Реконструкция водозаборов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оглавление

 

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Роль водозаборов в системах  хозяйственно-питьевого водоснабжения  и принципы их размещения 3

2. Типы водозаборов и условия  их применения 4

3. Водозаборы из водохранилищ  и озер 9

4. Причины реконструкции 9

5. Реконстукция головных сооружений  с русловыми затопленными     водоприемникам 9

Заключение 17

Список литературы  18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Анализ результатов  эксплуатации систем водоснабжения  и водоотведения нередко показывает необходимость их усиления.  Это связано с изменениями условий функционирования систем сравнительно с исходными (проектными) данными, а также с недостатками проектных решений.

Усиление достигается  как новым строительством с заменой  или расширением существующих объектов, так и реконструкцией. В последнем случае реализуются неиспользуемые потенциальные производственные возможности объектов и подлежат замене или разгрузке только те лимитирующие элементы, которые не способны нормально работать в требуемых более жестких условиях. Специфика реконструкции заключается в том, что она должна проводиться с учетом существующей ситуации: стесненности производственных площадей, расположения объектов, их габаритов и технического состояния, недопустимости нарушения производственных процессов и т. д. Реконструкция – наиболее эффективный способ усиления, так как она требует меньшего объема работ, чем новое строительство. Разумеется, при рассмотрении альтернативных способов усиления следует проводить технико-экономические сравнительные расчеты.

 

Роль  водозаборов в системах хозяйственно-питьевого  водоснабжения и принципы их размещения

 

Водозабор является первым звеном сложной системы водоснабжения, обеспечивающим питание всех водопотребителей. Занимая головное положение в системе, водозабор имеет определяющую роль в ее функционировании. Современный водозабор для водоснабжения крупного города представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений, оснащенных энергетическим и механическим оборудованием, системой автоматического и телемеханического управления. Такой водозабор должен работать бесперебойно при любых условиях забора воды, существенно изменяющихся по сезонам года.

С укрупнением (увеличением  мощности) водозаборов возрастают требования к надежности (бесперебойности) их работы, ибо многократно увеличивается возможный материальный ущерб при аварийных ситуациях, а это требует в свою очередь более глубокого изучения гидрологических и иных условий забора воды, усовершенствования конструкций и технологии водозаборов. Большие эксперименты и теоретические разработки в этой области, проверка их в натурных условиях дают огромный материал для обобщения исследований, более широкого внедрения в производство их результатов.

Типы водозаборов и  условия их применения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство водозаборов определяется совокупностью факторов: потребным расходом воды и его соотношением с дебитом источника, типом источника (река, озеро, водохранилище, канал и др.), его гидрологическим и шуголедовым режимом, переформированием ложа и транспортированием наносов, условиями строительства в акватории и прибрежной части и т. д. В коммунальном хозяйственно-питьевом водоснабжении наиболее распространены речные водозаборы с русловыми и реже с береговыми водоприемниками различных типов. Практика эксплуатации показывает, что наиболее часто осложнения в работе водозаборов происходят из-за неполадок на водоприемных устройствах.

Известно более 30 типов затопленных  водоприемных оголовков, применяемых, в зависимости от требуемой надежности водоснабжения, в различных природно-климатических условиях. На небольших реках, не используемых для лесосплава и судоходства, с относительно легкими природными условиями при малой производительности (0,02 - 0,2 м3/с) водозабора применяют простейшие раструбные оголовки на сваях, а при производительности до 0,5 м3/с - трубчатые или тарельчатые незащищенные оголовки. На реках с небольшими глубинами и средними природными условиями применяют ряжевые оголовки с боковым приемом воды производительностью до 1 м3/с, а при тяжелых шуголедовых условиях - фильтрующие ряжевые оголовки.

На лесосплавных реках с легкими  и средними природными условиями  применяют железобетонные раструбные оголовки с боковым приемом воды при производительности водозаборов  до 1 м3/с и железобетонные двухсекционные с вихревыми камерами при большей  производительности (до 3 м3/с). Оголовок с трубчатой вихревой камерой применяют на реках с тяжелыми природными условиями для малой и средней производительности водозаборов.

