8178

Режим водообмена возникает, как правило, при малых отборах воды из русла реки ( ~ до 15% речного стока ), при отборах, достигающих 50% расхода реки наступает режим деления потока.

Отметки гребня дамб ковша принимают на 0,5... 1,0 м выше отметок расчетного максимального уровня воды в реке. Из условия прохода автомашин и экскаваторов ширину гребня дамб ковшей предусматривают 4...5 м , ширину берм -1,5...2 м.

4.6. Проектирование берегового колодца

На данном этапе работы рекомендуется в соответствии с производительностью принять за основу типовой проект (далее ТП) комплекса водозаборных сооружений, разработанный проектной организацией. Привязку и корректирующие расчеты проводят в соответствии с исходными данными на проектирование.

Диктующими в береговом колодце (БК) являются самый высокий и самый низкий уровни воды, поэтому все промежуточные уровни относятся к рабочим и их расчеты, как правило, не требуются.

Уровни воды в приемной камере перед сеткой определяют (рис. 6):

-максимальный (Z1) - в паводок при работе всех секций водозабора;

-минимальный (Z2) - в период выключения на ремонт (или промывку самотечной линии) одной секции при горизонте низких вод:

где ВУВ, НУВ - высший и низший уровни воды в реке при расчетной обеспеченности; Σh , Σhав - общие потери, м, в водоприемных устройствах при нормальном и аварийном режимах соответственно. Для береговых водозаборов учитываются только потери в решетках. Для русловых водозаборов потери в общем виде определяются по зависимости:

где hp - потери в решетках, м ;

hог - потери напора (кроме решеток) в элементах оголовка (в щелевых или открытых вихревых камерах, водоприемном фильтре и т. п.), м ;

hл, hм - линейные и местные потери напора в самотечных или сифонных водоводах.

Отметку верха самотечных труб при входе в береговой колодец Z3 принимают, как правило, на 0,5-0,6 м ниже уровня Z2.

22

Рис.6. Расчетная схема берегового колодца

Уровень воды во всасывающей камере должен перекрывать рабочую площадь сеток, поэтому отметку верха сеточного проема Z4 принимают на 0,2- 0,4 м ниже минимального УВ в приемной камере. При этом низ сороудерживающих сеток Z5 будет располагаться на отметке:

где Нс - высота заложенных в проект сеток, м.

В водоприемной камере устраивается приямок для приема и накопления сползающего от выделяющейся из воды взвеси осадка. Планировку дна колодца с этой целью выполняют с уклоном i к приямку.

Наивысшая отметка бетонной планировки всасывающей камеры соста-

вит:

где DБК - внутренний диаметр БК, м.

24

Для уменьшения скорости входа воды во всасывающий трубопровод концевая часть его оформляется в виде раструба (рис.7) с углом φ = 7... 10°.

где Dec - диаметр всасывающих линий, м.

Рис. 7. Расчетная схема устройства всасывающих линий

Для устранения образования воронок в существующих камерах при увеличении производительности системы водоснабжения на концах труб рекомендуется устанавливать диафрагмы (рис.8). Установка такой диафрагмы соответствует увеличению заглубления конца всасывающей трубы на 30%. При Dec ≤ 400 мм вместо приемных воронок возможно устройство обратных клапанов.

25

Рис. 8. Устройство диафрагмы на конце всасывающего трубопровода

Минимальная величина заглубления труб под уровень воды во всасывающей камере h1 определяется исходя из условий недопущения образования воронок, способствующих засасыванию воздуха во всасывающие трубопроводы

Во избежание подсоса отложившихся на дне осадков вход во всасывающую трубу предусматривают над днищем камеры на высоте h2 ≥ 0,8Dp , но не

менее 0,5м.

От стен всасывающие трубопроводы должны находиться на расстоянии, м

а друг от друга при наличии двух и более труб в одной камере, во избежание взаимного влияния, на расстоянии, м

Значения размеров всасывающей камеры, полученные при использовании приведенных зависимостей (39-42), следует рассматривать в качестве минимально возможных. Большие размеры могут назначаться конструктивно исходя из удобства строительства и эксплуатации берегового колодца.

