Усовершенствование водозаборов

В последние два десятилетия водозаборы, как ни од­но другое звено системы коммунального водоснабжения, подверглись существенному усовершенствованию. За это время появились водоприемные оголовки с вихревыми камерами, фильтрующие водоприемники с засыпными и пакетно-реечными кассетами, комбинированные водопри­емники, водоприемные самопромывающиеся ковши, усо­вершенствована система обратной промывки самотечных линий и водоприемных окон и т.д., что стало возможным благодаря широкому изучению опыта эксплуатации идальнейшим научным исследованиям водозаборов (в первую очередь ВНИИ ВОДГЕО и ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева) в лабораторных и натурных условиях.

Кроме повышения надежности водоснабжения усо­вершенствование водозаборов в большинстве случаев да­ло большой экономический эффект. Так, применение ого­ловков с вихревыми камерами позволило в 1, 3…1, 5 раза уменьшить удельный (на 1 м² площади водоприемных от­верстий) объем их строительства и соответственно капиталовложения.

Важным технологическим усовершенствованием явля­ется замена обычной (от насосов или резервуаров) обратной промывки самотечных линий и оголовков импуль­сной промывкой, предложенной и исследованной А. С. Образовским и В. В. Остриковым. При несложных конструктивных дополнениях (установка в приемных ка­мерах берегового колодца гидроколонн высотой 6…8 м на концах самотечных линий и вакуум-насоса) достига­ется высокий эксплуатационный эффект — восстановле­ние пропускной способности водоприемных отверстий и трубопроводов без большого расхода воды и электро­энергии.

В начале 60-х годов Союзводоканалпроектом были разработаны типовые проекты водозаборов на реках и водохранилищах с насосными станциями I подъема про­изводительностью до 6 м³/с, получившие массовое рас­пространение как в промышленном, так и в коммуналь­ном водоснабжении. Использование же артезианских по­гружных насосов позволило создать в диапазоне произ­водительности 0, 02…! м³/с более компактные насосные станции I подъема (рис. 18), в результате чего сущест­венно снизилась стоимость строительства водозаборов. В то же время благодаря научным исследованиям и обо­бщению производственного опыта были усовершенство­ваны ранее известные и созданы новые типы затоплен­ных водоприемных оголовков, ковшовых и комбинирован­ных водозаборов, насосных станций I подъема. Насосная станция I подъема трубчатого типа, разработанная впервые для системы временного водоснабжения Сургута, представляет собой колодец в виде стальной трубы диа­метром 1800 мм, заглубляемой с помощью вибропогру­жателей. Вода из реки поступает в колодец по сифонно­му трубопроводу, проходит через цилиндрическую сетку и откачивается артезианским погружным насосом. Сетку периодически поднимают на поверхность и промывают. Преимуществом такой станции является ее компактность и возможность высокой индустриализации строительст­ва. Однако ее применяют только на источниках с малым содержанием наносов и плавающих веществ.

Массовое гидротехническое строительство в нашей стране, изменившее условия забора воды из многих рек, вызвало необходимость разработки специальных водоза­борных сооружений и устройств для обеспечения устой­чивой их работы при интенсивной переработке берегов и миграции наносов, образовании шуги, развитии планк­тона и т.д.

Рис. 4. Водозабор с погружными насосами.

1 — водоприемный оголовок; 2 — гравийно-щебеночный фильтр; 3 — линия естественной поверхности земли; 4 — кре­пление откоса (каменная наброска); 5 — насосная станция; 6 — напорный трубопровод; 7 — подготовка из щебня; 8 — погружной электронасос.

Повсеместное использование малых рек, как прави­ло, с зарегулированием стока и увеличение отбора воды из них расширило строительство приплотинных водоза­боров, потребовало принципиально новых решений как в устройстве самих водозаборов, так и в регулировании стока. Н. В. Ересновым для одного из промышленных объектов с большим водопотреблением разработана си­стема водоснабжения с четырьмя приплотинными водо­заборами, расположенными последовательно на одной реке. Регулирование стока для всех четырех водозаборов осуществляется одной водохранилищной плотиной, в то время как при ниже расположенных по течению реки водозаборах сделаны облегченные водоподъемные плоти­ны. Русло реки использовано в качестве водоподводяще-го канала, что позволило исключить строительство водо­водов. Подобная система водоснабжения построена, в частности, на р. Белой. Экономичность такого решения очевидна.

Усовершенствованы водозаборы с фильтрующими во­доприемниками, издавна применяемыми на реках Сибири. Наряду с традиционными оголовками с каменной об­сыпкой сейчас стали широко применять подрусловые га­лереи, фильтрующие дрены в скальном грунте, донные водоприемники с фильтрующими кассетами и т.д. А. С. Образовским и Ю. И. Вдовиным исследованы воп­росы кольматации таких водоприемников и предложены методы восстановления водопроницаемости фильтров. Особенно много таких водозаборов построено в систе­мах железнодорожного и промышленного водоснабжения (например, на р. Шире в Хакасской автономной области) на водопроводах малой производительности. Обеспечивая малые входные скорости потока, они оказались более устойчивыми для работы в сложных условиях (малые глубины в источнике, шугоход, лесосплав и т.д.).

