Бесплотинные речные водозаборы

ЛЕКЦИЯ 17

Водозаборные сооружения. Виды водозаборов

Водозаборными называют ГТС, предназначенные для забора воды из источников водоснабжения (рек, озер, водохранилищ) для различных водохозяйственных нужд: энергетики, орошения земель, водоснабжения населения и предприятий, для регулирования уровней воды в В.Б. и Н.Б., для рыбного хозяйства и др.

Виды водозаборов:

1) По типу водоисточника — речной, озерный, водохранилищный.

2) По способу забора воды — бесплотинный и плотинный.

3) По надежности подачи воды водозаборы делятся на 3 категории:

1 кат. — Предприятия федерального значения и населенные пункты с числом жителей больше 50 тыс. человек;

2 кат. — Предприятия регионального значения и населенные пункты с числом жителей менее 50 тыс. человек;

3 кат. — Предприятия местного значения и населенные пункты с числом жителей до 50 тыс. человек.

4) По гидравлическим условиям транспортировки воды — самотечные и с механической подачей воды (насосные).

Водозаборы не рекомендуется располагать: в пределах зон движения судов, плотов, влекомых наносов; в верховьях водохранилищ; в ложбинах зимовья рыб; на участках возникновения зажоров и заторов льда; в местах нагона плавника и водорослей. Водозаборы для питьевой воды рекомендуется располагать выше населенных пунктов, выпусков сточных вод, стоянок судов, лесных бирж, складов и баз.

Бесплотинные речные водозаборы

Данные водозаборы характеризуются тем, что вода в них поступает из реки при бытовом состоянии ее уровней. Они могут быть поверхностными и глубинными.

Поверхностные водозаборы

Различают 3 вида поверхностных водозаборов: береговые, шпорные и ковшевые.

Береговые водозаборы устраивают при:

· — малых уклонах;

· — малых скоростях течения;

· — малом количестве наносов.

Рис. 16.1. Разделение (бифуркация) потока при береговом боковом водозаборе: 1 — река; 2 — канал; α — угол отвода = 35—75º; CB — поверхность раздела

Рис. 16.2. Основные схемы расположения бесплотинных береговых водозаборов: а, б — без головного сооружения; в, г — с головным сооружением; д — с пркопами-отстойниками и с дюкером: ж — то же, с акведуком; 1 — магистральный канал; 2 — сбросной канал; 3 — головные сооружения; 4 — прокопы-отстойники; 5 — дюкер; 6 — акведук

Шпорные водозаборы характерны выдвинутой в русло реки водозахватной шпорой — дамбой. Применение таких водозаборов обычно связывается с реками, обладающими неустойчивым руслом. Идея водозахватного устройства заключается в том, что оно создает некоторый подпор в речном потоке и таким образом способствует увеличению расхода воды, идущей в канал, а также уменьшению количества донных наносов, поступаемых в него. Шпоры выполняют из местных строительных материалов — хвороста, камня, каменной наброски, сипаев и т. д.

Устраивают при:

· — необходимости подъема уровня воды в реке в месте отвода;

· — при больших уклонах воды в реке;

· — при большом количестве наносов.

Рис. 16.3. Шпорный водозабор: 1 — шпора; 2 — карман; 3 — головной шлюз; 4 — канал; 5 — промывной шлюз; 6 — река

а) б) в)

Рис. 16.4. Схемы шпорных водозаборов: а — без головного сооружения (неинженерный); б — с боковым головным сооружением и с промывными отверстиями в шпоре; в — с фронтальным головным сооружением и промывным устройством в продольной шпоре; 1 — подводящее русло; 2 — шпора; 3 — канал; 4 — сброс; 5 — промывные сооружения; 6 — головное сооружение; 7 — дамба

Шлюз промывной служит для промыва (смыва) наносов, отложившихся в кармане.

Шлюз головной позволяет регулировать расход воды, забираемой из реки в канал с помощью затворов.

