Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современное техническое состояние водозаборных сооружений на Донском магистральном канале и пути повышения их эксплуатационной надежности
.pdf
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Департамент мелиорации
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ»
(ФГБНУ «РосНИИПМ»)
УДК 627.83
Ю. М. Косиченко, Д. В. Бакланова, Е. И. Шкуланов, А. М. Баева
СОВРЕМЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДОЗАБОРНЫХ
СООРУЖЕНИЙ НА ДОНСКОМ МАГИСТРАЛЬНОМ КАНАЛЕ И
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ
Новочеркасск 2014
Содержание
Введение ........................................................................................................... 3
1 Водозаборные сооружения. Основные определения и их
классификация .............................................................................................. 4
1.1 Основные понятия и определения ......................................................... 4
1.2 Конструктивные решения водозаборных сооружений, их
классификация ........................................................................................ 4
1.2.1 Бесплотинные водозаборные сооружения ................................... 5
1.2.2 Плотинные водозаборные сооружения ...................................... 10
1.3 Основные эксплуатационные требования, предъявляемые
к водозаборным сооружениям ............................................................. 21
1.4 Виды повреждений и дефектов, возникающие при эксплуатации
водозаборных сооружений .................................................................. 24
2 Современное техническое состояние водозаборных сооружений в составе
Донского магистрального канала .............................................................. 27
3 Пути повышения эффективности эксплуатационной надежности
водозаборных сооружений ........................................................................ 36
Заключение ..................................................................................................... 37
Список использованной литературы ............................................................. 38
2
Введение
В настоящее время на оросительных каналах мелиоративных систем
имеется большое количество водозаборных сооружений, которые находятся в эксплуатации более 50 лет, многие из которых требуют проведения
текущего и капитального ремонта или реконструкции. Это связано с несвоевременным техническим обслуживанием конструктивных элементов
водозаборов, а также с их ускоренным износом.
Теоретические исследования и практические разработки норматив-
ных документов по техническому обслуживанию гидротехнических сооружений имеют единый подход и сводятся к рассмотрению вопросов надежности их эксплуатации. В то же время изучению надежности конструкций водозаборных сооружений в условиях эксплуатации не уделяется
должного внимания, сроки службы, сроки обслуживании элементов данных сооружений нормативными документами определяются весьма ориентировочно.
Анализ результатов обследований, ранее проведенных сотрудниками
ФГБНУ «РосНИИПМ», показывает, что ускоренный износ сооружений,
сокращение межремонтных сроков являются следствием недоработок
на стадии эксплуатации и отсутствием нормативно-методических документов по организации технического обслуживания с использованием современных научно-обоснованных методов.
В настоящее время необходима разработка методических указаний
по эффективному техническому обслуживанию водозаборных сооружений
магистральных каналов мелиоративных систем, выполнение требований
которых позволит обеспечить водой, в необходимом объеме, всех потребителей.
3
1 Водозаборные сооружения.
Основные определения и их классификация
1.1 Основные понятия и определения
Водозаборное сооружение – гидротехническое сооружение для забо-
ра воды в водовод из водоема, водотока или подземного водоисточника
[1].
Водозаборное сооружение – головная часть водозабора, предназна-
ченная для приема воды из водоисточника и подачи ее в водовод или к насосной станции [2].
Водозаборные сооружения – комплекс гидротехнических сооруже-
ний, обеспечивающих забор воды из источника, ее предварительную очистку и подачу водопотребителям с требуемыми расходом и напором [3].
Водозаборные сооружения (водозаборы, водоприемники) – гидро-
технические сооружения, осуществляющие забор воды из водотока или
водоема для ирригации, водоснабжения, гидроэлектростанций и т. д. Водозаборные сооружения должны обеспечивать пропуск воды в водовод
(канал, трубопровод, туннель и т. п.) в заданном количестве, надлежащего
качества и в соответствии с графиком водопотребления.
Водозабор – забор воды из водоема, водотока или подземного водо-
источника [4].
Водозабор – комплекс гидротехнических сооружений и оборудова-
ния, предназначенный для забора воды из открытого водотока, водоема и
подземного источника и подачи ее в водоводы для последующего транспортирования и использования [5].
1.2 Конструктивные решения водозаборных сооружений,
их классификация
В зависимости от вида используемого источника питания водозабор-
ные сооружения подразделяют на речные, озерные, морские. Кроме того,
по способу подачи воды водозаборные сооружения бывают с самотечной
4
подачей воды и с механическим подъемом. По способу отбора воды водозаборные сооружения бывают плотинные и бесплотинные.
