Основные типы и схемы водозаборов и условия их применения

По месту расположения водоприемных устройств водозаборы могут быть береговые, русловые и комбинированные.

По взаимному расположению береговых колодцев и насосных станций 1-го подъема – раздельные и совмещенные с различными конструктивными решениями совмещения.

Выбор типа водозабора производится в зависимости от рельефа дна и берега реки, геологического строения грунтов, качества воды у берега, производительности, шуголедовых условий и других осложнений.

Береговые водозаборы применяются при наличии достаточных глубин у берега, крутом береге и достаточно высоком качестве воды у берега.

Береговой водозабор (рис.1.) представляет собой железобетонный колодец круглой или прямоугольной формы в плане. Колодец разделен поперечной вертикальной стенкой с отверстиями, перекрываемыми сетками 4, на два отделения – приемное 1 и всасывающее 2. Кроме этого, как правило, колодец делится продольной вертикальной стенкой на две параллельно работающие секции, что позволяет производить ремонт и чистку без прекращения подачи воды.

В передней стенке колодца, которая находится в русле реки, устроены входные окна 3. Окна перекрываются решетками или рыбозащитными устройствами. Водоприемные отверстия береговых водозаборов всегда доступны для обслуживания, что делает их надежнее русловых водозаборов.

Береговой водозабор раздельного типа (рис 1.1.) применяется при сложении берега из непрочных пород, небольшой амплитуде колебаний уровней воды (до 6 м), достаточной высоте всасывания насосов (более 4 м) и малой производительности (не более 1 м³/с).

Береговой водозабор совмещенного типа (рис.1.2.) применяется при сложении берега из прочных пород (скала, известняки), небольшой амплитуде колебаний уровней воды (до 6 м), достаточной высоте всасывания насосов (более 4 м).

Береговой водозабор совмещенного типа (рис.1.3.) применяется при сложении берега из непрочных пород, достаточно большой амплитуде колебаний уровней воды и необходимости установки насосов «под залив».

Береговой водозабор совмещенного типа (рис.1.4.) применяется при сложении берега из непрочных пород, большой амплитуде колебаний уровней воды (более 6 м) и возможности использования артезианских насосов. Такая схема значительно компактней и дешевле, чем схема (рис.1.3.).

Рис. 1.5. Пример крупного берегового водозабора

1 – входные окна; 2 – ленточные вращающиеся сетки; 3 – насосная станция 1-го подъема; 4 – помещение электрораспределительных устройств; 5 – нулевая отметка; 6 – мост, соединяющий береговой колодец с берегом

Водозаборныe сооружения руслового типа применяются при пологом строении берега с широкой затопляемой поймой, отсутствии достаточных глубин у берега и загрязненности воды у берега.

Рис.2. Русловый водозабор

1 – водоприемник (оголовок); 2 – самотечные водоводы; 3 – береговой колодец, совмещенный с насосной станцией 4; 5 – приемное отделение; 6 – всасывающее отделение; 7 – сетки (плоские); 8 – подача воды на промывку самотечных водоводов и входных окон; 9 – эжекторы для удаления осадка; 10 – затворы (задвижки), соединяющие секции берегового колодца; 11 – колонки управления затворами; 12 – устройство для промывки сеток; 13 – грузоподъемное устройство (таль с кошкой по монорельсу) для подъема и опускания сеток и плоских затворов.

Русловые водозаборные сооружения (рис.2) состоят из одного или нескольких русловых затопленных водоприемников (оголовков) 1, самотечных или сифонных водоводов 2, берегового колодца 3 и насосной станции 4. В береговом колодце, так же как и в береговом водоприемнике, устраиваются два отделения: приемное 5 и всасывающее 6. Между приемным и всасывающим отделениями в перегородке устанавливаются плоские съемные или вращающиеся сетки 7. Кроме этого, как правило, колодец делится продольной вертикальной стенкой на две параллельно работающие секции, что позволяет производить ремонт и чистку без прекращения подачи воды. Для обеспечения этого в продольной перегородке устанавливаются стационарные затворы 10, управление которыми осуществляются с помощью колонок управления 11.

Забор воды из реки осуществляется через водоприемные отверстия (входные окна) затопленного водоприемника 1. В окнах установлены решетки для задержания крупных примесей. Из затопленного водоприемника вода поступает по самотечным водоводам 2 в приемное отделение 5, затем через сетки во всасывающее отделение 6, из которого забирается насосами насосной станции 1-го подъема 4 и подается по назначению.

Самотечные водоводы в береговом колодце заканчиваются затворами или задвижками, что обеспечивает возможность отключения водоводов на промывку и ремонтные работы.

При большой амплитуде колебаний уровней воды, пологом береге поймы, загрязненности воды в русле реки в половодье используются комбинированные водозаборы (рис.3.). Такая схема водозабора позволяет в паводок через водоприемные окна 8 в береговом колодце забирать более чистую воду из верхнего уровня воды.

Важнейшим элементом русловых водозаборов, от которого зависит надежность забора воды из источника, является водоприемник (оголовок ).

Оголовки могут быть:

1. а) затопленными – используются чаще всего на водозаборах малой и средней производительности;

б) незатопленными – применяются на крупных водозаборах из озер и водохранилищ;

2. а) незащищенными (стальные раструбы);

б) защищенными (ряжевые, свайные, бетонные, железобетонные);

3. а) односекционными (отдельно на каждую самотечную линию);

б) двух или многосекционными (один на две или более самотечных линий);

в) комбинированными (с забором воды через входные окна с решеткам и через фильтрующую часть водоприемника);

4. а) без вихревых камер;

б) с вихревыми камерами (предпочтительно для крупных водоприемников с широким фронтом водоприемных окон);

5. в зависимости от материала – стальными, деревянными, бетонными и железобетонными.

Рис. 4. Раструбные водоприемники

а) с вертикальной решеткой; б) с наклонной решеткой; 1- раструбная воронка; 2 – самотечный водовод; 3 – решетка; 4 – крепеж

Рис.5. Железобетонный оголовок с двухсторонним приемом воды и открытыми вихревыми камерами

1 – железобетонный корпус (баржа); 2 – открытые вихревые камеры;

3 – ледорез; 4 – самотечные водоводы; 5 – приемные патрубки (переходы); 6 – решетки у которых стержни установлены под углом 135 º

Рис. 6. Ряжевый комбинированный водоприемник усовершенствованного типа

1 – фильтрующие секции; 2 – открытые секции с водоприемными окнами; 3 – цилиндрические вихревые камеры; 4 – решетки; 5 – самотечные водоводы

Выбор схемы и компоновки водозаборных сооружений в зависимости от требуемой надежности и сложности природных условий забора воды рекомендуется осуществлять, используя данные табл.13 СНиП 2.04.02-84.