Ковшовые водозаборы служат в основном для нужд водоснабжения и работают в течение всего года. Они имеют широкий бассейн (ковш), в котором взвешенные наносы выпадают в осадок. Из ковша осветленная вода подается с помощью насосов. Их устраивают полностью заглубленными в берег или частично выдвинутыми в русло. И имеющими низовой вход. Порог водоприемных отверстий долженбыть поднят над дном не менее, чем на 0,5 м.

Рис. 16.5. Ковшевой водозабор (план)

Глубинные водозаборы

В отличие от поверхностных, глубинные водозаборы работают в напорном гидравлическом режиме. Их применяют в основном для водоснабжения при небольших расходах воды, забираемых из реки в высоких берегах, затрудняющих или делающих даже невозможным устройство открытого канала в выемках, вследствие необходимости выполнения большого количества земляных работ.

Рис. 16.6. Глубинный русловой водозабор (береговой колодец): 1 — оголовок водозабора; 2 — самотечный водовод; 3 — сифонный водовод; 4 — водоприемное отделение берегового колодца; 5 — всасывающее отделение берегового колодца; 6 — раздельная стенка колодца; 7 — задвижки; 8 — колонки управления задвижками; 9 — съемная сороудерживающая решетка; 10 — вертикальные полосы; 11 — камера переключения наносов; 12 — напорный водовод; 13 — подземный павильон берегового колодца

На рис. +++, а — заборное отверстие располагают в русле реки на глубине 2—2,5 м от уровня зимней межени для того, чтобы оно не вмерзло зимой в ледяной покров, и на 0,5—1,4 м от отметки дна, чтобы не было попадания в него донных наносов. Если около берегов реки глубины достаточны, то устраивают не русловые, а береговые водозаборы, в которые вода поступает через глубинные отверстия (рис.+++, б).

а)	б)
Рис. 16.7. Схемы глубинного водозабора: а — трубчатого самотечного; б — берегового

При значительных колебаниях уровня воды в реке и высоких малоустойчивых берегах водозаборы для ирригации выполняют иногда плавучими в виде насосной станции, смонтированной на плавучем понтоне, который следует за колебаниями уровня воды в реке.

Рис. 16.8. Водозабор с пловучей насосной станцией

Головной шлюз водозабора

Головной шлюз водозаборапредставляет собой плотину с низким порогом, или вовсе без порога, т. е. флютбет. Для регулирования расходов воды, поступающей из реки в канал, на шлюзе устраиваются затворы рабочие, ремонтные, аварийные. Перед шлюзом устраивают подходную выемку, соединяющую шлюз с рекой. Входные скорости в шлюзе должны быть в пределах 0,8—1,5 м/с, чтобы, с одной стороны — в шлюз не поступали крупные наносы; а с другой — ширина водозабора может получиться очень большой.

Рис. 16.9. Головной шлюз с забралом: 1 — подходная выемка; 2, 6 — пазы для ремонтных затворов; 3 — забрало; 4 — мост; 5 — сегментный затвор; 7 — канал; 8 — флютбет

Забральную балку устраивают с целью уменьшения высоты затвора. Толщину забрала δ назначают равной δ = (1/4—1/15) b_пр. Отметку низа забрала назначают с таким расчетом, чтобы, при полностью открытом отверстии шлюз работал как водослив с широким порогом.

Плотинные водозаборы

В состав плотинного водозаборного гидроузла входят:

· — плотина (глухая или водосбросная);

· — сооружения длярегулирования уровней верхнего и нижнего бьефов;

· — головное сооружение;

· — промывные устройства;

· — отстойники для осаждения наносов.

Преимуществом плотинного водосбора перед бесплотинным является:

· — более надежное обеспечение стабильных уровней воды в В.Б. и Н.Б.,

· — повышение количества забираемой воды.

Благодаря подпору в В.Б.:

· — уменьшаются скорости течения воды;

· — перед регулятором часть наносов осаждается;

· — напор позволяет смывать наносы в Н.Б.;

· — количество наносов в забираемой воде уменьшается.

Плотинные водозаборы устраивают двух видов: поверхностные (при малых напорах) и глубинные (при средних и больших напорах).