передвижных водоприемных сооружений характеризуется тем, что в них отметка насосов изменяется в соответствии с сезонными колебаниями уровня воды в реке. Высота всасывания остается постоянной. Для этого насосы устанавливают на барже или понтоне. Подъем или опускание такой насосной установки одновременно с изменением уровня воды в реке обеспечивает постоянную (небольшую) высоту всасывания насосов. Основная проблема работы передвижных водоприемников в обеспечении надежной подачи воды с баржи на берег. Конец напорного водовода, уложенного на берегу (или на эстакаде, выходящей в русло реки), должен быть соединен с напорной трубой, идущей от насоса, отметка которого изменяется с изменением уровня воды. Соединение таких взаимно перемещающихся концов труб устраивается гибким, например, с помощью шлангов или специального шарнирного стыка. Конструкция таких соединений, особенно в случаях относительно больших внутренних давлений в водоводах, не обеспечивает требуемой степени надежности.

26

Кроме того, плавучие насосные установки приходится размещать в бухтах, затонах или заливах (естественных или искусственно созданных), где они могут быть надежно защищены от ударов льдин, плывущих бревен и т.д., поскольку перемещение насосной установка вследствие подобных воздействий может привести к разрыву напорных линий. Основными недостатками плавучих насосных установок является относительная сложность их эксплуатации в определенные периоды года и недостаточная надежность.

Плавучие насосные установки нашли некоторое применение в условиях большого колебания уровней, в основном при относительно небольших расходах подаваемой воды и возможности их защиты от снесения течением.

Для небольших временных водопроводов, а также в сельскохозяйственных водопроводах применяют, кроме того, плавучие насосные агрегаты специальной конструкции, подающие воду на берег по гибким шлангам, Лежащим на дне реки. Такие агрегаты могут легко переноситься с одного места на другое.

4.2. Сооружения для приема воды из подземных источников

Подземные воды залегают на различных глубинах и в различных породах. Обладая высокими санитарными качествами, эти воды особенно ценны для хозяйственнопитьевого водоснабжения населенных мест. Наибольший интерес для водоснабжения представляют воды напорных водоносных пластов, перекрытых сверху водонепроницаемыми породами, предохраняющими подземные воды от поступления в них каких-либо загрязнений с поверхности земли. Однако для целей водоснабжения нередко используются также безнапорные подземные воды со свободной поверхностью, содержащиеся в пластах, не имеющих водонепроницаемой кровли. Кроме того, для целей водоснабжения могут

27

использоваться родниковые (ключевые) воды, т. е. подземные воды, самостоятельно выходящие на поверхность земли. В отдельных случаях для производственного водоснабжения, используются так называемые шахтные и рудничные воды, т. е. подземные воды, поступающие в водоотливные и водопонизительные сооружения при добыче полезных ископаемых.

Для приема подземных вод в основном применяются сооружения следующих типов:

-трубчатые буровые колодцы (скважины);

-шахтные колодцы;

-инфильтрационные водосборы.

4.2.1. Трубчатые колодцы Трубчатые буровые колодцы устраивают путем бурения

вземле вертикальных цилиндрических каналов - скважин. В большинстве пород стенки скважин приходится укреплять обсадными (чаще всего стальными) трубами, образующими трубчатый колодец. В пределах водоносного пласта для возможности приема воды из грунта колодец оборудуют специальными фильтрами. Трубчатые колодцы применяют обычно при сравнительно глубоком залегании водоносных пластов и значительной мощности этих пластов. В связи с этим их характерной особенностью является относительно малый диаметр (облегчающий прохождение большой толщи пород) и относительно большая длина водосборной части.

Трубчатые колодцы (рис. 4) могут использоваться для приема как безнапорных, так и напорных подземных вод. И

втом и в другом случае они могут быть доведены до подстилающего водоупорного пласта - «совершенные колодцы» или заканчиваться в толще водоносного пласта

— «несовершенные колодцы».

Обычно для централизованных систем водоснабжения устраивают несколько трубчатых колодцев, объединенных в группу водосборных сооружений. Состав и схема этих сооружений зависят в основном от метода извлечения

28

воды из колодцев, который в свою очередь зависит от глубины расположения уровня воды по отношению к поверхности земли.

Рис. 4. Трубчатые колодцы: а, б – при заборе воды

в трещиноватых породах; в – в песках; 1 - заделка цементом; 2 – глины; 3 – твердые породы; 4 – перфорированные трубы; 5 – известняк; 6 – водоносный песок; 7 – фильтр; 8 – пробка; 9 – башмак

29