Билет 21

1. Типы ковшовых водозаборов, условия их применения, гидравлические расчеты. Водозаборные сооружения на каналах, водохранилищах, озерах

Ковшовые водозаборы устраивают при заборе большого количества воды на шугоносных реках или на реках с высокой мутностью. Помимо борьбы с шугой водоприемные ковши используют для улучшения подвода воды из русла. С этой целью дно ковша углубляют на 1 – 1,5 метра ниже дна реки, что позволяет в некоторых случаях отказаться от водоподъемной плотины. Любая конструкция ковша создает благоприятные условия для покрытия льдом его поверхности перед ледоставом. При этом всплывает шуга и примерзает ко льду. Одновременно ковш служит отстойником для крупных наносов. Расчет водозаборных ковшей заключается в определении глубины, ширины и длины. Основой расчета является режим деления потока, когда в русле выделяется транзитная часть. Критерием режима работы ковшей является показатель М=V_k/V_p, где Vk – средняя скорость воды в ковше; Vp – средняя скорость воды в реке. Режим деления потока для ковшей, врезаемых в берег с углом отвода β=135⁰ имеет место при М не менее 0,132. При β=150…30⁰ М=0,125…0,242. Необходимую глубину ковша определяют по формуле

Н_к= Н_ок+1,33х0,9h_л+0,2+h_пор, где Н_ок - высота входных окон водозабора в конце ковша,1,33 – коэффициент, учитывающий намерзание шуги; h_л – толщина льда в реке; 0,2 – заглубление верхней кромки окон под лед;h_пор – высота порога водоприемных отверстий, принимается равной 0,4…1,0м в зависимости от пред слоя отложений наносов. Расчетная отметка дна ковша Zдк=Zи – Нк, где Z_и - отметка минимального расчетного уровня воды в источнике (обычно зимой).

С редняя ширина ковша -----------------

где Q_k – расчетный расход в ковше;

V_k – ср расчетная скорость воды в ковше.

Рекомендуемая скорость воды в ковше определяется по формуле где е – основание натуральных логарифмов.

Если обеспечивается подвод теплой воды для защиты решеток от обмерзания, то скорость воды в ковше может быть увеличена на 25…50%. Учитывая прочистку ковша земснарядами принимают минимальную ширину дна 5…6 метров. Длина ковша от начального сечения до водоприемника Lk : Lk =Lвх +Lр + Lш_,

где Lвх – длина входного участка с водоворотной зоной с интенсивным засорением шугой в начале шугохода; Lр - длина рабочей части ковша, в пределах которой к концу шугохода обеспечивается всплывание шуги в транзитной струе;

Lш - длина участка ковша, в котором намерзают захваченные в ковш шуга и ледяная взвесь;

Затапливаемые дамбы ковша, устраиваемого на реках с низким весенним ледоходом, могут иметь отметки гребня такие же как и отметки расчетных максимальных уровней воды в реке при ледоходе. Исследованиями установлено, что наиболее предпочтительны ковши с низовым входом с углом отвода 135⁰. Малые скорости воды в ковше 5 -15 см/с создают более благоприятные чем в реке условия раннего образовании ледяного покрова, исключающего переохлаждение воды в ковше и предотвращающего образование донного льда. При небольших скоростях шуга всплывает и примерзает к поверхностному льду. Толщина льда в ковше обычно на треть больше, чем в реке.

При устройстве водозаборов на водохранилищах следует учитывать режим уровней в нем, ветровые волны, размыв берегов, развитие водной растительности т.п. В озерах уровни воды колеблются меньше и там устраивают водозаборы руслового типа или островного незатопляемые. Для долинных водохранилищ равнинных территорий размах колебаний уровней в течение года 2…7 метров, а в предгорных и плоскогорных районах достигает 10…20 метров, в горных может достигать 100 метров. Для производственного водоснабжения часто используется морская вода. Отбор воды из моря имеет ряд особенностей. Это: колебания уровня воды, вызванное волнениями, сгонно-нагонными явлениями, отливами, морскими течениями, прибойными процессами, переработкой берегов, наличие моллюсков и ракушек, особенности ледовых явлений и коррозионные свойства морской воды. Размещении водозаборов возможно по трем вариантам: - в акваториях портов; - в естественных бухтах; - на открытом побережье. Наиболее удобен забор воды в акваториях портов с укрепленной береговой линией, защищенных от обмеления и волн. В этом случае применяют водозаборы берегового типа, совмещенные или раздельные, инфильтрационные или фильтрующие. На побережье водоприемники могут быть опрокинутыми волнами или льдинами. В таком случае применяют водоприемники фильтрационного типа, берегового типа с ограждением защитными дамбами или руслового типа затопленные. Для больших расходов устраивают ковши и подводящие открытые каналы с глубиной большей чем высота волны. Для борьбы с биообрастанием рекомендуется постоянное хлорирование воды дозами 1,5…5 мг/л, периодическая промывка труб горячей водой или обработка медным купоросом 6-7мг/л в течение одного часа через каждые двое суток.