СПОСОБИ ЗАХИСТУ ВОДОЗАБОРІВ ВІД ПОТРАПАННЯ В НИХ РОШІ І ЛЬОДУ
У цій статті розглянуто проблему потрапляння шуги та льоду у водозабірні споруди. У статті запропоновано різні методи захисту водозаборів від потрапляння в них шуги та льоду. Залежно від розташування водозабору використовується свій метод захисту
З настанням морозів при малих швидкостях руху води поверхневий шар вод охолоджується і утворюється крижаний покрив. При високих швидкостях руху води утворення крижаного покриву утруднено. В цьому випадку льодовому покриву передує осінній льодохід, що супроводжується утворенням донного (глибинного) льоду. Він утворюється внаслідок переохолодження води. При швидкому перебігу переохолоджена вода знаходиться в стані турбулентного руху, що призводять до інтенсивного теплообміну між поверхневими і придонними шарами. При дотику переохолодженого шару води з твердою поверхнею дна річки утворюється донний лід, який може досягати товщини 1,5 м.(2)
Утворенню донного льоду передує поява шуги, яка може займати майже весь перетин річки, а це у свою чергу ускладнює роботу водозабірних споруд.
Шуга - пухкі скупчення твердої фази агрегатного стану речовини в його рідкій фазі стану. Залежно кількості льоду шуга зберігає здатність текти як рідина чи втрачає цю здатність через виникнення заторів. При будь-якій кількості шуги в рідині знижується її плинність. Для утворення шуги необхідно, щоб речовина знаходилася в умовах, які забезпечують різку зміну фазового стану з рідкої фази на тверду при певній температурі.
Водна шуга зазвичай формується у водотоках або водоймах при температурах повітря, близьких до замерзання води (0 ° C), і складається з льоду.
-поверхневу шугу - на поверхні води;
-глибинну шугу - в товщі води.(3)
Засобами боротьби з льодошуговими ускладненнями на водозаборах є: правильний вибір розташування, типу та конструкції водозабору; випрямлення русла річки дільниці розташування останнього; зміна динамічного стану потоку шляхом пристрою безпосередньо біля водозабору струєнаправляючих дамб і споруд; забезпечення незначних швидкостей надходження води у водоприймальні отвори водозабору (0,05-0,1 м/с); установка на дні водотоку перед фронтом водозабору перфорованих труб та подача в них стисненого повітря; скидання теплої води вище за водозабір за течією річки; випуск пари перед ґратами; обігрів елементів, грат у вікнах водоприймача; застосування спеціальних фільтруючих водоприймальних оголовків (дерев'яних, ряжових, залізобетонних); будову плавучих огороджуючих шуговідбійників у вигляді запанів у поєднанні з невеликими швидкостями надходження води у водоприймальні отвори; обладнання водозабору промивними пристроями, що дозволяють звільняти самопливні або сифонні водоводи та решітки оголовків від шуги та сміття (імпульсне або зворотне промивання); влаштування ковшових водозаборів.(4)
Для вирішення цієї проблеми пропонуємо розглянути докладніше кілька способів:
1.Пристрій для захисту водозабору від попадання шуги за допомогою об'ємної касети, що фільтрує. Даний пристрій являє собою металеву прямокутну контурну раму з пазами на внутрішній стороні, які щільно встановлені водопроникні фільтруючі пластмасові труби. Рама встановлена у напрямну пазову конструкцію вхідних вікон затопленого водоприймального оголовка водозабору. Водопроникні пластмасові труби, що фільтрують, можуть розміщуватися в об'ємній фільтруючій касеті вертикально.
2. Обігрів водоприймальних грат.
Хорошим засобом боротьби з шугою є обігрів водоприймальних грат електричним струмом або парою. При підігріві вода не прилипає до металевих лозин решітки і не забиває зазори між ними, а проходить вільно через ці зазори. З цією ж метою застосовують іноді дерев'яні ґрати, так як до дерев'яних предметів через малу теплопровідність дерева шуга також не прилипає.
3. Ще одним досить надійним загальним засобом захисту водозабірних споруд від шуги є забезпечення дуже малих швидкостей надходження води до їх водоприймальних отворів. При цьому чим інтенсивніше відбувається шугоутворення у річковій воді, тим меншою має бути швидкість її надходження (0,05 – 0,01 м/с). Однак далеко не у всіх випадках можна збільшувати площу вхідних отворів настільки, щоб досягти зазначених швидкостей (зокрема, при великій продуктивності водозаборів).
4.Влаштування ковшових водозаборів.
Ківш являє собою штучне водоймище, вирите в берег, або утворене шляхом влаштування земляної дамби. Течія води в ковші відбувається малими швидкостями, завдяки чому в ньому швидше, ніж у річці, утворюється крижаний покрив, що перешкоджає утворенню донного льоду.
Ківш використовується для осадження наносів, а також для боротьби з льодовими перешкодами – шугою та глибинним льодом. (5)
За своєю специфікою кожен із розглянутих варіантів безперечно має великі переваги. Але перед вибором ідеального способу захисту водозабору, бажано провести дослідження місцевості проектованого водозабору
Список літератури
1. Довідковий посібник до СНиП-2.04.02-84.1989г
2. Водозабірні споруди для водопостачання з поверхневих джерел/А.С. Образовський [і ін.]; за ред. К.А. Михайлова. - М.:Будвидав, 1976 - 366 с.
3. Водозабірно-очисні споруди та пристрої: навч. посібник для вузів / М.Г.Журба [та ін.]; за ред. М.Г. Журби.-М. : АСТ : Астрель, 2003.-569 з
4. Водопостачання та водовідведення: підручник для бакалаврів / І.І. Павлінова, В.І.Баженов, І.Г.Губій. - 4-те вид., перераб.і доп.-М: Юрайт, 2013.-472с: іл.-(Бакалавр. Базовий курс)
5. Водопостачання: Проектування систем та споруд: учеб.посібник для вузів: У 3т.Т 3 / М.Г.Журба, Л.І.Соколов, Ж.М.Говорова; заг. ред. М.Г.Журби.-М. : АСВ,2010.-408 з