|
| ||
| Бурение скважин на воду | Технология | Оборудование | Цены | Фото и видео | Техническая литература | ||
 | УСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДОЗАБОРОВ |
|
|
Мини-станок для бурения скважин Техническая литература: Колодцы Схема гидрогеологических областей и районов СССР Словарь по гидрогеологии А-Г Словарь по гидрогеологии Д-О Словарь по гидрогеологии П-Я Гидрогеология СССР (Москва 1977г. Л. С.Язвин) Станок для бурения БУР-50:  |
ОГЛАВЛЕНИЕУсовершенствование водозаборовВ последние два десятилетия водозаборы, как ни одно другое звено системы коммунального водоснабжения, подверглись существенному усовершенствованию. За это время появились водоприемные оголовки с вихревыми камерами, фильтрующие водоприемники с засыпными и пакетно-реечными кассетами, комбинированные водоприемники, водоприемные самопромывающиеся ковши, усовершенствована система обратной промывки самотечных линий и водоприемных окон и т.д., что стало возможным благодаря широкому изучению опыта эксплуатации и дальнейшим научным исследованиям водозаборов (в первую очередь ВНИИ ВОДГЕО и ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева) в лабораторных и натурных условиях. Кроме повышения надежности водоснабжения усовершенствование водозаборов в большинстве случаев дало большой экономический эффект. Так, применение оголовков с вихревыми камерами позволило в 1,3...1,5 раза уменьшить удельный (на 1 м2 площади водоприемных отверстий) объем их строительства и соответственно капи таловложения. Важным технологическим усовершенствованием является замена обычной (от насосов или резервуаров) об-ратной промывки самотечных линий и оголовков импульсной промывкой, предложенной и исследованной А. С. Образовским и В. В. Остриковым. При несложных конструктивных дополнениях (установка в приемных ка-мерах берегового колодца гидроколонн высотой 6...8 м на концах самотечных линий и вакуум-насоса) достига-ется высокий эксплуатационный эффект — восстановление пропускной способности водоприемных отверстий и трубопроводов без большого расхода воды и электроэнергии. В начале 60-х годов Союзводоканалпроектом были разработаны типовые проекты водозаборов на реках и водохранилищах с насосными станциями I подъема производительностью до 6 м3/с, получившие массовое рас-пространение как в промышленном, так и в коммунальном водоснабжении. Использование же артезианских по-гружных насосов позволило создать в диапазоне производительности 0,02...! м3/с более компактные насосные станции I подъема (рис. 18), в результате чего существенно снизилась стоимость строительства водозаборов. В то же время благодаря научным исследованиям и обобщению производственного опыта были усовершенство-ваны ранее известные и созданы новые типы затопленных водоприемных оголовков, ковшовых и комбинированных водозаборов, насосных станций I подъема. Насосная станция I подъема трубчатого типа, разработанная впервые для системы временного водоснабжения Сургута, представляет собой колодец в виде стальной трубы диаметром 1800 мм, заглубляемой с помощью вибропогружателей. Вода из реки поступает в колодец по сифонному трубопроводу, проходит через цилиндрическую сетку и откачивается артезианским погружным насосом. Сетку периодически поднимают на поверхность и промывают. Преимуществом такой станции является ее компактность и возможность высокой индустриализации строительства. Однако ее применяют только на источниках с малым содержанием наносов и плавающих веществ. Массовое гидротехническое строительство в нашей стране, изменившее условия забора воды из многих рек, вызвало необходимость разработки специальных водозаборных сооружений и устройств для обеспечения устойчивой их работы при интенсивной переработке берегов и миграции наносов, образовании шуги, развитии планктона и т.д.  Рис. 18. Водозабор с погружными насосами 1 — водоприемный оголовок; 2 — гравийно-щебеночный фильтр; 3 — линия естественной поверхности земли; 4 — крепление откоса (каменная наброска); 5 — насосная станция; 6 — напорный трубопровод; 7 — подготовка из щебня; 8 — погружной электронасос  Рис. 19. Водохранилищный водозабор башенного типа  Рис. 20. Водохранилищный береговой водозабор при большой амплитуде колебания уровня воды 1 — 5 — уровни воды соответственно максимальный, нормальный подпорный, ежегодной сработки, минимальный, катастрофический минимальный; 6 — сифонный водоприемник; 7, 8 — водоприемники соответственно второго и третьего ярусов; 9 — водоприемный колодец; 10 — насосная станция В последнее время появились отдельно стоящие водозаборы башенного типа с многоярусным расположением водоприемных окон (рис. 19), например из р. Б. Тесьмы для Златоуста; встроенные в тело плотины, например из Ангары для Иркутска, Енисея для Дивногорска, а также береговые водохранилищные водозаборы с водоприемниками на разных уровнях (рис. 20) и др.  