Речные водоприемники руслового типа

Водоприемники руслового типа чаще всего применяют при относительно пологом береге. В этих условиях требуемые для забора воды глубины в реке находятся на относительно большом расстоянии от берега. Кроме того, при пологом береге сезонные колебания уровня воды в реке вызывают значительное перемещение уреза воды (т. е. затопление берега). А поскольку насосная станция, как правило, должна быть расположена вне зоны затопления, длина труб от точки приема воды до насосной станции получается обычно весьма большой. Устройство длинных всасывающих линий экономически нецелесообразно и не обеспечивает надежной эксплуатации водоприемника. В связи с этим в водоприемниках руслового типа всасывающие линии заменены (на большой части их длины) самотечными, по которым осуществляется своеобразный глубокий ввод воды в берег с подводом ее возможна ближе к насосной станции.

На IV.12 показана принципиальная схема руслового водоприемника. Здесь непосредственный прием воды из реки производится через оголовок /, конструктивное оформление которого зависит от количества забираемой воды, глубины реки, ее ледовых условий, характера грунта и т. д. От оголовка вода по самотечным линиям 2 подводится к береговому колодцу 3. Его конструкция и оборудование несколько отличаются от обычного водоприемника берегового типа, поскольку вода из источника поступает в него не через входные окна, а по самотечным трубам. Так же как и водоприемник берегового типа береговой колодец обычно состоит из приемного и всасывающего отделений и снабжен сетками для грубой механической очистки воды. Береговой колодец может быть устроен раздельным или совмещен с насосной станцией 4.

При определенных условиях (профиль берега, амплитуда колебаний уровня воды) устраивают комбинированный водоприемник (IV.13), где забор воды при высоком стоянии уровня производится через входные окна в передней стенке берегового колодца, как и з обычном водоприемнике берегового типа.

При значительных колебаниях уровня воды водоприемники руслового типа иногда устраивают с двумя ярусами самотечных труб для возможности приема воды с наименьшим количеством взвеси.

В некоторых случаях в целях уменьшения глубины укладки самотечных линий их заменяют сифонными линиями.

Все типы приемных оголовков можно разделить на три группы: постоянно затопленные, затопляемые высокими водами и незатопляемые.

Несмотря на то что обслуживание затопленных оголовков связано с определенными трудностями и неудобствами (их недоступность в паводки), они имеют в практике наиболее широкое распространение, так как значительно дешевле незатопляемых оголовков. Постоянно затопленные оголовки имеют то преимущество, что не подвергаются воздействию ледовых нагрузок.

Затопленные оголовки можно разделить на два типа. Оголовки первого типа служат лишь для укрепления и защиты от повреждения приемных концов самотечных линий, забирающих воду непосредственно из реки; оголовки второго типа образуют приемную камеру, куда поступает речная вода и к которой присоединяются приемные концы самотечных линий.

На судоходных и лесосплавных реках над оголовком должен быть установлен? освещаемый ночью сигнальный знак типа, применяемого управлением речного транспорта.

На рис- IV. 14 показано устройство простейшего затопленного оголовка первого типа, закрепляющего приемный конец самотечной линии (имеющий’ форму раструба) на сваях. Раструб снабжен съемной решеткой, аналогичной по назначению и величине просветов решетке во входных окнах водоприемника берегового типа. В данном случае вся самотечная линия располагается над дном реки на свайных опорах.

При прокладке самотечной линии по дну или под дном линия в месте приема воды должна заканчиваться вертикальным или наклонным отростком с раструбом.

Для защиты раструба от повреждения льдом или плавником используют кусты свай, располагаемые выше по течению реки, или ограждающие свайные стенки. Более надежная защита концов самотечных труб и обеспечение наилучших условий приема воды достигаются при устройстве приемных оголовков специальной конструкции.

По материалу оголовки бывают деревянными (свайными или ряжевыми), бетонными и железобетонными.

Ряжевые оголовки в течение долгого времени имели широкое применение в практике водоснабжения, а иногда применяются и теперь.

В последнее время ряжевые оголовки вытесняются более совершенными типами оголовков — бетонными и железобетонными. Бетонные оголовки, обладающие относительно большей массивностью, чем ряжевые, и более обтекаемой формой, применяют обычно при значительных количествах забираемой воды.

На IV. 17 показан железобетонный оголовок с двусторонним приемом воды производительностью 1 м3/с (размеры в скобках даны для оголовка при глубине воды в реке 3,5 м). Вода поступает в оголовок через окна в боковых стенках и отводится по двум самотечным трубам, примыкающим к торцовым стенкам двух водоприемных камер, разделенных диагональной перегородкой.

Незатопляемые оголовки более   удобны для эксплуатации и обеспечивают наибольшую    надежность    бесперебойной   подачи  воды,  но представляют  собой  весьма  дорогостоящие   устройства.  

Своеобразной разновидностью их является оголовок незатопляемого типа, совмещенный с насосной станцией. В этом случае из схемы водоприемника руслового типа выпадают береговой колодец и самотечные линии. Вода от оголовка, совмещенного с насосной станцией, подается на берег напорными трубами, укладываемыми    по   дну    реки,

мосту или эстакаде, В оголовке в этом случае должны быть установлены сетки для процеживания воды.

