Річкові водоприймачі руслового типу
§ 59. Річкові водоприймачі руслового типу
а. Принципова схема пристрою
Водоприймачі руслового типу найчастіше застосовують при відносно пологому березі. У цих умовах потрібні для забору води глибини в річці знаходяться на відносно великій відстані від берега. Крім того, при пологому березі сезонні коливання рівня води в річці викликають значне переміщення урізу води (тобто затоплення берега). А оскільки насосна станція, як правило, повинна бути розташована поза зоною затоплення, довжина труб від точки прийому води до насосної станції виходить зазвичай дуже великою. Пристрій довгих ліній, що всмоктують, економічно недоцільно і не забезпечує надійної експлуатації водоприймача. У зв'язку з цим у водоприймачах руслового типу всмоктувальні лінії замінені (на великій частині їх довжини) самопливними, якими здійснюється своєрідне глибоке введення води в берег з підведенням її можлива ближче до насосної станції.
На IV.12 показано принципову схему руслового водоприймача. Тут безпосередній прийом води з річки проводиться через оголовок /, конструктивне оформлення якого залежить від кількості води, що забирається, глибини річки, її льодових умов, характеру грунту і т. д. Від оголовка вода по самопливних лініях 2 підводиться до берегової криниці 3. Його конструкція і обладнання дещо відрізняються від звичайного водоприймача берегового типу, оскільки вода з джерела надходить у нього не через вхідні вікна, а по самопливних трубах. Так само як і водоприймач берегового типу берегова криниця зазвичай складається з приймального та всмоктуючого відділень і забезпечений сітками для грубого механічного очищення води. Берегова криниця може бути влаштована роздільною або поєднаною знасосною станцією 4.
За певних умов (профіль берега, амплітуда коливань рівня води) влаштовують комбінований водоприймач (IV.13), де забір води при високому стоянні рівня проводиться через вхідні вікна в передній стінці берегового колодязя, як і з звичайним водоприймачем берегового типу.
При значних коливаннях рівня води водоприймачі руслового типу іноді влаштовують з двома ярусами самопливних труб для прийому води з найменшою суспензією.
У деяких випадках з метою зменшення глибини укладання самопливних ліній їх замінюють сифонними лініями.
Всі типи прийомних оголовків можна розділити на три групи: постійно затоплені, високими водами, що затоплюються, і незатоплювані.
Незважаючи на те, що обслуговування затоплених оголовків пов'язане з певними труднощами і незручностями (їх недоступність у паводку), вони мають у практиці найбільш широке поширення, оскільки значно дешевше за незатоплювані оголовки. Постійно затоплені оголовки мають ту перевагу, що не зазнають впливу льодових навантажень.
Затоплені оголовки можна поділити на два типи. Оголовки першого типу служать лише зміцнення та захисту від ушкодження приймальних кінців самопливних ліній, які забирають воду безпосередньо з річки; оголовки другого типу утворюють приймальну камеру, куди надходить річкова вода і до якої приєднуються приймальні кінці самопливних ліній.
На судноплавних та лісосплавних річках над оголовком має бути встановлений? що висвітлюється вночі сигнальний знак типу, що застосовується керуванням річкового транспорту.
На рис-IV. 14 показано пристрій найпростішого затопленого оголовка першого типу, що закріплює приймальний кінець самопливної лінії (має форму розтруба) на палях. Розтруб забезпеченийзнімними гратами, аналогічними за призначенням і величиною просвітів гратами у вхідних вікнах водоприймача берегового типу. У разі вся самопливна лінія розташовується над дном річки на пальових опорах.
Під час прокладання самопливної лінії по дну або під дном лінія в місці прийому води повинна закінчуватися вертикальним або похилим відростком з розтрубом.
Для захисту розтруба від пошкодження льодом або плавцем використовують кущі паль, що розташовуються вище за течією річки, або пальові стінки, що захищають. Більш надійний захист кінців самопливних труб та забезпечення найкращих умов прийому води досягаються при влаштуванні приймальних оголовків спеціальної конструкції.
За матеріалом оголовки бувають дерев'яними (пальовими або ряжовими), бетонними та залізобетонними.
Ряжеві оголовки протягом тривалого часу мали широке застосування у практиці водопостачання, інколи ж застосовуються і тепер.
Останнім часом ряжеві оголовки витісняються більш досконалими типами оголовків - бетонними та залізобетонними. Бетонні оголовки, що мають відносно більшу масивність, ніж ряжеві, і більш обтічної формою, застосовують зазвичай при значних кількостях води, що забирається.
на IV. 17 показаний залізобетонний оголовок з двостороннім прийомом води продуктивністю 1 м3/с (розміри в дужках дано для оголовка при глибині води в річці 3,5 м). Вода надходить в оголовок через вікна в бічних стінках і відводиться по двох самопливних труб, що примикають до торцевих стінок двох водоприймальних камер, розділених діагональною перегородкою.
За таким же принципом влаштовуються нові ряжеві оголовки.
Незатоплювані оголовки більш зручні для експлуатації та забезпечують найбільшу надійність безперебійної подачі води, але є досить дорогими.пристрої.
Своєрідним різновидом їх є оголовок незатоплюваного типу, поєднаний із насосною станцією. У цьому випадку зі схеми водоприймача руслового типу випадають береговий колодязь і самопливні лінії. Вода від оголовка, поєднаного з насосною станцією, подається на берег напірними трубами, що укладаються по дну річки,
мосту або естакаді, В оголовку в цьому випадку повинні бути встановлені сітки для проціджування води.
