Защита водоприемных отверстий водозаборов от закупорки шугой

Главным условием, обеспечивающим надежный прием воды из источников с донным льдом (шугой), является правильный выбор места расположения водозабора, типа водозаборных сооружений и их конструктивных элементов.

Для борьбы с закупоркой шугой водоприемных отверстий могут быть предусмотрены следующие мероприятия:

- выбор створа водозабора с наименьшим шугозаполнением, вне зоны шугозажоров;

- снижение скорости входа воды в водоприемные отверстия до 0,05 – 0,01 м/с;

- сброс в зону приема теплой воды в количествах не менее 20 % от производительности водозабора;

- использование шугоотбойных и шугонаправляющих запаней;

- электрообогрев решеток;

- строительство фильтрующих водоприемников;

- строительство нескольких водоприемников усовершенствованного типа с фильтрующей частью, расположенных на расстоянии друг от друга, исключающем возможность одновременного перерыва забора воды;

- покрытие стержней решеток гидрофобными материалами (резина, каучук и др.);

- устройство обратной промывки решеток, предпочтительно импульсной;

- устройство водоприемных ковшей;

- проектирование устройств для удаления шуги из приемного отделения берегового колодца.

Снижение скорости входа воды в водоприемные отверстия до 0,05 – 0,01 м/с является наиболее простым и надежным средством предотвращения закупорки шугой водоприемных отверстий. Широко применяется в русловых затопленных водоприемниках. Это возможно достичь, применяя русловые водоприемники

С большой площадью водоприемных окон.

Сброс в зону приема теплой воды в количествах не менее 20 % от производительности водозабора предотвращает не только закупорку шугой водоприемных отверстий, но и поступление шуги в водоприемное отделение берегового колодца, и соответственно закупорку сеток.

Использование шугоотбойных и шугонаправляющих запаней позволяет отвести поток внутриводного льда от зоны забора воды, а также способствует ускорению ледостава.

Рис. 2. Шугоотбойная запань на водозаборе Омска (р. Иртыш):

1 – запань; 2 – стальные трубы; 3 – деревянные погружные щиты; 4

– водоприемные оголовки; 5 – береговой колодец; 6 – насосные станции;

7 – фиксирующие железобетонные якоря; 8 – тросы крепления

Электрообогрев решеток применяются на береговых водозаборах для предотвращения обмерзания и закупорки решетки внутриводным льдом.

Строительство нескольких водоприемников усовершенствованного типа(комбинированный с фильтрующей частью), позволяет обеспечить надежный прием воды в достаточно сложных шуголедовых условиях.

Водоприемные ковши.

Водоприемный ковш – это искусственный водоем (отстойник), устраиваемый перед береговым водозабором, располагаемый непосредственно в реке или в береге и служащий для отстаивания внутриводного льда или осаждения крупных фракций наносов, а иногда также для увеличения глубин воды у водозабора.

Устройство водоприемных ковшей является надежным средством защиты водоприемных отверстий от закупорки шугой. Применяется на водозаборах большой и средней производительности в сложных шуголедовых условиях.

Рис. Схема ковша

1 – верховая дамба; 2 – акватория ковша; 3 – водозабор берегового типа

По характеру подвода воды из рек различают ковши: верхового питания – с подводом воды по течению, низового питания – с подводом воды против течения и двойного питания – с подводом воды по течению и против него.

а – ковш верхового питания; б – ковш низового питания; в – ковш двухстороннего питания; В - водозабор

Ковши с верховым входом больше подвержены поступлению в них шуги, чем наносов, так как в силу действия инерционных сил они заполняются поверхностными потоками воды из реки. Ковши с низовым питанием, наоборот, заполняются донными потоками воды из реки, в которых в основном сосредоточены минеральные примеси (наносы). Поэтому для защиты водозаборов от шуги в настоящее время применяют преимущественно ковши с низовым питанием.

На всех шугоносных реках наиболее надежная защита водозабора от шуголедовых помех достигается в результате применения ковша с низовым входом, частично или полностью выдвинутым в русло реки (рис. 2, а). Если к тому же речным потоком транспортируются наносы и возможен их подсос в ковш, то на ковшах делают затопляемые при паводках шпоры (рис. 2, б).

1 – верховая дамба; 2 – акватория ковша; 3 – водозабор берегового типа; 4 – верховая шпора

Расчет водоприемных ковшей заключается в определении их глубины, ширины и длины, обеспечивающих требуемые условия забора воды.

Необходимая глубина ковша определяется аналогично определению требуемой глубины у берегового водоприемника из выражения

Н_к = Н_р + 1,2 Н_л + 0,2 + P,

где Н_р – высота решетки; Н_л – толщина льда; Р – порог высотой 0,5 – 1,0 м.

