Особенности приема воды из водохранилищ
Условия забора воды из водохранилищ на реках существенно отличаются от условий забора на реках в естественном состоянии. Создание водохранилищ вызывает резкое нарушение природных гидрологических условий рек. Режим колебания уровней в водохранилище иной, чем в речном потоке. При заборе воды из водохранилищ, морей, озер необходимо учитывать воздействие ветровых волн, явления сгона и нагона воды, береговые течения, ледовые явления и т.д.
Водозаборные сооружения на водохранилищах располагают вне плотинного узла или совмещают с ним.
Место установки водозабора в зависимости от гидрологических, топографических и геологических условий и особенностей динамики водохранилищ должно соответствовать следующим требованиям:
– качество воды в месте водозабора должно соответствовать требованиям потребителя;
– нельзя располагать водозабор в зоне разработки берега;
– сооружения желательно располагать с подветренной стороны.
Исследования водозаборных сооружений на водохранилищах показывают, что лучшие условия водозабора наблюдаются у берегов широких открытых участков водохранилищ, в устьях крупных заливов, защищенных от сильного волнения; при наличии мысов, образованных скальными слаборазрушающимися породами, где не наблюдаются отложения наносов. При размывных грунтах у мысов быстрее образуется достаточно устойчивый и широкий пляж, предохраняющий берег от дальнейшего размыва. Возможность образования широкой береговой полосы при переработке берега и замутнении воды в прибрежной зоне в период волнения вызывает необходимость отнесения точки приема воды далеко от берега. От точки приема вода транспортируется по самотечным линиям в сетчатый береговой колодец, т.е. практически применяются русловые водозаборы.
На конструкцию водоприемника большое влияние оказывает глубина водохранилища.
На рис. 4.10 показано расположение руслового водозабора в зоне управляемого вдольберегового течения с помощью криволинейной шпоры.
Рис. 4.10. Управление вдольбереговым течением с помощью шпоры:
1 – линия берега; 2 – направление луча волнения; 3 – вдоль- береговое течение; 4 – градиентное течение; 5 – шпора; в – водоприемник
При создании крупных водозаборных устройств часто прибегают к устройству водоиодводящих каналов или расчисток перед водозаборными сооружениями, т.е. у места установки водозаборного устройства искусственно создают относительно крутой берег, позволяющий применить береговой водозабор.
Устройство водозабора, совмещенного с плотинным узлом, рекомендуется применять во всех случаях, когда расположение водопотребителя относительно водохранилища допускает такое решение. Преимущество такого решения заключается в следующем: в качестве водоприемного сооружения можно использовать башню донного водоспуска, что позволяет отказаться от устройства специального водоприемника; всегда можно обеспечить забор воды лучшего качества из наиболее благоприятных горизонтов. Конструкция водоприемных сооружений зависит от типа плотины. Наиболее простое решение получают при бетонных плотинах.
Схема водозаборного сооружения несколько усложняется при плотинах из каменной наброски и земляных. В этом случае башня донного водоспуска выполняется в виде отдельно стоящей башни (криб).
Водозаборные сооружения на озерах
Пресные озера широко используются в качестве источника водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий. В отличие от водохранилищ озера обладают большой стабильностью и характеризуются меньшим колебанием уровней воды.
Озерные водозаборы разделяют на три группы: водозаборы из небольших озер, из больших и глубоких, из больших и неглубоких озер.
На небольших озерах обычно применяют водозаборы с трубчатым оголовком и самотечными линиями (руслового типа).
На глубоких и больших озерах водоприемные отверстия заглубляют на 20...25 м под уровень воды и устанавливают их над поверхностью дна на высоте 10 м и более.
На больших, но неглубоких озерах водоприемное сооружение располагают от берега на значительном расстоянии (2...6 км), где глубина озера достигает 8... 12 м. На таких озерах применяют незатопляемые оголовки (островного типа).
Морские водозаборные сооружения
Устройство и работу морского водоприемного сооружения чрезвычайно усложняют ледовые явления, особенно при наличии приливно-отливных колебаний уровня воды.
При устройстве водозаборных сооружений на открытых участках необходимо учитывать миграцию и вдольбереговое перемещение наносов, интенсивное биологическое обрастание, угрозу закупорки водоприемных отверстий морскими водорослями.
На технологическую схему и тип морского водозабора большое влияние оказывает место его установки. По месту устройства водозаборы различают: установленные в огражденных акваториях и портах; устраиваемые на открытом побережье моря.
Водозаборы в огражденных акваториях и портах незначительно отличаются от обычных береговых водозаборов. Вода в порту или закрытой акватории имеет довольно высокую степень загрязненности.
Тип водозабора, устраиваемого на открытом побережье моря, зависит от глубины моря. При достаточной глубине для осуществления забора воды у береговой линии водоприемник не выносят в открытое море за пределы прибойной зоны. Однако в прибойной зоне при штормах вода сильно взмучивается и насыщается наносами. Это обстоятельство требует устройства отстойных ковшей с защитой входа в них со стороны моря специальным волноломом и двух ограждающих дамб, уменьшающих поступление воды из наиболее загрязненной наносами части прибрежной зоны.
Если глубина у берега недостаточна, то водозабор может быть осуществлен с самотечными линиями и затопленным оголовком (аналог руслового водозабора); с открытым каналом, огражденным с боков дамбами, – напоминает отстойный ковш, но со значительным удлинением боковых ограждающих дамб; в виде стального сквозного криба.
Плавучие водозаборные сооружения применяют в условиях значительных колебаний уровня воды в источнике. Традиционно исполняются в виде понтона или баржи, на которых устанавливают насосы, забирающие воду непосредственно из реки. На берег вода подается по трубам с подвижными стыками или по гибким шлангам, уложенным на соединительном мостике. Иногда взамен соединительного мостика используются поплавковые понтоны.