Основное значение при определении размеров всасывающей камеры колодца имеет не форма, а объем воды в ней и достаточно большое погружение всасывающей трубы под уровень воды. Для стабилизации работы насосов НС-1 и исключения образования воронок рекомендуемый объем воды в каме-

26

ре при малых расходах принимают 100-секундным расходам, а при больших расходах не менее 30-35 секундному расходу.

4.7. Промывка самотечных линий, решеток и сеток

В целях обеспечения нормальных условий эксплуатации водозабора самотечные и сифонные линии, решетки и сетки необходимо регулярно промывать. В павильоне берегового колодца на перекрытии устанавливаются колонки управления задвижками, приспособления для промывки сеток, аппаратура для измерения уровней воды в реке и в колодце перед и после сеток, и передачи результатов измерений на пульт управления водозабором. При достижении перепада уровня в реке и в одной или обеих камерах колодца критической величины, необходимо приступить к промывке решеток и самотечных (сифонных) труб или сеток. Разность уровней определяется по показаниям датчиков поплавковых реле.

Несмотря на то, что скорость в самотечных водоводах превышает незаиляющую, по тем или иным причинам в них наблюдается выпадение осадка. К этим причинам можно отнести временные превышения расчетного количества взвеси в воде, изменение ее крупности, снижение скоростей движения воды в трубопроводах и т.п.

Как показывают наблюдения, песок в водоводе «слеживается», становится более плотным, и для его удаления требуются промывные скорости, значительно превышающие скорости, при которых они отложились. При отложениях же в трубах солей железа или солей жесткости происходит цементация песчаных и глинистых осадков, удаление которых представляет большие трудности.

Наименьшую промывную скорость рекомендуется принимать по зависимости

где Vнз - незаиляющая скорость в трубе, м/с, определяемая по формуле (11).

При принятом диаметре самотечных или сифонных линий с учетом скорости промывки определяют требуемый промывной расход Qпр Для водоприемных отверстий, расположенных в вертикальной плоскости и огражденных сороудерживающими решетками, которые систематически механически очищаются от сора расход воды на обратную промывку, м3/с, рекомендуется принимать равным расчетному расходу секции [8]

Диаметры трубопроводов, подводящих промывную воду от ЫС-1 к береговому колодцу, принимаются исходя из скорости движения 1,5-2 м/с.

По направлению движения воды промывка может быть прямая и обрат-

ная.

27

Прямая промывка обеспечивает транспортировку наносов по самотечным линиям в береговой колодец с последующим их удалением. Промывка осуществляется за счет повышения скорости в трубопроводе при выключении из работы одной из самотечных линий или увеличении забираемого расхода.К недостаткам данного способа относят:

- незначительный эффект промывки при низких горизонтах воды в ре-

ке;

-невозможность очистки решеток, фильтрующих кассет, рыбозащитных сеток водоприемника;

-вероятность разрыва рыбозащитных и сороудерживающих сеток потоком воды.

При обратной промывке промывная вода подается от НС-1 и внутри берегового колодца подводится к каждой самотечной линии. Данный вид промывки является одним из эффективных средств, часто единственно возможным для очистки сороудерживающих решеток и фильтрующих кассет, особенно при наличии в потоках воды шуги. Продолжительность обратной промывки составляет 5-15 минут. Для повышения эффективности обратной промывки и выделения воздуха из воды в БК самотечные линии рекомендуется прокладывать с уклоном в сторону оголовка. Величину конструктивного уклона можно определить по зависимости

где Z3 - отметка верха самотечных труб при входе в береговой колодец; Zдр - отметка дна реки в месте расположения оголовка;

(0,5 ÷ 1,5м) - заглубление самотечных труб под уровень дна; L - длина самотечных линий, м.

