Водозаборные сооружения из поверхностных источников
Месторасположения водозабора выбирается исходя из условий, обеспечивающих его бесперебойную работу. Поэтому рекомендуется располагать водоприемники выше населенных мест и других источников загрязнения реки с учетом гидрологического режима:
• достаточной глубины, обеспечивающей требуемое заглуб-
ление водоприемника;
• устойчивого русла в течение многих лет;
• отсутствия отложений, наносов и образования взвеси;
• благоприятных ледовых условий (поверхностного и глубин-
ного льда).
В крупных реках с малым содержанием взвеси для этого могут служить прямые участки реки, наличие коренного незатопленного берега, к которому прижимается русло реки с достаточными глубинами. Следует избегать расположения водозабора в широкой заливаемой в половодье пойме, на участках разделения основного русла на рукава, ниже островов иустьев притоков и оврагов, влияющих своими наносами на устойчивость русла реки.
В практике водоснабжения встречаются различные по конструкции сооружения. Так, при наличии широкой поймы и пологого
Рис. 3.1. Русловой водозабор раздельного типа: 1 - приемные окна;
2 - оголовок; 3 - самотечные линии; 4 – пьезометрические линии; 5-трубопровод промывки; 6 - береговой колодец; 7- сетки; 8 - перегородка;
9 - задвижки; 10 - кран-балка; 11 - здание; 12 - всасывающие трубы; 13 - насосная станция I подъема; 14 - здание; 15 - напорные водоводы; 16- камера переключений; 17-задвижки; 18- насосы; 19 -обратный клапан
По технико-экономическим соображениям русловые водозаборы рекомендуется совмещать с насосной станцией I подъема при любой амплитуде колебаний воды, производительности 1-6 м3/с и высоте всасывания насосов не более 3-4 м. Оголовки делаются из бетона или железобетона. Они имеют водоприемную камеру, перекрытую решетками с вертикальными стержнями для предупреждения попадания в трубы крупных предметов и рыб. Размеры труб и водоприемных окон определяются в результате гидравлических расчетов. Для защиты решеток от обмерзания льдом применяют электрообогрев, а металлические стержни покрывают жидким стеклом, резиной или выполняют и из гидрофобных материалов.
Самотечные или сифонные трубопроводы устанавливаются из стальных, чугунных, железобетонных или асбестоцементных труб. Чтобы обеспечить бесперебойную работу системы водоснабжения таких линий должно быть не менее двух. Самотечные или сифонные трубы укладываются без каких либо поворотов. Диаметр трубопровода определяют гидравлическим расчетом в зависимости от заданного расходы воды и принимаемой скорости течения воды. Для самотечных трубопроводов расчетная скорость составляет 0,7-1,5 м/с, для сифонных линий 0,6-0,75 м/с.
Береговые водозаборы, в отличие от русловых, применяют при высоких и достаточно крутых берегах, а также при наличии у берега глубин, обеспечивающих нормальный забор воды. Водозаборы берегового типа располагают в толще берега, а вода в них поступает непосредственно через водоприемные окна. Насосы станции I подъема могут размещаться совместно с водозабором или в отдельном здании. По технико-экономическим соображениям береговые водозаборы раздельного типа рекомендуется сооружать при амплитуде колебаний уровней в реке до 6-8 м, высоте всасывания насосов более 3-4 м и производительности водозабора 1—1,5 м /с.
Береговые колодцы водозаборов представляют собой железобетонную камеру, передняя стенка которой обращена к руслу реки. Вода в него поступает через входные окна, перекрываемые решетками, предупреждающими попадание плавающих предметов. Прямоугольная форма колодцев предпочтительнее. Береговой колодец делится перегородкой на две камеры - водоприемную и всасывающую. Из всасывающей камеры воду забирают насосами I подъема. Размеры берегового колодца определяют гидравлическим расчетом,
а также конструктивно, исходя из условий размещения оборудования и условий эксплуатации. Размеры и конструкция водозабора должны обеспечивать забор воды наилучшего качества, бесперебойную работу, осаждение крупных фракций наносов, задержание крупных предметов, рыбы, водорослей и мусора, нормальные условия работы всасывающих труб и насосов.
