ТИПЫ БЕСПЛОТИННЫХ ВОДОЗАБОРОВ

Боковые бесплотинные водозаборы. Бесплотинные водозаборы с боковым отводом воды открытыми каналами строят по различным схемам.

Наиболее примитивны одноголовые и многоголовые водозаборы в виде открытых каналов без каких-либо сооружений в голове, называемые поэтому неинженерными. Многоголовая система имеет некоторые преимущества, так как позволяет в той или иной степени регулировать забираемый расход воды и рассредоточить очистку каналов от наносов по времени. В этом случае отводами управляют с помощью временных перемычек.

Более совершенны боковые водозаборы с головными сооружениями, размещаемыми в начале канала или же на некотором расстоянии от входа в канал. Они могут быть с отстойниками, промывными каналами или без них. В этих случаях в сеть не поступает лишнее количество воды, и в связи с этим значительно уменьшается объем наносов и облегчается их удаление. Однако пропускная способность регуляторов целиком зависит от режима реки, и при низких уровнях воды для обеспечения нормальной водоподачи приходится располагать порог регулятора на низких отметках, значительно углублять водоприемный канал и расширять водоприемный фронт.

При неустойчивом русле и большом содержании наносов в источнике питания применяют многоголовый водозабор с прокопами-отстойниками длиной до 2—2,5 км. Такой водозабор обычно состоит из 2—4 прокопов, самостоятельно подводящих воду к головному сооружению, расположенному на коренном и устойчивом берегу реки.

Схема с централизованным управлением водным потоком, то есть с одним общим головным сооружением, предложена проф. В. А. Шаумяном (ВНИИГиМ). Такая схема во многих случаях обеспечивает довольно надежный водозабор и дифференцированное регулирование водоподачи во всех головах с помощью одного общего головного сооружения.

При многоголовых водозаборах в паводок работает один прокоп, а в межень — 2—3 прокопа. Головы прокопов в зависимости от забираемого расхода располагают на расстоянии 0,5—3 км. Площадь между прокопами используется для отвала наносов, частично удаляемых землесосами из прокопов-отстойников.

Размеры прокопов-отстойников устанавливают с учетом применяемых методов удаления наносов (гидравлический, механический).

Положительные стороны рассматриваемых схем водозаборов: непрерывная подача осветленной воды потребителю; возможность удаления значительного количества наносов гидравлическим способом без нарушения подачи воды в систему; малая потребность в землесосах и равномерная загрузка их работой.

К недостаткам следует отнести: затруднительность смыва наносов из прокопа-отстойника во время высоких вод; опасность занесения наносами промывного тракта при пропуске через него малых расходов воды с малыми скоростями; потребность значительной площади для прокопов-отстойников и отвала наносов при механической очистке, которая в отдельных случаях не может быть отведена, и наконец, зарастание прокопов и сбросного канала растительностью во время перерывов в работе.

При большом уклоне реки, если расположение русла и его очертание способствуют попаданию крупных наносов в канал, проф. Д. Я. Соколов рекомендует применять водозабор с искусственным подводящим криволинейным каналом. При этом перед головным сооружением, как на изгибе реки, создается поперечная циркуляция, отклоняющая донные струи с наносами к противоположному берегу. Бесплотинные боковые водозаборы с открытым каналом имеют ряд существенных недостатков, а именно:

а) ограничена величина расхода воды, забираемого в отвод (менее 20% расхода реки);
б) в канал поступает большое количество наносов вследствие значительного увеличения ширины захвата донных струй при изгибе потока у входа в канал;
в) ограничено регулирование подачи воды в канал, так как поступление воды в отвод находится в полной зависимости от режима уровня реки;
г) происходит деформация русла реки в районе водозабора, интенсивный занос и смещение вниз по течению головы канала;
д) усиленно заиляются начальные участки канала, что вызывает большие затраты на их очистку и др.

Для улучшения работы бесплотинных боковых водозаборов проводят следующие мероприятия:

а) в реке перед входом в отводящий канал устанавливают поверхностные направляющие системы проф. М. В. Потапова для создания искусственной поперечной циркуляции желаемого направления;
б) головное сооружение располагают на вогнутом берегу криволинейного участка реки для использования естественной поперечной циркуляции;
в) перед водозабором устраивают выправительные сооружения, улучшающие гидравлические условия входа воды в канал;
г) устраивают порог перед головным сооружением для отклонения донных наносов;
д) воду из реки отводят под острым углом к оси речного потока для создания более спокойных условий входа в головное сооружение и увеличения его пропускной способности и др.

Состав мероприятий устанавливают с учетом реальных условий работы проектируемого водозабора.

Фронтальные бесплотинные водозаборы. В конструктивном отношении фронтальные бесплотинные водозаборные узлы представляют собой усовершенствованные боковые водозаборы. В них перед головой водоприемного канала устраивают водозахватяую шпору, которая, образуя некоторый подпор в потоке, увеличивает захват воды в отводящее русло.

В то же время, уменьшая скорость в зоне отвода, она отклоняет часть потока в противоположную от отвода сторону. В результате образуется некоторый изгиб потока, ослабляющий расслоение потока, вызываемое отводом. Все это приводах к частичному уменьшению ширины захвата донных токов в отводящее русло, а следовательно, и к уменьшению поступления в него донных наносов.

Шпора по существу обеспечивает фронтальный захват воды и перемещение места водозабора на некоторое расстояние вверх по течению.

Фронтальные водозаборы имеют значительные преимущества перед боковыми и применяются в следующих случаях:

а) при низких бытовых уровнях, недостаточных для самотечного отвода воды из реки в канал;
б) при заборе воды, превышающем 15—20% расхода реки;
в) при необходимости уменьшения захвата донных наносов в отвод;
г) при небольших забираемых расходах, когда устройство плотины ввиду большой стоимости не оправдывается.

Фронтальные водозаборы устраивают с регуляторами, размещаемыми в голове канала, или без них.

Для улучшения работы фронтального водозаборного узла устраивают сброс на продольной стенке шпоры, устанавливают направляющие донные пороги, лотки или поверхностные системы, которые выносят или отклоняют донные наносы за пределы шпоры.

Шпоры выполняют из наброски камня и из различных видов кладки — гдбионной, каменно-хворостяной, сипайной, каменной и др.

Вследствие стеснения русла реки шпорой возможны размывы русла и подмыв шпоры, во избежание чего следует предусматривать крепления дна и откосов. Шпоры требуют постоянного эксплуатационного надзора; во время паводков шпоры часто повреждаются и требуют ремонта.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968

на главную