Разновидностью обратной промывки является гидропневматический способ с использованием передвижного или стационарного (в НС-1) компрессора, подключаемого к трубопроводу подачи промывной воды. Высокий эффект промывки самотечных линий достигается тем, что сжатый воздух в них играет роль промывного мяча или шара. Он отжимает воду вниз, площадь живого сечения водного потока уменьшается, а скорость увеличивается, причем движение это носит неравномерный характер, что способствует увеличению эффекта очистки.

Для интенсификации процесса промывки самотечных линий, решеток, рыбосороудерживающих фильтров в дополнение к обратной промывке используют импульсную. С этой целью в береговом сооружении водозабора располагают импульсные стояки диаметром равным или на сортамент меньшим диаметра самотечной линии, присоединенные к ним перед задвижками. В верхней части стояков к заглушке присоединяют запорную арматуру для возможности регулирования величины вакуума в колонне и клапан для впуска воздуха или пробковый кран большого диаметра. Воздух из стояка при закрытой задвижке на самотечной линии откачивается вакуум-насосом, располагаемым, как правило, в НС-1 и уровень воды в стояке поднимается до соответствующего степени разрежения уровня. При срыве вакуума открытием

28

клапана для впуска воздуха по самотечной линии следует волновой импульс, который воздействует на все промываемые элементы независимо от степени их засорения. Описанный процесс промывки повторяют несколько раз до полной очистки системы от отложений и шуги.

Плоские сетки по мере засорения поднимаются в служебный павильон и промываются струями воды при помощи перфорированной распределительной системы или вручную струей воды из брандспойта. Грязная промывная вода поступает в водосборное корыто или специальный желоб в полу, отводится по трубам и сбрасывается ниже водозабора по течению реки или в канализацию.

Вращающиеся сетки промываются непрерывно или автоматически по достижении соответствующей степени загрязнения. Смытые с сетки загрязнения направляются в грязевой бункер, а оттуда - за пределы водозабора.

Расход воды на промывку сеток, м3/с

где п - число одновременно работающих промывных устройств; μ - коэффициент расхода промывного устройства ( μ = 0,62 - для системы

перфорированных распределительных труб, μ = 0,96 - для брандспойта при ручной промывке);

ωо - площадь отверстий подачи промывной воды, м2; Н— напор воды в промывном устройстве, м.

4.8 Расчет и подбор устройств, для удаления осадка из берегового колодца

В приемном отделении берегового колодца устраиваются приямки для сбора осадка, сора и наносов. Размеры в плане и глубина их принимаются в соответствии с ожидаемым количеством осадков, интервалами времени между их удалением из камеры и способами удаления. Как правило, для малых колодцев глубина приямков предусматривается 0,2 - 0,5 м и до 1,5 м - для больших. Дно секций берегового сооружения выполняется с уклоном к приямку 0,05...0,08. Производительность оборудования для удаления осадка Q, м3/ч, определяют по зависимости:

где Woc - объем осадка одной секции приемной камеры, м3;

Кр.в - коэффициент разбавления осадка, принимаемый равным 1,3 - 1,5; t- время удаления осадка, принимаемое 0,5 - 1,5 ч.

Осадок удаляется песковым насосом (при совмещенной компоновке) или при помощи гидроэлеватора - при раздельной компоновке. При привязке типового проекта гидроэлеватора к конкретному объекту необходимо исходить из количества перекачиваемого осадка, высоты подъема пульпы от выходной кромки сопла гидроэлеватора и суммарных гидравлических потерь напора в пульпопроводе. Методика расчета гидроэлеваторов приведена в [4, 9].

29

5. МЕРЫ БОРЬБЫ С ШУГОЙ И ПОДВОДНЫМ ЛЬДОМ

Основным средством защиты от шуголедовых помех является правильный выбор места расположения водозаборных сооружений, типа водоприемника и его конструктивных элементов. Другие средства борьбы зависят от конкретных условий: производительности водозабора, степени обеспеченности, сложности природных условий забора воды, требуемой категории и т.п.

