ВЫБОР ТИПА ВОДОЗАБОРНОГО УЗЛА, СОСТАВ СООРУЖЕНИЙ И КОМПОНОВКА УЗЛА

Тип водозаборного узла выбирают в зависимости от комплекса местных условий, к которым относятся:
1) принятая генеральная схема использования реки;
2) общая водоносность реки, величина забираемого расхода и требования, предъявляемые к качеству воды;
3) гидрологический и русловый режимы реки и связанные с ними необходимые мероприятия по борьбе с наносами, ледо-шуговыми затруднениями и плавником;
4) характер участка реки — высокогорный, горный, предгорный, равнинный, дельтовый;
5) геологические и гидрогеологические условия выбранного места строительства;
6) эксплуатационные, строительные и другие местные факторы.

При использовании водных ресурсов для ирригационных и энергетических целей важное значение имеет увязка бытового режима источника питания с режимом водопотребления объекта, так как режим рек и водопотребление меняются во времени независимо друг от друга.

Если в любое время года естественный режим реки обеспечивает график водопотребления и высоту командования над объектами, то устраивают бесплотинный водозабор.

Практика ирригационного строительства показывает, что бесплотинные водозаборные узлы и в настоящее время не потеряли своего значения. Это объясняется в основном простотой их конструкции и относительно невысокой строительной стоимостью.

Согласно СНиП П-И.3-62, бесплотинный боковой водозабор применяют, если уровни в реке обеспечивают необходимое командование магистрального канала и если забираемые расходы не превышают 20% соответствующих расходов реки при благоприятных топографических, гидрологических и геологических условиях (устойчивое русло, прочные берега и др.).

Бесплотинный фронтальный (шпорный) водозабор устраивают при большем водозаборе (20% и более), а также при недостаточном превышении уровня воды в реке над уровнем воды в начале магистрального канала.

Бесплотинные водозаборы проектируют в основном с головным регулирующим сооружением. При временном характере водозабора (1—2 года) с малым расходом (до 10 м³/сек) допускают водозаборы без головного сооружения.

Когда бытовые уровни или расходы воды в источнике питания не обеспечивают командование и график водопотребления, устраивают плотинный водозабор.

Плотинные водозаборы надежнее бесплотинных. Они позволяют:
а) обеспечить при всех условиях бесперебойную подачу воды в канал и увеличить коэффициент водозабора;
б) повышать уровень командования над объектом и тем самым сокращать длину холостой части магистрального канала, что особенно важно при высоких коренных берегах, когда часть магистрали будет проходить по косогорным участкам;
в) вести более успешно борьбу с завлечением в канал донных наносов, шуги, льда и плавника;
г) осуществить в одном створе реки двусторонний водозабор и др.

В плотинных водозаборах на реках, несущих значительное количество наносов, главное внимание уделяется борьбе с донными наносами, которые осаждают перед водозабором и периодически смывают отложения или же непрерывно удаляют их в нижний бьеф по мере поступления к водозабору.

В связи с этим появилось множество различных схем водозаборных узлов и конструкций головных сооружений, отличающихся друг от друга как по сущности применяемых методов борьбы с наносами, так и по конструкции противонаносных устройств.

Все предложенные схемы водозаборных узлов и конструкции головных сооружений имеют определенный принцип работы, достоинства и недостатки. Многие из них нашли практическое применение, иные еще недостаточно изучены даже в лабораторных условиях, а некоторые в настоящее время можно считать уже устаревшими.

В дальнейшем для краткого ознакомления с основными направлениями развития строительства и проектирования водозаборных сооружений рассматриваются не только лучшие из них, но и менее удачные, которые сыграли важную роль в разработке современных и рекомендуемых схем и конструкций.

Состав сооружений водозаборного узла устанавливают в зависимости от типа водозабора (бесплотинный, плотинный), способа подачи воды в систему, гидрологического и руслового режимов реки и прочих местних условий.

В общем случае в состав водозаборного гидроузла входят: плотина, руслорегулирующие сооружения в верхнем и нижнем бьефах; головные (водоприемные) сооружения; струенаправляющие системы; водосбросные сооружения; промывные устройства для наносов; шугосбросные устройства и др.

При комплексном использовании реки в состав узла сооружений могут входить здания гидростанций, судоходные, рыбопропускные и лесо-пропускные сооружения.

Тип отдельных сооружений выбирают из условий: соответствия гидрологическому и русловому режимам реки; удобства эксплуатации; максимального использования местных строительных материалов; простоты, надежности и долговечности конструкции.

Компоновка водозаборного узла — сложная и ответственная инженерная задача, от правильности решения которой зависят показатели работы водозабора.

К компоновке водозаборных узлов предъявляются эксплуатационные, строительные и технико-экономические требования.

В первую очередь должны быть удовлетворены эксплуатационные требования. Для этого сооружения, входящие в состав водозаборного узла, размещают; так, чтобы обеспечить надежное основание и благоприятный гидравлический режим, бесперебойную работу каждого сооружения в любое время года, а также удобство работы эксплуатационного персонала.

Строительные требования к компоновке водозаборного узла заключаются в том, чтобы строительные работы были сравнительно несложны и могли быть выполнены в установленные сроки, были обеспечены наилучшие условия производства работ и пропуска строительных расходов воды и льда без перерыва работ в период паводка и др.

Технико-экономические требования в основном сводятся к обеспечению минимальной стоимости гидроузла с учетом эксплуатационных затрат, правильному выбору створа узла и типов сооружений, широкому использованию сборных конструкций и передовых методов производства работ.

Ввиду большого разнообразия местных условий установить единые и определенные правила компоновки водозаборных узлов невозможно. Поэтому каждый раз этот вопрос решается с учетом всего комплекса местных природных условий и характера взаимодействия сооружений, входящих в состав водозаборного узла.

При компоновке водозаборных условий хорошо помогают лабораторные гидравлические исследования. Согласно главе СНиП П-И.1-62, п. 2.2 такую проверку выполняют при компоновке сооружений гидроузлов объектов I и II категорий. Для гидроузлов объектов III и IV категорий такая проверка обязательна лишь в случае сложных природных условий и при применении новых неиспытанных схем компоновки.

Проектирование водозаборных узлов выполняют в соответствии с требованиями глав СНиП Н-И.1-62, П-И.3-62, И-Б.3-62, Н-А.12-62 и др.

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