ст. Самопливні та сифонні лінії
Для забезпечення безперебійної подачі води всі основні елементи водоприймальних споруд, як правило, дублюються. Тому число самопливних ліній, що з'єднують оголовок з береговою криницею (як і кількість їх секцій), має бути не менше двох.
Діаметр труб самопливних ліній визначається в залежності від заданої витрати і прийнятого значення розрахункової швидкості.
При роботі насосів рівень води в приймальному відділенні берегового колодязя опускається нижче рівня води в річці на висоту, що дорівнює втратам напору, зумовленим гідравлічними опорами при русі води самопливними лініями. Втрати тиску залежать від швидкості
рух води по самопливних лініях. Щоб уникнути великих втрат напору, а отже, і надміру великого заглиблення берегового колодязя швидкість руху по самопливних лініях не повинна бути великою. Разом з тим вона не повинна бути настільки малою, щоб обумовлювати рясно випадання суспензії в трубах.
Діючі будівельні норми рекомендують приймати для самопливних ліній водоприймачів руслового типу розрахункову швидкість руху води при нормальній роботі споруди (при відборі заданої розрахункової витрати та включенні всіх ліній) в межах 0,7 до 1,5 м/с. Великі значення слід набувати для великих розрахункових витрат, прибільшому вмісті суспензії і при відносно малій довжині ліній.
Самопливні лінії повинні бути перевірені на незамулюваність при прийнятій швидкості руху води, прийнятому діаметрі труб і характеристиках суспензії, що міститься у воді, що забирається з джерела.
Самопливні лінії слід по можливості укладати без будь-яких поворотів у плані або вертикальній площині. Вони можуть розташовуватися горизонтально, а також із прямим або зворотним ухилом.
Для самопливних ліній зазвичай використовують сталеві або залізобетонні труби. У межах русла річки труби укладають у спеціально влаштовану траншею (нижче дна річки). На ділянці примикання до оголовка труби повинні бути покладені на міцну основу.
Укладання труб самопливної лінії на всій довжині по дну річки і обсипання їх приводять до утворення донної напівзапруди, що викликає місцеве збільшення швидкостей руху води і створює небезпеку підмивання основи оголовка. При необхідності прокладання труб по дну потрібен особливо ретельний пристрій основи під ними та зміцнення самих труб.
Незважаючи на спроби створити режим роботи самопливних труб, при якому виключалося б їх замулення, повністю запобігти осадженню суспензії в цих трубах зазвичай не вдається. В результаті труби поступово замуляються і вимагають періодичного очищення. Найчастіше застосовуваним способом очищення самопливних труб є промивання їх зворотним струмом води.
Пристрій перемикання між водоводами, що дозволяє здійснювати промивання, схематично показано на IV.19. Вода для промивання подається обвідною трубою (пунктирна лінія), що з'єднує напірний водовід з самопливною лінією. При цьому засувки а і б закриваються, а в і г відкриваються.
Для досягнення необхідного ефекту промивання необхідно створити в самопливнійлінії такі швидкості, які забезпечували б змучування осаду, що відклався на дні труб, і його винос. «Змучує» швидкість залежить від середньозваженого діаметра осілих частинок d і внутрішнього діаметра труб лінії D, що промивається.
Великі значення А забезпечують вищий ефект промивання, але вимагають більшої витрати промивної води. Для створення необхідної швидкості промивання зазвичай доводиться подавати в самопливну лінію витрати, які значно перевершують її нормальну продуктивність. Це можна забезпечити роботою кількох насосів на одну лінію або зворотним пуском води з напірного водоводу, якщо бак, який подається вода, розташований досить високо.
Сифонні лінії (влаштовуються іноді замість самопливних) дозволяють знизити глибину закладення труб, що особливо важливо при прокладанні їх у водоносних грунтах або в твердих породах. Сифонні лінії укладають із підйомом у бік берегового колодязя. Б верхній, переломній точці сифонної труби (у колодязі) повинна бути передбачена можливість випуску повітря як для зарядки сифона, так і в процесі експлуатації.
р. Берегові колодязі
Берегові колодязі, як і звичайні водоприймачі берегового типу, влаштовують роздільними або сорміщають з насосними станціями (останнє частіше).
На IV.20 показаний береговий колодязь, поєднаний з насосною станцією першого підйому. Дві самопливні лінії підводять воду до центрального приймального відділення з сітками, що обертаються. Пройшовши через ці сітки, вода надходить у всмоктувальне відділення, з якої забирається насосами.
На IV.21 показано одну з нових оригінальних конструкцій водоприймача руслового типу для прийому водив умовах значних сезонних коливань рівня води у річці. З затопленого залізобетонного оголовка вода надходить у берегову криницю, суміщену з насосною станцією, обладнаною вертикальними насосами. Для промивання самопливних ліній передбачено новий метод «імпульсного промивання».
На закінчення слід зазначити, що іноді до схеми вузла водоприймальних споруд (зазвичай руслового типу) включають відстійники у вигляді викопаних у землі басейнів. Схему компонування такого вузла споруд показано на IV.22. Від оголовка / вода надходить самопливними лініями 2 до берегового колодязя 3, суміщеного з насосною станцією. Від самопливних ліній влаштовані відгалуження до відстійників 4. У оглядових колодязях 5 розташовані засувки, що дозволяють здійснювати перемикання і в період підвищеної каламутності води в річці спрямовувати її спочатку в відстійники і лише після її освітлення - до берегового колодязя. Насосна станція подає воду напірні водоводи 6.