Кним можно отнести:

-своевременную очистку и промывку решеток оголовка (ручная, механическая, обратным током воды, импульсная);

-применение водоприемников фильтрующего типа;

-покрытие (изготовление) стержней решеток гидрофобными (криофобными) материалами (каучук, эбонит, резина, полимеры);

-снижение скоростей входа в водоприемник;

-дублирование оголовков;

-устройство водозаборов ковшового типа;

-изменение динамического состояния потока путем устройства у водоприемника струенаправляющих дамб, запаней, шугоотбойных щитов и т.п.;

-установку перед зоной водоотбора в период шугохода плавучих ограждающих устройств (катеров, плотов);

-электрообогрев решеток в окнах водоприемника;

-сброс у водоприемника отработанной теплой воды; ~ подогрев воды отработанным паром;

-устройство перед зоной водоотбора пневмозащиты и т.д. Методика расчета обогрева решеток приведена в [4].

6. РЫБОЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

При проектировании водозаборов рекомендуется пользоваться тремя принципами рыбозащиты:

экологическим - использование закономерностей, связанных с образом жизни (распределением, миграциями рыб и особенностями их попадания в водозабор);

поведенческим - использование реакций рыб на те или иные раздражители (свет, звук, электрическое поле и др.);

физическим - использование ряда физических явлений при условии обеспечения жизнеспособности рыб (задержание механическими преградами, использование разницы плотности воды и рыб и др.).

В качестве рыбозащитного устройства (РЗУ) на период ската рыбной молоди возможна установка в отверстия водоприемников плоских сеток с ячейкой от 1 х 1 мм до 4 х 4мм.

На стадии проектирования целесообразно рассмотреть возможность устройства оголовка зонтичного типа.

Хороший эффект достигается при применении РЗУ объемного фильтрующего типа в виде кассет, контейнеров, заполненных полиэтиленовыми или пластмассовыми шариками, керамзитом, гравием, щебнем. Возможно

30

использование кассет, заполненных пороэластом - материалом из смеси минерального наполнителя (керамзит, гравий) с термопластичным полимерным связующим (полиэтилен низкой плотности) и применение пористых керамзитобетонных фильтрующих плит, обрамленных по контуру металлической рамой.

Существуют разработки конусных вращающихся сеток с неподвижным промывным устройством, устанавливаемых в пазовые конструкции водоприемного отверстия или непосредственно в самотечные линии.

В качестве дополнительных рыбозащитных устройств перед водоприемниками предусматривают запани и отбойные козырьки.

Рыбозаградительные сооружения предусматривают также возможность использования различных проницаемых экранов (воздушно-пузырьковых завес, электрических и акустических, а также заградителей, основанных на зрительно-световых эффектах).

7. ЗАЩИТА ОТ БИООБРАСТАНИЙ

Вслучае необходимости следует предусматривать меры борьбы с обрастанием элементов водозаборного сооружения дрейссеной, балянусом, мидиями и т.п. путем обработки воды хлором или раствором медного купороса.

Дозы, периодичность и продолжительность обработки воды реагентами надлежит определять в зависимости от вида преобладающих гидробионтов на основании данных технологических исследований.

При отсутствии этих данных дозу хлора следует принимать на 2 мг/л более хлорпоглощаемости воды, но не менее 5 мг/л.

Периодичность и продолжительность хлорирования рекомендуется принимать при хлорпоглощаемости воды:

• до Змг/л - весной и осенью в течение 7-10 дней;

• свыше 3 мг/л - с мая по октябрь в те дни, когда средняя суточная температура воздуха превышает +10° С.

Дозу медного купороса (по меди) необходимо принимать 1-1,5 мг/л. Периодичность и продолжительность купоросования надлежит преду-

сматривать через каждые двое суток в течение 1 ч.

Допускается применение лакокрасочных и пласстмасовых покрытий элементов водозаборных сооружений.

Впериод проведения обратной или импульсной промывки водоприемников и самотечных линий подача хлора в них не допускается по условиям рыбозащиты.

Для борьбы с биообрастаниями водозаборов возможно применение теплой воды. Установлено, что при подаче воды с температурой 40 - 45°С в течение 10 минут все водные организмы погибают, при температуре воды выше 60°С дрейссена погибает моментально.