Ширина ковша по дну В_д для возможности очистки его с использованием земснаряда принимается не менее 5 – 8 м.

Средняя ширина ковша В_ср = Q_в/ Н_к ·v_к,

где Q_в – расход воды, забираемой из ковша; v_к – средняя скорость движения воды в ковше, которая принимается от 0,15 до 0,05 м/с.

Длина ковша должна обеспечить полное всплытие в транзитной струе кристаллов внутриводного льда с гидравлической крупностью 0,015 – 0,02

Рыбозащитные устройства.

Основными объектами защиты на водозаборах являются личинки рыб и ранняя молодь длиной 10 – 40 мм, которая пассивна в потоке и сносится течением.

Если скорость течения в реке в 3 – 4 раза превышает скорость входа в водоприемные отверстия водозаборов, то рыбная молодь сносится течением, и рыбозащитные устройства предусматривать не требуется.

Создание большой площади входных окон с малыми скоростями входа воды является простейшим решением, предотвращающим захват рыбы водозаборными сооружениями.

По способу защиты рыб различают экологические и поведенческие рыбозащитные сооружения.

В зависимости от типа рабочих органов, непосредственно осуществляющих рыбозащитную функцию, сооружения делятся на заградительные (основанные на поведенческом способе защиты), отводящие и отгораживающие (основанные на экологическом способе защиты).

Рыбозаградительные сооружения предусматривают использование различных непроницаемых экранов (сетчатых и перфорированных заграждений, фильтрующих отсыпок, кассет и др.) и проницаемых экранов (воздушно-пузырьковых завес, электрических и акустических экранов, а также заградителей, основанных на зрительно-световых эффектах).

В береговых водоприемниках применяют рыбозаградительные сетки из нержавеющей стали с отверстиями 2–4 мм, промываемые на месте установки. Сетки выполняют в форме барабана (рис. 1, а) или стенки (рис.1, б) и устанавливают в пазы водоприемных окон на время ската рыбной молоди. Сетчатые барабаны промывают струереактивным устройством, предусмотренным в конструкции барабана, а сетчатые стенки – подвижной флейтой. Вода к промывным устройствам подводится по резинотканевым рукавам.

В русловых водоприемниках применяют рыбозаградительные фильтры, выполненные по трем схемам:

а) горизонтальные (рис. 2, а), с поступлением воды сверху вниз, толщиной более 400 мм с одной поддерживающей решеткой, заполненные гравием крупностью от 30–60 мм (верхний слой) до 180–240 мм (нижний слой);

б) горизонтальные (рис. 2, б), с поступлением воды снизу вверх, размещаемые на выносных консолях, с одной решеткой из круглых стержней, покрытых резиной, со слоем гравия крупностью 60–80 мм, толщиной 300-400 мм;

в) вертикальные (рис. 2, в), с поступлением воды по горизонтали: съемные в решетчатых контейнерах (рис. 2, г) толщиной 250–300 мм, с загрузкой крупностью 60 – 80 мм; съемные деревянные пакетно-реечные (рис. 2, д) толщиной 90–200 мм, выполненные из реек толщиной 15–50 мм.

Очень эффективны стационарные ряжевые фильтрующие водоприемники, загруженные камнем крупностью 100–300 мм, толщиной фильтра 500-1000 мм.

На крупных водозаборах широко применяются заградительные сетки с рыбоотводом, устанавливаемые в каналах.

а – плоские сетки с рыбоотводом; в – конусные рыбозаградители с рыбоотводом; 1 – рыбозaгpaдитeльный экран; 2 – промывное устройство; 3 – водозаборный канал; 4 - аванкамера; 5 - арьеркамера; 6 – рыбоотводящий тракт; 10 – промывное устройство конусной сетки; 11 – конусный рыбозагpaдитeль; 12 – опорные быки; 13 – мост

Размер ячеи заграждения d, мм, рекомендуется определять в зависимости от длины тела рыбы l, мм из выражения

d = 1 + 0,1 l

Отгораживающие рыбозащитные устройства основаны на экологическом способе защиты молоди рыб с помощью специальных устройств (запаней, стационарных и перемещающихся зонных ограждений, зонтичных оголовков, глубинных и поверхностных оголовков водозаборов и т.д.), отделяющих зону обитания рыб от места водозабора.

Отгораживающий запань

1 - водоподводящий канал; 2 - водозаборный канал; 3 - поплавки несущих конструкций; 5 – мост для обслуживания; 7 – щит запани;

Запани или забральные стенки представляют собой опущенные под уровень воды на глубину 1 – 1,5м водонепроницаемые щиты или экраны (деревянные и бетонные перегородки, полотна и мембраны из прорезиненных тканей, пленок и др.), закрепленные на несущей конструкции. С помощью этих устройств отгораживают часть водотока у водозабора и отводят рыбу от водоприемных окон.