1.2.1 Бесплотинные водозаборные сооружения
Бесплотинные водозаборные сооружения с самотечной подачей воды
предусматриваются в случае, если уровни воды в реке обеспечивают необходимые уровни командования магистрального канала при благоприятных
топографических, гидрологических и геологических условиях. Наряду
с соподчинением уровней в реке и канале для применения бесплотинных
водозаборных сооружений необходимо, чтобы график водопотребления
вписывался в гидрограф реки.
Практика строительства и эксплуатации выработала довольно много
схем бесплотинных водозаборных сооружений.
По местоположению водозаборные сооружения бесплотинного типа
подразделяют на русловые и береговые.
По конструкции водозаборные сооружения бесплотинного типа под-
разделяют на поверхностные (открытые и закрытые) и донные траншеи
с водоприемной решеткой. Поверхностные водозаборные сооружения могут быть подвижными и стационарными.
Подвижные водозаборные сооружения, применяемые при механиче-
ском заборе воды (насосными станциями), могут быть трех типов:
- плавучие, смонтированные на понтоне или других плавсредствах и
удерживаемые в створе сооружения с помощью якорей;
- передвижные, смонтированные на колесных шасси или полозьях;
- фуникулерные, смонтированные на платформе и перемечаемые
по рельсовым путям.
Стационарные поверхностные водозаборные сооружения могут быть
с регулятором и без регулятора в голове канала, в виде водозаборных ковшей, в виде водоприемников камерного типа.
1 Одноголовый нерегулируемый водозабор (рисунок 1, а) – это про-
5
стейший тип бесплотинного водозабора, в котором поступление воды в канал происходит по схеме деления потока [6].
а – без промывного канала; б – с промывным каналом; 1 – голова водозаборного
сооружения; 2 – магистральный канал; 3 – промывной канал
Рисунок 1 – Одноголовый нерегулируемый водозабор
Начальный участок канала в таком водозаборе быстро заиляется
донными и частично взвешенными наносами, поступающими из реки. Поступление расчетных расходов воды в канал возможно только при постоянной и непрерывной очистке его от наносов. Некоторое улучшение водозабора достигается при устройстве промывного канала в некотором удалении от головы (рисунок 1, б).
2 Многоголовый нерегулируемый водозабор можно рассматривать
как систему, состоящую из параллельно подключенных к магистральному
каналу нескольких одноголовых нерегулируемых водозаборов, каждая
из голов здесь может работать отдельно, или одновременно включается
в работу несколько голов.
Участки каналов, идущие от голов до магистрального канала, назы-
вают водозаборными или каналами-прокопами. Они могут быть подключены к магистральному каналу в одном месте (рисунок 2, а) или рассредоточенно, когда они примыкают к нему в разных местах (рисунок 2, б).
Водозаборные каналы возможно использовать и как отстойники, то-
гда вода в магистральные каналы будет поступать осветленной. Такие отстойники очищают землесосными или землеройными механизмами. Час-
6
тично смыв наносов можно выполнить и гидравлическим способом, если
предусмотреть промывной канал (рисунок 2, в) [6].
а – с присоединением водозаборных каналов в одном месте; б – с раздельным
присоединением водозаборных каналов; в – с промывным каналом в конце
водозаборных каналов; 1 – головы водозаборных сооружений; 2 – магистральные
каналы; 3 – промывной канал; 4 – водозаборные каналы
Рисунок 2 – Многоголовые нерегулируемые водозаборы
Применение многоголовых нерегулируемых водозаборов позволяет
обеспечить непрерывную подачу воды в магистральный канал в потребном
количестве путем включения в работу резервных голов после того, как работающие каналы-прокопы заиляются; повысить командный уровень воды
в реке; забирать любые расходы, включая в работу несколько голов, учитывая, что через одну голову поступают ограниченные расходы.
3 Одноголовый регулируемый водозабор. В этом типе водозабора по-
дача расчетных расходов воды в магистральный канал регулируется шлюзом-регулятором. Применяют две схемы расположения шлюза-регулятора:
на берегу реки у уреза воды (рисунок 3, а) и в некотором удалении от берега
(рисунок 3, б). Первую схему применяют на реках, имеющих прочные и устойчивые берега и неразмываемые русла. Вторую схему используют на реках с блуждающими руслами и легко размываемыми берегами.
Вода к шлюзу-регулятору во второй схеме подается водозаборным
каналом, для которого свойственны все недостатки одноголового нерегулируемого водозабора. Таким образом, обеспечение подачи воды в магист-
7
ральный канал, несмотря на возможность регулирования расходов, зависит
от работы водозаборного канала и его головы [6].
