Сооружения для забора воды из поверхностных источников

Требования к источнику водоснабжения

Выбор источника водоснабжения осуществляется на основе геодезических, геологических, гидрогеологических, гидрологических, гидротермических, ихтиологических, гидрохимических, гидробиологических инженерных изысканий, санитарных и других исследований, а также технико-экономических расчетов.

В качестве источника водоснабжения могут быть использованы поверхностные воды водотоков и водоемов.

Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим требованиям:

обеспечивать отбор воды необходимого количества с учетом роста водопотребления и

обеспечивать бесперебойное снабжение водой потребителей;

иметь воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам потребителей или позволят достичь его путем экономически оправданной очистки;

обладать объемами, позволяющими производить забор воды из него без нарушения сложившейся экологической системы;

обеспечить возможность подачи воды потребителю с наименьшей затратой средств.

При оценке достаточности водных ресурсов источника следует учитывать обеспечение гарантированного расхода воды после забора.

В случае недостаточности водных ресурсов источника следует предусматривать регулирование естественного стока воды.

Во всех системах водоснабжения необходимо предусматривать мероприятия для предотвращения механического, биологического и минералогического загрязнений воды, отбираемой водоприемниками, при последующем ее транспортировании по каналам и водоводам.

В случае, если ожидаются шуголедовые явления, в источнике водоснабжения необходимо предусматривать электрообогрев решеток, подвод к водоприемникам теплой воды или сжатого воздуха, импульсную промывку в сочетании с обратной, покрытие стержней сороудерживающих решеток гидрофобным материалом и др.

При отборе воды из источников, имеющих рыбохозяйственное значение, следует предусматривать рыбозащитные устройства.

Водозаборные сооружения классифицируют: по месту расположения водоприемника - береговые и русловые; по производительности - малой (Qв < 1 м3/с), средней (Qв = 1...6 м3/с) и большой (Qв > 6 м3/с) производительности; по степени обеспеченности подачи воды - I, II и III категорий; по компоновке основных сооружений водозабора - совмещенные (компонуются в одном сооружении) и раздельные (комплекс сооружений); по степени стационарности - стационарные и нестационарные (плавучие, фуникулерные, передвижные).

Водозаборные сооружения на реках с регулированием стока носят название плотинных гидроузлов. Кроме того, применяют водозаборные сооружения с подводящими каналами и водоприемными ковшами.

Требования, предъявляемые к водозаборам

Сооружения должны быть рассчитаны на забор и подачу воды в соответствии с требованиями потребителей по количеству и качеству.

Бесперебойность подачи воды должна быть обеспечена при всех возможных гидрогеологических и технологических условиях работы сооружений. Водозаборные сооружения должны не только обеспечивать забор воды, но и защищать систему водоснабжения от попадания в нее сора, водорослей, планктона, наносов, льда и т.п., защищать молодь рыб от попадания в водозаборные сооружения.

Водозаборные сооружения хозяйственно-питьевого назначения должны удовлетворять санитарным требованиям; место их расположения должно быть защищено от вредных преднамеренных и случайных воздействий человека. Они должны удовлетворять требованиям надежности, экономичности и экологической безопасности (не вызывать переформирования русла, стока реки, обезвоживания прибрежной зоны).

Природные условия забора воды

Рис. структура течения при изгибе потока а) - план, б) -сечение русла

Осложнения в работе водозаборных сооружений могут возникнуть: при заносе водоприемников отложениями донных наносов; при отделении мест расположения водоприемников косами наносов; при отходе русла реки от сооружения вследствие переформирования русла; при подмыве и разрушении водоприемника течением воды или волнением; при разрушении водоприемника под воздействием льда, при зажорах, заторах и навале льда; при закупорке решеток сором, водорослями, скоплениями шуги или при обмерзании решеток. Перемещение наносов речным потоком связано с размывом русла в одних местах и с отложением наносов в других. В структурном механизме речных потоков поперечные циркуляционные течения определяют особенности формируемого потоком русла, движения наносов и плавающих тел, льда и шуги. Русло реки характеризуется извилистой формой в плане и чередованием вдоль него глубоких участков - плесов и мелких -перекатов. Плесовые участки соответствуют изогнутым участкам русла, а перекаты -участкам, соединяющим излучины с противоположными направлениями изогнутости.

При движении воды на повороте под действием центробежной силы возникает перекос поверхности воды. Поверхностные мало-мутные струи воды, набегая на вогнутый берег, отклоняются ко дну и размывают его, формируя углубление дна - плесовую лощину, представляющую большой интерес для размещения в ней водоприемника (рис. 6.35). Донные струи насыщаются наносами и, выходя к поверхности у выпуклого берега, теряют

Рис. 6.36. Плесовая лощина, перекат и береговая лощина- - перекат

здесь часть своей скорости, образуя отмель, называемую побочнем (см. рис.)

Возникающее винтовое течение называют поперечной циркуляцией. В результате размыва вогнутого и выпуклого берега происходит развитие и перемещение речных излучин

Рис. Плесовая лощина, перекат и береговая отмель (побочень)

1- плесовая лощина 2 – побочень 3 - перекат

Образование внутриводного льда (шуги) , создающего помехи забору воды, начинается с отрицательных среднесуточных температур воздуха, когда температура воды в реке дости-гает значений, близких 0°С. Дальнейшее охлаждение потока приводит к переохлаждению тонкого поверхностного слоя до tо = -0,005...0,02°С. Образование кристаллов льда при этом может происходить в толще воды вследствие турбулентного перемешивания и на ее по-ерхности при наличии центров кристаллизации (песчинок, кристаллов льда) и на неров-остях дна. Толщина донного льда, имеющего пористую структуру, может достичь 0,6 м в галечном русле и 1,5 м - на скальном дне. В плесе могут отмечаться редкие и небольшие копления, на перекате с большими скоростями потока - сплошной ковер донного льда.

При мелкопесчаном дне кристаллы льда с примерзшими песчинками всплывают, образуя ледяную взвесь с песчаными включениями. У водоприемных отверстий затопленных вдоприемников скопления такого льда уплотняются, образуя ледяные стенки, закупори-вающие отверстия, что иногда приводило к разрушению решеток и даже водоприемников.

На реках с малыми скоростями течения  < к_= 0,4...0,5 м/с ледостав устанавливается без значительного внутриводного образования. При скорости течения и  > к ( = 0,7...0,067 Н, м/с, где Н - глубина воды, м) скопления шугольда подныривают, затягиваются под лед, заполняя живое сечение реки.

Скорость транзита шуголедовой взвеси под телом шугозажора около 1,5 м/с. Следо-вательно, глубина Н, м, под шугозажором составляет минимально q /1,5, где q - удельный расход воды на 1 м ширины плеса. И если скорость течения в плесе в открытом потоке составляет 0,5 м/с , то заполнение русла шугой составит примерно 67%.