В целях обеспечения бесперебойной подачи воды все основные элементы водоприемных сооружений, как правило, дублируются. Поэтому число самотечных линий, соединяющих оголовок с береговым колодцем (как и число их секций), должно быть не менее двух.

Диаметр труб самотечных линий определяется в зависимости ог заданного расхода и принятого значения расчетной скорости.

При работе насосов уровень воды в приемном отделении берегового колодца опускается ниже уровня воды в реке на высоту, равную потерям напора, обусловленным гидравлическими сопротивлениями при движении воды по самотечным линиям. Потери напора зависят от скорости

движения воды по самотечным линиям. Во избежание больших потерь напора, а следовательно, и излишне большого заглубления берегового колодца скорость движения по самотечным линиям не должна быть большой. Вместе с тем она не должна быть настолько малой, чтобы обусловливать обильное выпадение взвеси в трубах.

Действующие строительные нормы рекомендуют принимать для самотечных линий водоприемников руслового типа расчетную скорость движения воды при нормальной работе сооружения (при отборе заданного расчетного расхода и включении всех линий) в пределах о г 0,7 до 1,5 м/с. Большие значения следует принимать для больших расчетных расходов, при большем содержании взвеси и при относительно малой длине линий.

Самотечные линии должны быть проверены на незаиляемость при принятой скорости движения воды, принятом диаметре труб и характеристиках взвеси,    содержащейся в воде,    забираемой из   источника.

Самотечные линии следует по возможности укладывать без каких-либо поворотов в плане или в вертикальной плоскости. Они могут располагаться горизонтально, а также с прямым   или обратным уклоном.

Для самотечных линий используют обычно стальные или железобетонные трубы. В пределах русла реки трубы укладывают в специально устроенную траншею (ниже дна реки). На участке примыкания к оголовку трубы должны быть уложены на достаточно прочное основание.

Укладка труб самотечной линии на всей длине по дну реки и об-сыпкя их приводят к образованию донной полузапруды, вызывающей местное увеличение скоростей движения воды и создающей опасность подмыва основания оголовка. При необходимости прокладки труб по дну требуется особо тщательное устройство основания под ними и укрепление самих труб.

Несмотря на попытки создать режим работы самотечных труб, при котором исключалось бы их заиление, полностью предотвратить осаждение взвесей в этих трубах обычно не удается. В результате трубы постепенно заиляются и требуют периодической очистки. Наиболее часто применяемым способом очистки самотечных труб является промывка их обратным током воды.

Устройство переключений между водоводами, позволяющее осуществлять промывку, схематически показано на IV.19. Вода для промывки подается по обводной трубе (пунктирная линия), соединяющей напорный водовод с самотечной линией. При этом задвижки а и б закрываются, а в и г открываются.

Для достижения требуемого эффекта промывки необходимо создать в самотечной линии такие скорости, которые обеспечивали бы взмучивание отложившегося на дне труб осадка и его вынос. «Взмучивающая» скорость зависит от средневзвешенного диаметра осевших частиц d и внутреннего диаметра труб промываемой линии D.

Большие значения А обеспечивают более высокий эффект промывки, но требуют большего расхода промывной воды. Для создания требуемой скорости промывки обычно приходится подавать в самотечную линию расходы, значительно превосходящие ее нормальную производительность. Это можно обеспечить работой нескольких насосов на одну линию или обратным пуском воды из напорного водовода, если бак, в который   подается   вода,   расположен   достаточно   высоко.

Сифонные линии (устраиваемые иногда вместо самотечных) позволяют снизить глубину заложения труб, что особенно важно при прокладке их в сильно водоносных грунтах или в твердых породах. Сифонные линии укладывают с подъемом в сторону берегового колодца. Б верхней, переломной точке сифонной трубы (в колодце) должна быть предусмотрена возможность выпуска воздуха как для зарядки сифона, так и в процессе эксплуатации Для этого здесь помещают вакуум-котел и к нему присоединяют трубу от вакуум-насоса, установленного на насосной станции

Береговые колодцы, как и обычные водоприемники берегового типа, устраивают раздельными или сормещают с насосными станциями (последнее — чаще).

На IV.20 показан береговой колодец, совмещенный с насосной станцией первого подъема. Две самотечные линии подводят воду к центральному приемному отделению с вращающимися сетками. Пройдя через эти сетки, вода поступает во всасывающее отделение, из которой забирается насосами.

На IV.21 показана одна из новых оригинальных конструкций водоприемника руслового типа для приема воды в условиях значительных сезонных колебаний уровня воды в реке. Из затопленного железобетонного оголовка вода поступает в береговой колодец, совмещенный с насосной станцией, оборудованной вертикальными насосами. Для промывки самотечных линий предусмотрен новый метод «импульсной промывки».

В заключение следует указать, что иногда в схему узла водоприемных сооружений (обычно руслового типа) включают отстойники в виде выкопанных в земле бассейнов. Схема компоновки такого узла сооружений показана на IV.22. От оголовка / вода поступает по самотечным линиям 2 к береговому колодцу 3, совмещенному с насосной станцией. От самотечных линий устроены ответвления к отстойникам 4. В смотровых колодцах 5 расположены задвижки, позволяющие осуществлять переключения и в период повышенной мутности воды в реке направлять ее сначала в отстойники и лишь после ее осветления — к береговому колодцу. Насосная станция подает воду в напорные водоводы 6.