Массивные бетонные и железобетонные оголовки, монолитные или сборные рекомендуются для судоходных и лесосплавных рек при больших скоростях течения и любой производительности. Фильтрующие (простые и комбинированные) оголовки применяют при малых глубинах потока, большом количестве донных и взвешенных насосов в чрезвычайно тяжелых шуголедовых условиях как при малой, так и при большой производительности водозаборов. В отдельных случаях - при особо тяжелых шуголедовых условиях и малых глубинах потока - невозможно обеспечить устойчивую работу водозаборов с русловыми водоприемниками даже при малой их производительности (>0,5 м3/с), и в этом случае возникает необходимость устройства ковшей. Чаще же всего ковши применяют при производительности >2...3 м3/с.

На шугозажорных реках со значительными подъемами уровней в предледоставный период и при ледоставе, на реках с тяжелым весенним ледоходом применяют незатопляемые ковши, частично или полностью выдвинутые в русло. Если к тому же речным потоком транспортируются насосы (до 0,75 кг/м3) и возможен подсос загрязненных вод, на таких ковшах делают затапливаемые при паводках шпоры. На реках, не допускающих стеснения русла в периоды паводков, а также при недостаточных глубинах в межень и возможных береговых шугозажорах применяют затапливаемые ковши частично или полностью выдвинутые в русло. А если, кроме того, необходимо поддержание у входа в ковш или на подходе к нему глубин, превышающих бытовые, рекомендуется: применять ковши с самопромывающимся входом. Заглубленные в берег ковши с углом отвода 135° применяют на реках с ограниченной интенсивностью шуголедовых явлений, русла которых сложены слабыми или мелкозернистыми грунтами. Ковши с верховым входом сейчас не рекомендуются.

Наиболее отработанной технологией  строительства оголовков является погружение металлического кожуха с  последующим заполнением его  стенок бетоном. Сложности производства подводных работ не всегда позволяют установить оголовок в строгом соответствии с проектом. Тем не менее совершенно недопустима установка его выше расчетных отметок, с наклоном в ту или иную сторону, с разворотом к направлению потока и т. д. При грядовом перемещении наносов высота гряд может достигать 1...1,5 м, следовательно, порог водоприемных окон по возможности должен быть высоким и исключать захват наносов, в любом случае он должен быть не менее 0,5 м.

Уровень воды над водоприемником даже в самых неблагоприятных условиях должен исключать образование водоворотной воронки, через которую подсасывались бы воздух и плавник. В этой связи следует строго ограничивать высоту водоприемных окон и самого водоприемника. Но даже при самых ограниченных возможностях недопустимо заглубление верха окон менее 0,3 м от поверхности воды и верха оголовка менее 0,2 м от нижней плоскости льда. Снижение уровня в источнике с уменьшением этих параметров ниже допустимых значений на действующих водозаборах должно расцениваться как аварийная ситуация, требующая принятия неотложных мер.

Оголовки, масса которых может достигать 200 т, а габариты внушительных размеров (высота до 5 м, площадь основания до 75 м2), устанавливают на естественное скальное основание или, если русло сложено слабыми грунтами, на каменную подсыпку. При строительстве водоприемных оголовков и ковшей нередко возникает необходимость углубления дна реки и выполнения связанных с этим трудоемких работ, в особенности когда русло сложено скальными породами. Целесообразно в таких случаях использовать плавучие буровые установки (ПБУ) и скважинный метод взрывных работ. ПБУ представляет собой металлическое сборно-разборное сооружение, состоящее из платформы, двух понтонов и опорных колонн. На платформе смонтированы буровые станки, лебедки и вспомогательное оборудование. Применяют ПБУ при глубине воды в источнике-1,8...8 м. Применение буровзрывного метода с использованием ПБУ позволяет, в сравнении с ранее применявшимся методом накладных зарядов, существенно сократить сроки строительства водозаборов и уменьшить вредное воздействие взрывов на фауну водоема.

Самотечные и сифонные трубопроводы водозаборов прокладывают, как правило, из стальных труб диаметром 250...1420 мм с толщиной стенки 12...14 мм. Длина таких трубопроводов составляет чаще всего 50...150 м, но иногда достигает 800 м и более. Укладывают их на глубину до 10 и даже до 25 м в береговой части и не менее 0,5 м в русле. На многих действующих сейчас водозаборах самотечные линии уложены секционным способом с муфтовым соединением труб. В последние два десятилетия укладку их производят чаще всего способом свободного погружения (аналогично дюкерам), что существенно сократило сроки строительства и объем ручного труда водолазов. Трубопроводы эти в обязательном порядке должны быть присыпаны защитным слоем из камня толщиной не менее 0,5 м вровень с поверхностью дна реки.