Рис. 21. Водозабор на Енисее 1 — 4 — уровни воды соответственно: максимальный зарегулированный, минимальный, мертвого объема, бытовой (до зарегулирования); 5 — фильтрующий оголовок; 6 — сработка берега; 7 — водоподводящая штольня; 8 — водоприемная камера; 9 — скважины с погружными насосами; 10 — насосная станция Комплексное решение задач гидротехнического строительства и водоснабжения, взаимоувязка сроков возведения объектов позволили в ряде случаев построить водохранилищные водозаборы на незатопленных отметках (до заполнения водохранилищ), что существенно уменьшило продолжительность строительства и снизило капиталовложения. Так, водозабор на Енисее (рис. 21) был построен незадолго до заполнения водохранилища Красноярской ГЭС на отметках, значительно превышающих бытовые отметки уровня воды в реке, что позволило применить новые конструктивные решения и способы строительства водозабора. Вместо самотечных трубопроводов был сделан туннель высотой 2,5 м и длиной 86 м, выполненный штольной проходкой на глубине до 30 м с внутренним креплением стенок. Заканчивается туннель водосборной камерой, в перекрытие которой входят обсадные трубы скважин с установленными в них погружными насосами; над скважинами сделан наземный павильон с установкой там энергетического оборудования; на входе в туннель построен железобетонный оголовок с фильтрующей обсыпкой. Благодаря отсутствию подтопления строительной площадки достигнуто высокое качество всех строительных работ. В короткий срок был построен аналогичный водозабор на Артемовне, только вместо проходки штольни здесь уложили трубу диаметром 2000 мм и непосредственно в нее установили погружные насосы. Интересен водозабор из водохранилища Чиркейской ГЭС на р. Сулак, служащий для водоснабжения Буйнакска. Водозабор берегового типа представляет собой пробитый в скальных породах туннель протяженностью 60 м и площадью сечения около 17 м2, в который с поверхности пробурено 15 скважин глубиной 60 м. Вход в туннель перекрыт, как на обычном водоприемнике, решеткой и сеткой. Скважины объединены в три куста, каждый из которых включает четыре водоподъемные скважины диаметром по 600 мм с артезианскими насосами типа АТН и одну скважину для обслуживания диаметром 1200 мм (для спуска водолаза). При заполнении водохранилища до НПГ водоприемник находится на глубине 55 м, при максимальной сработке уровня — 15 м. На такой глубине водоприемник не подвержен воздействию волновых процессов. Таким образом удалось исключить необходимость строительства берегового колодца большой глубины. Эксплуатация водозабора на протяжении нескольких лет подтверждает его высокую техническую и санитарную надежность. Положительный опыт устройства и эксплуатации водозабора из водохранилища Чиркейской ГЭС учтен при проектировании и строительстве Миатлинской ГЭС, следующей в каскаде гидроузлов на Сулаке. Здесь принят единый водоприемник для ГЭС и водоснабжения населенных пунктов, от которого вода проходит по вырубленному в скале напорному туннелю диаметром 6 м и протяженностью 2,5 км до уравнительного резервуара. Из резервуара отходят самотечные водоводы группового водопровода для городов Кизилюрт, Махачкала, Каспийск, Избербаш, Хасавьюрт и многих сельских населенных пунктов, являющегося по существу объединенным водопроводом Дагестана. Помимо удобства строительства таких водозаборов они имеют еще и существенные технологические преимущества. Благодаря расположению водоприемных окон на больших глубинах обеспечивается возможность получения воды высокого качества. Так, на водозаборе из Чиркейского водохранилища вода соответствует ГОСТ 2874 — 82 без какой-либо очистки, и перед подачей потребителям ее только хлорируют. Поэтому отпала необходимость строительства водоочистной станции, предусмотренной проектом. По проекту Гипрокоммунводоканала на Кубанском водохранилище построен водозабор для группы городов Кавказских Минеральных Вод. Большая амплитуда