Водозаборные сооружения. Водозаборные сооружения на поверхностных водоисточниках.

9) Водозаборное сооружение типа «Ковш»,устройство, эксплуатация, основы расчета и область применения.

В ковшовых В. с. вода поступает из реки сначала в расположенный у берега ковш (искусственный залив), в конце которого размещается собственно В. с. Ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми помехами — шугой и глубинным льдом.

Водоприемные ковши представляют собой искусственные заливы, которые образуют дамбы, вынесенные в русло реки, или специально отрытые в береге выемки. Проще и дешевле устраивать ковши в русле реки путем сооружения дамбы. Если стеснение русла реки дамбой нежелательно, ковш отрывают в береге реки. Иногда устраивают ковши, частично вынесенные в реку и частично врезанные в берег, что незначительно стесняет русло реки и сокращает объем и стоимость работ по их возведению.

В обычных условиях водоприемный ковш не должен сколько-нибудь значительно изменять бытовой режим речного потока.

Малые скорости движения воды в ковше (0,15—0,05 м/с) обусловливают более раннее образование ледяного покрова. Установление ледяного покрова в ковше значительно снижает теплоотдачу в атмосферу, поэтому поступающая из реки в ковш переохлажденная вода с заключенными в ней кристаллами льда даже несколько нагревается (до 0—1°С) за счет теплоты, выделяющейся в процессе внутриводной кристаллизации, быстро затухающей в ковше. Благодаря малым скоростям шуга, занесенная в ковш из реки, всплывает и смерзается с поверхностным льдом. Таким образом, условия работы водоприемных сооружений при заборе воды из ковша значительно улучшаются. Однако на реках с особо тяжелыми шуго-ледовыми условиями ковши не всегда могут обеспечить надежную защиту водоприемника. В этих случаях необходимо применять дополнительные меры по борьбе с обмерзанием и закупоркой водоприемных отверстий: обогрев решеток, сброс перед водоприемником теплой воды.

Водоприемные ковши могут быть использованы не только для борьбы с шугой, но и для частичного осветления воды от взвешенных наносов, на реках с недостаточными глубинами — для увеличения глубины у места забора воды и для улучшения условий подвода воды из русла реки к водоприемному сооружению. В этих случаях дно ковша располагают на 1—1,5 м ниже дна реки, благодаря чему не нужно возводить водоподъемную плотину. Водоприемные ковши можно использовать для увеличения относительной величины расхода, отбираемого из реки в период минимального стока.

Если ковш предназначен для борьбы с шугой, то отметка гребня дамбы должна быть выше отметки уровня воды в период шугохода, но в другие периоды дамба может быть заливаемой высокими водами. В ковшах, используемых и для осветления забираемой воды, дамба должна быть незаливаемой.

Для расположения ковша следует выбирать плесы малой кривизны — R^ (4-^5) В — и большой длины, а место водозабора назначать в пределах третьей четверти длины плеса, считая сверху вниз по течению. Нежелательно располагать ковш в зоне возможного формирования береговых шугозажоров.

Рассчитывают водоприемные ковши исходя из их основного назначения — защиты водозаборных сооружений от шуго-ледовых помех. Длина водоприемных ковшей и скорость течения воды в них должны обеспечивать всплытие к поверхности всех кристаллов ледяной взвеси, имеющей гидравлическую крупность «=^[0,015-^0,02 м/с. Отделение ледяной взвеси должно обеспечиваться как в области водоворотных или циркуляционных зон, так и в пределах транзитной струи, обладающей наибольшими скоростями в сечении как в начале шугохода, так и к моменту установления ледяного покрова в основном русле, когда часть бассейна ковша будет занята отложениями ледяной взвеси.

Расчет ковша ведется по средней скорости движения воды, обеспечивающей всплытие шуги в нем. Скорость эта VK должна быть меньше так называемой первой критериальной скорости VJS-Ь 'соответствующей нижнему пределу шугоносности потока и равной около 0,5 м/с. Средняя скорость VK обычно принимается в пределах 0,6 VK-i или 0,3 м/с. Нижний предел значений ,VS принимается равным 0,05 м/с.

При этом Вд принимается не меньше ширины, необходимой для прохода земснаряда, применяемого при очистке ковша от наносов (5—8 м).

Длину участка отложений шуги в ковше за период шугохода при малых водоотборах устанавливают приближенно на основе наблюдений за работой водоприемных ковшей в натуре. В зависимости от типа водоприемного ковша и режима его работы /ш бывает равной 5—10 м — для ковша с низовым входом, выдвинутым в русло реки, не имеющего низовых дамб; 15—20 м — для ковша, заглубленного в берег; 20—35 м *— для ковша с верховым входом, полностью или частично выдвинутым в русло реки.

Для ковшей, врезанных в берег при угле |ф= 135°, режим водообмена будет иметь место, если М^.0,044. При других значениях угла <р (от 150 до 30°) М меняется соответственно от 0,042 до 0,031.

; Режим деления будет иметь место для тех же условий при •M;s>0,132, если ср = 135° и М = 0,125^-0,242 для углов от 150 до 30° [16]. При этом следует отметить, что для одного и того же ковша при сезонных изменениях расхода воды в реке режим отбора может существенно меняться.

Рыбозащитные устройства должны рассматриваться как неотъемлемые элементы водозаборов при проектировании и строительстве водозаборных сооружений.

Из существующих водозаборных сооружений наиболее полно обеспечивают защиту рыб фильтрующие, комбинированные, глубинные водозаборные сооружения, а также речные русловые водозаборы с затопленными оголовками, если скорость обтекания их речным потоком более чем в 3 раза превышает скорость входа в водоприемные отверстия. Полностью исключается попадание рыб в инфильтрационные водозаборы. Для таких водозаборов дополнительные рыбозащитные устройства можно не предусматривать.

Для всех остальных водозаборов, устраиваемых на реках, озерах, водохранилищах рыбохозяйственного значения, должны предусматриваться соответствующие рыбозащитные устройства. В настоящее время в районе водозабора применяют рыбозащитные устройства трех групп: механические, гидравлические и физиологические.

К механическим рыбозащитным устройствам относятся: механические препятствия для задержания рыб на пути их движения в виде сетчатых полотен, жалюзи или фильтров и других устройств, а также простейшие механические заграждения (плетни, решетки, фильтры из каменных набросок, растительные фильтры и др.), сетчатые заграждения—плоские сетки, плоские сетки с рыбоотводами и сетчатые барабаны.

Гидравлическими рыбозаградителями являются: струенаправляющие устройства, с помощью которых в водотоках создают гидравлические условия для направления движения рыб у гидротехнических сооружений, а также запани, жалюзи и отбойные козырьки.

Физиологические рыбозаградители представляют собой системы, служащие для задержания рыб путем образования в воде электрических, световых и звуковых полей, завес из воздушных пузырьков и т. п. Эти заградители основаны на отпугивании рыб от водозаборного сооружения благодаря неприятным ощущениям, вызываемым у них различные раздражители.

В нашей стране в основном находят применение механические и электрические заградители. За рубежом известны случаи применения гидравлических заградителей типа жалюзи, а также заградителей в виде световых полей, завес из пузырьков воздуха.