Общая технологическая схема  водозаборов имеет два характерных  типа: береговой и русловой. Они  отличаются расположением места  забора воды относительно берега и  могут выполняться как по раздельной, так и по совмещенной схеме.

Русловые водозаборы устраивают при отсутствии достаточных глубин, при загрязненности воды или слабых грунтах у берега, высокой температуре воды в этом месте.

 

Схема руслового водозабора. ГВВ, ГНВ – горизонты высоких и низких вод, 1 – затопленный водоприемник, 2 – самотечные трубы, 3 – береговой сточный колодец, 4 – всасывающая камера, 5 – насосная станция первого подъема, 6 – камеры переключений, 7 – служебный павильон.

 

Схема берегового водозабора. ГВВ, ГНВ – горизонты высоких  и низких вод; 1 – окна, перекрываемые  сетками; 2 – водоприемные окна; 3 –  приемная камера; 4 – всасывающая  камера; 5 – насосная станция первого  подъема; 6 – камеры переключений; 7 - служебный павильон; 8 – галерея.

 

Для защиты от шуголедовых помех и борьбы с донными наносами, создания необходимых глубин у места приема воды и улучшения местных условий при водозаборе применяют водоприемные ковши, которые в зависимости от особенностей режима реки и основного назначения устраиваются незатопляемыми и затопляемыми.

Ковш представляет собой  искусственный водоем, вырытый в  береге, либо образованный путем устройства земляной дамбы. Вода протекает по ковшу с малой скоростью, благодаря чему в нем скорее, чем в реке, образуется ледяной покров, препятствующий образованию донного льда.

Вторым назначением ковша  является борьба с речными наносами, т.к. ковш играет роль отстойника. Затопляемые  ковшевые водозаборы различают трех типов:

a) ковш с верховым питанием;

б) ковш с низовым питанием;

в) ковш двойного питания.

 

 

Схемы затопляемых ковшевых водозаборов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ковш верхового питания  за счет поверхностных струй хорошо предохраняет водозабор от попадания  в него взвеси и наносов.

Ковш с низовым питанием питается нижними струями и хорошо предохраняет водозабор от попадания в него шуги.

Ковш двойного питания  предотвращает попадание к водозабору донных наносов и шуги.

Расчет ковшей сводится к определению глубины воды в ковше, ширины и длины ковша. Глубина ковшей принимается не менее 2 м, скорость движения воды в них принимается от 0,05 до 0,25 м/сек.

 

 

 

 

Водозаборы из водохранилищ и озер.

При использовании водохранилища  или озера для охлаждения оборотной  воды следует учитывать ряд специфических факторов.

1. Цветение воды - массовое  развитие в летнее время под  действием солнечной радиации  животных и растительных микроорганизмов.

Цветение воды затрудняет работу водозаборных сооружений. Борьба с цветением ведется путем  купоросования водохранилищ. Купоросование производят от одного до четырех раз в течение периода цветения в дозе 0,1-0,7 мг/л с лодок или путем распыления с самолета.

2. Зарастание водной растительностью  происходят в неглубоких местах. Отмершие водные растения откладываются  на дне водохранилища, уменьшают  его глубину и заиливают водохранилище.

3. Минерализация воды - увеличение  концентрации солей в воде. Основной  причиной минерализации является испарение воды с поверхности и сброс в водохранилище сточных вод.

 

Причины реконструкции

Характерная причина реконструкции  – необходимость в увеличении расхода воды сравнительно с проектными данными. Реконструкция может быть связана также с изменением природных  условий, влияющих на забор воды из источника, либо проводиться в связи  с необходимостью повышения качества эксплуатации (надежность и др.). 
          Увеличение производительности головных сооружений зависит не только от их производственных возможностей, но и от характеристики источника водоснабжения. Устойчивый прием из водотоков допустим, если водоотбор составляет менее 0,25 от минимального дебита источника. В противном случае вероятна потеря водотоком транспортирующей способности, обмеление, в суровых климатических условиях – перемерзание зимой и т.д.