НЕКОТОРЫЕ ТИПЫ И КОНСТРУКЦИИ ОТСТОЙНИКОВ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В УСЛОВИЯХ ЖАРКОГО КЛИМАТА
Наносный режим водоисточников стран с жарким климатом имеет большое разнообразие. Так, в Ираке наносы центральной части рек Тигра и Евфрата представлены в основном мелкопесчаными и илистыми частицами. Причем в меженный период мутность воды составляет всего лишь 0,2 0,5 кг/м3. В дождливые периоды она достигает 20...28 мг/м3, отложившиеся наносы в определенных условиях могут легко смываться паёодковыми водами. В то же время в Индии, например, в течение двух лет эксплуатации были заилены (сравнительно большие) водохранилища гидроузлов: Ичари на реке Тоне, высотой 60 м и Манер на реке Бхагирахти, высотой 39 м. Наносы в них представлены достаточно крупными песчано-гравелистыми частицами. После заиления водохранилища крупные наносы стали поступать в нижний бьеф, разрушал водосливные поверхности плотин. В таких случаях необходимы отстойники: русловые (в составе водозаборного узла), головные (в начале магистрального канала), внутрисистемные (в распределительных каналах и их ветвях) или озерные с гидравлической (непрерывной и периодической промывкой), механической или комбинированной очисткой от наносов.
Компоновка и тип отстойника зависят от ряда факторов: условий забора воды из водоисточника, топографии, геологии и гидрологии в створе, режима работы водопотребителя, условий очистки, уровней воды в водоисточнике и канале за ним,, интенсивности распределения мутности в течение года и др. Обычно тип отстойника и его компоновку принимают на основе технико-экономического обоснования путем сопоставления вариантов.
Для проектирования отстойника необходимы следующие исходные данные: кривые связи расхода и уровней в водоисточнике; содержание и фракционный состав наносов на входе в отстойник; гидрологическая характеристика водотока с учетом отбора воды; допускаемая мутность воды на выходе из отстойника или предельный минимальный диаметр наносов, подлежащих задержанию; изменение температуры воды в течение года; график водоподачи; инженерно-геологические и топографические условия местности и др. Кроме того, при гидравлической промывке отстойника надо иметь достаточную транспортирующую способность потока в месте сброса насосов с учетом промывного расхода, а при механической очистке - парк необходимых механизмов, их характеристику и место складирования наносов.
Проектируют отстойник, как правило, соосно с подводящим каналом. Если он располагается под углом к оси подводящего канала, то быки, разделяющие камеры, удлиняют в сторону верхнего бьефа, чтобы на входе в отстойник поток не имел водоворотных или застойных зон. Подводящий участок канала желательно выполнять прямолинейным на длине не менее четырех его ширин по дну. При необходимости плавно расширяющуюся аванкамеру устраивают с центральным углом не более 40...450.
Число камер отстойника с периодической промывкой принимают не менее 2...3 с расходом в каждой 5...10 м3/с и более. Промывной расход обычно составляет 0,5...1,0 расчетного расхода и более. Скорость потока в камере при режиме отстоя наносов ориентировочно принимают 0,2...0,5 м/с.
Поперечное сечение камер проектируют прямоугольное или трапецеидальное - при гидравлической промывке или трапецеидальное - при механической очистке.
Ширину камгр с гидравлической промывкой назначают не больше 0,8 устойчивой ширины потока для условий промывания. Обычно глубина камеры составляет 3...5 м. Чем меньше глубина, тем на более коротком участке отстойника осаждаются наносы. Длину камер определяют расчетом. Уклон их дна принимают из условия смыва наносов равным 0,005...0,02. Глубину промывного потока и его скорость назначают соответственно (0,1...0,3) hm и более 2 м/с. Промывают отстойник обычно один-два раза в течение 1...6 сут и реже. В отдельных случаях при соответствующем обосновании интервал между промывками может возрасти до нескольких месяцев. Длительность промывок обычно 0,5...1 ч и более.
Гидравлический расчет отстойников выполняют в зависимости от фракционного состава наносов [26]. При этом определяют расчетную мутность на выходе из отстойника, размеры камер, объем их заиления, промывные расходы, сроки промывок или механической очистки, назначают число и тип механизмов.
Принципиальное отличие расчета отстойников с песчано-гравелистыми наносами или с мелкопесчаными и илистыми частицами заключается в том, что в первом случае рассматривается осаждение частиц с учетом их гидравлической крупности, а во втором - транспортирующую способность потока сравнивают с фактическим насыщением его наносами различных фракций.
В районах с дождевыми паводками, увеличивающими количество мелких наносов с водосборных площадей, рассматривают заиление отстойника в бездождевой период и проверяют его работу при интенсивных дождях. Так, на водозаборном гидроузле Феллуджа (Ирак) максимальные габариты камеры отстойника (см. рис. 7.1) определяли из условия осаждения наносов в дождевой период в течение 15 сут со средней мутностью 6,1 кг/м3 и достигающей в отдельные сутки 28,8 кг/м3. Отстойник водозаборного узла Феллуджа имеет длину 1140 м, ширину по дну 50 м с трапецеидальным поперечным сечением. В узле предусмотрена одна камера, способная принять практически годовой объем отложившихся наносов в бездождевой период, а также в очищенном состоянии весь объем наносов, осажденных в период интенсивных дождей. Во время промывки отстойника в магистральный канал подавали воду через левую четырехпролетную секцию без очистки. Промывку проводили в период минимальной мутности в реке. Чтобы уменьшить плановые размеры отстойника, провели следующие эксплуатационные мероприятия: к периоду интенсивных дождей с большим количеством наносов отстойник держали в основном в очищенном состоянии; допускали форсировку уровней воды в верхнем бьефе и соответственно в камере отстойника на 0,5...1,3 м. При этом не допускалось опасное подтопление прилегающих территорий и соблюдалась безопасность работы других сооружений гидроузла.
Для механической очистки отстойников можно использовать, например, землесосы (табл. 7.1).
7.1. Рекомендуемая ширина отстойников при механической очистке землесосами
На рисунке 7.6 показан двухкамерный отстойник с механической очисткой и сбросом пульпы на один берег. Примерно такого типа отстойник с незначительной криволинейностью запроектирован на Канширском магистральном канале расходом до 175 м3/с, служащим для орошения земель площадью до 350 тыс. га. Средняя мутность воды 3,26 кг/м3, достигающая в отдельные периоды 13...15 кг/м3. Наносы в большей части мелкопесчаные с содержанием свыше 50 % фракций диаметром 0,05...0,01 мм.
Для борьбы с попаданием крупных наносов в деривационный канал на индийском гидроузле Ичари предусмотрен отстойник автоматического действия, встроенный в бетонную плотину высотой 60 м (рис. 7.7). При его ревизии через 9 лет выяснилось, что сорвана сороудерживаю- щал решетка водоприемника, которую нашли в одной из камер отстойника. Другая камера оказалась забитой наносами и древесным материалом. В основном сооружение работает удовлетворительно, улавливая 85 % частиц размером более 0,06 мм. В деривационный канал попадают наносы мельче 0,5 мм.