а – со шлюзом-регулятором у уреза воды; б – со шлюзом-регулятором вдали от реки;
в – со шлюзом-регулятором и промывным каналом; 1 – голова водозабора;
2 – магистральный канал; 3 – промывной канал; 4 – шлюз-регулятор
Рисунок 3 – Одноголовые регулируемые водозаборы
При использовании водозаборного канала как отстойника условия
подачи воды в магистральный канал улучшаются. Устройство промывного
канала перед шлюзом-регулятором (рисунок 3, в) позволяет частично смывать наносы гидравлическим путем.
4 Многоголовый регулируемый водозабор с централизованным
управлением. Такое водозаборное сооружение рекомендуется применять
на участках рек с неустойчивыми размываемыми берегами и блуждающим
руслом.
Многоголовый водозабор с централизованным управлением состоит
из нескольких (двух-четырех и более) водозаборных каналов (каналовпрокопов) длиной несколько километров (два и более), двухъярусного
шлюза-регулятора, через верхние отверстия которого вода поступает в магистральный канал, а через нижний – в сбросной канал при гидравлической промывке водозаборных каналов [6].
Каждый канал-прокоп имеет свое отверстие в шлюзе-регуляторе, по-
этому подача воды в магистральный канал возможна как из одного (любого) прокопа, так и из нескольких в любом сочетании. Каждый канал-
8
прокоп одновременно используется и как ирригационный отстойник. Очистку каналов-отстойников проводят по очереди и осуществляют обычно
комбинированно: гидравлически и средствами гидромеханизации.
Гидравлический смыв наносов обеспечивается при пропуске по ка-
налам-прокопам повышенных расходов, что возможно в период прохождения по реке максимальных расходов или при создании кривой спада, а следовательно, и повышенных скоростях потока, при любых расходах [6].
Непрерывная подача воды в канал (потребителю) обеспечивается
при включении в работу одного-двух из каналов-прокопов. В это время головы остальных прокопов закрыты грунтовыми перемычками. После заиления работающего канала-прокопа его отключают для очистки, а включают в работу другой канал-прокоп.
5 Водозаборные ковши используют для отбора относительно не-
большого расхода воды для промышленно-бытовых нужд или орошения
небольших участков земель. Устраивают ковши трех видов:
- затопляемые в период половодья, но незатопляемые при значитель-
но более низких уровнях осеннего шугохода – для защиты водоприемников от шуголедовых помех и влекомых наносов;
- незатопляемые – для защиты водоприемников от шуголедовых по-
мех на реках с высокими уровнями воды в зимний период;
- затопляемые самопромывающиеся – для защиты водоприемников
от наносов и шуги.
6 Шпорный водозабор. Низкие уровни воды в реке при небольших
расходах в ней значительно осложняют работу бесплотинных водозаборов.
В некоторые периоды становится вообще невозможно подать расчетные
расходы в магистральный канал. В таких случаях переходят к водозабору
шпорного типа (рисунок 4), который представляет собой своего рода переходную ступень к плотинным водозаборам [6].
Шпора представляет собой криволинейную дамбу, один конец кото-
рой примыкает к голове водозабора, а другой упирается в противополож-
9
ный берег реки. Применяют и другую схему шпоры, когда она не доходит
до противоположного берега и оканчивается в русле реки. В конструктивном отношении шпора представляет собой дамбу, выполненную из местных материалов.
1 – магистральный канал; 2 – шлюз-регулятор;
3 – промывник для смыва наносов; 4 – шпора
Рисунок 4 – Шпорный водозабор
Верх шпоры располагают выше минимального уровня воды в реке.
Перегораживание русла реки шпорой позволяет направить весь расход
к голове и одновременно повысить командный уровень воды, так как
по существу голова водозабора перемещается вверх по течению реки.
Для сброса излишков воды, незабираемых в магистральный канал, и частично для промывки русла перед водозабором от донных наносов в шпоре,
в примыкании к голове устраивают промывные отверстия.
При проходе по реке максимальных расходов вода переливается че-
рез шпору, причем не исключено ее разрушение. После спада уровней воды в реке шпору вновь восстанавливают [6].
1.2.2 Плотинные водозаборные сооружения
Плотинные водозаборные гидроузлы применяют в тех случаях, когда
уровни воды в реке не обеспечивают условий для командования над оросительной системой. Водоподпорная плотина создает в верхнем бьефе такие уровни, при которых в самых неблагоприятных условиях в магистральные каналы поступает требуемое количество воды [7].
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]