Часто фильтрующие водоприемники устраивают с по­толочным приемом воды и заглубляют в дно реки. По­верх водоприемной решетки до уровня дна укладывают слой фильтрующего материала (отсортированный гра­вий, галечник насыпной или уложенный в кассеты). Иногда такие водозаборы устраивают с расчетом не только фильтрующего, но и открытого приема воды с взаимным резервированием водоприемников. Так, водо­забор на р. Белокуриха на Алтае, имея открытый водо-прием через донные решетки, в период паводков пере­ключается на фильтрующий прием воды через гравийную обсыпку и боковые окна того же оголовка, причем пото­лочные водоприемные окна в период паводка могут за­крываться специальными крышками. Такая конструкция оголовка позволяет устанавливать технологию отбора во­ды с учетом не только бесперебойности водоснабжения, но и предварительной очистки воды. Аналогичный водо­забор запроектирован на р. Томь.

Рис. 5. Новый водозабор ковшового типа на Оби

Водоприемные ковши, построенные в рассматривае­мый период в системах коммунального водоснабжения в Омске, Новосибирске, Армавире, Кемерове, Барнауле, Междуреченске и др., выполнены с самопромывающимся входом на основе исследований ВНИИ ВОДГЕО (А. С. Образовский). Благодаря этому достигнута надеж­ная защита водоприемников от воздействия наносов и шуги и, следовательно, получена основа для более ши­рокого применения ковшей в коммунальном водоснабже­нии. Ковшовые водозаборы запроектированы в последние годы для Тулы, Калинина, Саранска, Уфы и др.

Совершенствование ковшей наиболее четко прослеживается на водозаборах из рек Томь и Обь, где по истече­нии 50-летнего периода появилось их третье поколение. Современные самопромывающиеся ковши (рис. 22) ря­дом с ковшами 30-х годов большой протяженности с не­затопляемыми ограждающими дамбами на всей их дли­не, в отдельных случаях с двусторонним входом воды от­личаются гидравлическим совершенством, меньшими объемами и, следовательно, экономичностью строитель­ства. В ряде случаев новые ковши примыкают к старым, увязываясь с ними конструктивно и технологически, т.е. появились спаренные ковши, когда верховая дамба ра­нее построенного ковша становится низовой дамбой но­вого, а струенаправляющие сооружения могут иметь об­щее назначение.

Крупных осложнений в работе ковшовых водозабо­ров новых конструкций не наблюдается. Более того, в ряде случаев отпала необходимость ежегодной чистки ковшей от наносов. Так, ковши на водопроводах Между-реченска и Осинников надежно проработали без профи­лактической чистки около 7 лет, а ковш новосибирского водопровода — 5 лет. К концу летней межени на Между-реченском ковше наблюдается отложение наносов в рус­ле (перед входом в ковш) в виде песчаной косы за шпо­рой верховой дамбы. Иногда эту косу удаляют с по­мощью экскаватора-драглайна, но большей частью она размывается паводковыми потоками. Однако технологи­ческое совершенство вновь построенных ковшей не ис­ключает полностью необходимости их периодической чистки. Наблюдения показывают, что если ковши не чи­стить 5…7 лет, они начинают интенсивно зарастать вы­сокорослыми травами и кустарником. Очевидно, эксплуа­тация ковшей в этих условиях требует дальнейшего со­вершенствования.

Список используемой литературы

1«Абрамов Н.Н. Водоснабжение. - 3-е изд. - М.: Стройиздат, 1982. - 440с.

2. Басе Г.И. и др. Водоснабжение. Технико-экономические расче­ты. - Киев: Вита школа, 1977. - 152-о.

3. Белан А.Ё., Хорухий П.Д. Проектирование и расчет устройств водоснабжения. - Киев: Будивельник, 1961. - 190с.

4. Белан А.Б. Технология водоснабжения. - Киев: Hayнова думка, 1985. - 266 с.

5. Водозаборы оросительных систем и охрана природы. - Киев: Будивельник. 1982. - 116 с.

6. ГОСТ 17.1.3.03-77, Охрана природы. Гидросфера. Правила выбора и оценка качества источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.? '- К: 1977. - 13 с.

7. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации. М.: Стройиздат, 1978. - 424 с.

6. Образовский А.С. Водозаборные сооружения для водоснабжении ив поверхностных источников. - И.: Стройиздат, 1976.-368с.

9. Оборудование водопроводно-каналиэационных сооружений/ Под ред. А.С. Москвитина. -М.: Стройиздат. 1979. -430с.

10. СНиП 2.04.02 - 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооруже­ния. - М.: 1985. - 134 с.

11. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и пром. предприятий/Под ред. И.А.Назарова. - М..Стройиздат, 1977. - 268с.

12. Тугай A.M. Расчет и конструирование водозаборных узлов. -Киев: Будивельник. 1984. - 169с*

13. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод. Справочное пособие к СНиП, И.\ СИ, 1990-