3.3. Водозаборные сооружения для подземных вод
Подземные воды залегают на различных глубинах в водоносных породах. В зависимости от этого для забора воды используют сооружения следующих типов:
• трубчатые буровые колодцы, или артезианские скважины,
для захвата воды в напорных пластах, залегающих на глубине свы-
ше 10 м;
• шахтные колодцы, которые отрываются в маломощных во-
донапорных пластах, залегающих на глубине до 10 м от поверхно
сти земли;
• лучевые водозаборы строятся для захвата подземных вод в
пластах мощностью до 20 м, располагающихся на глубине до 20 м
вблизи рек и озер;
• горизонтальные водозаборы строятся для перехвата отдель-
ных струй подземных вод при неглубоком залегании и небольшой
мощности пластов, а также при перехвате потоков воды в местах их
разгрузки на склонах оврагов, балок, речных и морских террас;
• инфильтрующие водозаборы предназначены для захвата во-
ды поверхностных вод, фильтрующихся через грунт; конструктив
но оформляются так же, как горизонтальные водозаборы;
• каптажные устройства для забора подземных вод, имеющих
концентрированный выход в виде ключей или родников.
Приток воды к водозаборным сооружениям зависит от многих факторов, в том числе от водообильности и вида водоносного пласта, который может быть напорным или безнапорным, типа скважины по условиям совершенства, количества водозаборных скважин и условий их взаимодействия между собой, с водоносными слоями и водоемами. Подземные воды, которые насыщают водоносный слой не на всю его толщину, называют безнапорными, а
|
|
| для совершенной скважины |
| для несовершенной скважины |
воды, которые насыщают полностью водоносный слой и образуют некоторый напор, называют напорными.
Путем бурения в земле скважин (рис. 3.2) устраиваются трубчатые колодцы. Если скважины вскрывают водоносный пласт на полную его мощность, тогда ее называют совершенной, а если на неполную - несовершенной. Когда вода не забирается, уровень воды в трубчатом колодце будет на статическом уровне. Откачка воды из колодца приводит к понижению уровня вод. Переход уровней воды вокруг скважины имеет вид плавной кривой, называемой де-прессионной. При этом вокруг колодца образуется депрессионная воронка, за счет разностей уровней воды вне воронки и у трубчатого колодца организуется движение воды к колодцу.
Рис. 3.2. Оборудование водозаборной скважины:
1 - оголовок; 2 — обсадная труба; 3 - обсадим колонна; 4 - насос;
5 - всасывающие отверстия, 6 - погружной электродвигатель; 7 - надфильтровая труба; 8 - фильтр; 9 - сальник; 10 - водоподъемная труба
При установившемся движении подземного потока приток воды к одиночной совершенной скважине, питаемой напорными водами, приток воды Q, м3 /сут., можно определить по формулам:
где т - мощность пласта, м;
кф - коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут.;
r - радиус скважины, м;
R - радиус влияния скважины (депрессионной воронки, образуемой вокруг скважины при откачке воды), м;
qуд - удельный дебит скважины, м3/сут.м, т. е. расход воды из скважины при понижении статического уровня на один метр;
S = Sст – Sдин - понижение статического уровня воды в скважине с Sст до Sдин, м;
k - коэффициент, учитывающий совершенство скважины.
Значения т, кф, R устанавливаются гидрологическими изысканиями. Удельный дебит скважины qya определяют по результатам опытных откачек.
Потребное количество рабочих скважин определяют по формуле
h = Qр /Q1
где Qр - расчетный расход воды из скважин;
Q1= qSвозм - возможный дебит скважины;
Sвозм = (0,2...0,3)Hв - возможное понижение статического уровня воды в зависимости от высоты столба воды в скважине.
Фильтры являются одним из наиболее ответственных элементов водозаборных сооружений и служат для предупреждения выноса частиц водоносной породы при подаче воды. Фильтр должен обладать достаточной механической прочностью, необходимой химической стойкостью, хорошей пропускной способностью и долго-
вечностью. Тип и конструкцию фильтра выбирают в зависимости от характера водоносных пород, глубины скважины, расхода и качества воды, условий и режима эксплуатации скважин (табл. 3.1).
Таблица 3.1