колебания уровня воды в водохранилище (15 м), интенсивное волнообразование и пологие берега обусловили большую (более 500 м) удаленность водоприемного колодца с насосной станцией I подъема от уреза воды при ГНВ и большую глубину заложения подводящих трубопроводов. В связи с этим соединение оголовков с береговым колодцем отличается от общепринятых решений: на участке около 100 м от оголовков уложены самотечные стальные трубопроводы диаметром 1400 мм, а далее на участке 526 м — щитовой проходкой построены два туннеля. Самотечные трубопроводы уложены открытым способом в подводные траншеи глубиной до 6 м. Туннели проходят на расстоянии 14 м один от другого на глубине 8,5...18 м, имеют внутренний диаметр 1700 мм и уклон 0,008, закреплены они железобетонными блоками-оболочками с устройством внутренней монолитной бетонной рубашки толщиной 210 мм. Оголовки раструбного типа подняты на высоту 4 м над дном водохранилища и опираются на рамные металлические опоры. Помимо соро-удерживающих решеток они оснащены рыбозащитными сетками. Повсеместное использование малых рек, как правило, с зарегулированием стока и увеличение отбора воды из них расширило строительство приплотинных водозаборов, потребовало принципиально новых решений как в устройстве самих водозаборов, так и в регулировании стока. Н. В. Ересновым для одного из промышленных объектов с большим водопотреблением разработана система водоснабжения с четырьмя приплотинными водо-заборами, расположенными последовательно на одной реке. Регулирование стока для всех четырех водозаборов осуществляется одной водохранилищной плотиной, в то время как при ниже расположенных по течению реки водозаборах сделаны облегченные водоподъемные плотины. Русло реки использовано в качестве водоподводяще-го канала, что позволило исключить строительство водоводов. Подобная система водоснабжения построена, в частности, на р. Белой. Экономичность такого решения очевидна. Усовершенствованы водозаборы с фильтрующими водоприемниками, издавна применяемыми на реках Сибири. Наряду с традиционными оголовками с каменной обсыпкой сейчас стали широко применять подрусловые галереи, фильтрующие дрены в скальном грунте, донные водоприемники с фильтрующими кассетами и т.д. А. С. Образовским и Ю. И. Вдовиным исследованы вопросы кольматации таких водоприемников и предложены методы восстановления водопроницаемости фильтров. Особенно много таких водозаборов построено в системах железнодорожного и промышленного водоснабжения (например, на р. Шире в Хакасской автономной области) на водопроводах малой производительности. Обеспечивая малые входные скорости потока, они оказались более устойчивыми для работы в сложных условиях (малые глубины в источнике, шугоход, лесосплав и т.д.). Часто фильтрующие водоприемники устраивают с потолочным приемом воды и заглубляют в дно реки. По-верх водоприемной решетки до уровня дна укладывают слой фильтрующего материала (отсортированный гра-вий, галечник насыпной или уложенный в кассеты). Иногда такие водозаборы устраивают с расчетом не только фильтрующего, но и открытого приема воды с взаимным резервированием водоприемников. Так, водо-забор на р. Белокуриха на Алтае, имея открытый водо-прием через донные решетки, в период паводков пере-ключается на фильтрующий прием воды через гравийную обсыпку и боковые окна того же оголовка, причем потолочные водоприемные окна в период паводка могут закрываться специальными крышками. Такая конструкция оголовка позволяет устанавливать технологию отбора воды с учетом не только бесперебойности водоснабжения, но и предварительной очистки воды. Аналогичный водозабор запроектирован на р. Томь.  Рис. 22. Новый водозабор ковшового типа на Оби Водоприемные ковши, построенные в рассматриваемый период в системах коммунального водоснабжения в Омске, Новосибирске, Армавире, Кемерове, Барнауле, Междуреченске и др., выполнены с самопромывающимся входом на основе исследований ВНИИ ВОДГЕО (А. С. Образовский). Благодаря этому достигнута надежная защита водоприемников от воздействия наносов и шуги и, следовательно, получена основа для более широкого применения ковшей в коммунальном водоснабжении. Ковшовые водозаборы запроектированы в последние годы для Тулы, Калинина, Саранска, Уфы и др. Совершенствование ковшей наиболее четко прослеживается на водозаборах из рек Томь и Обь, где по истечении 50-летнего периода появилось их третье поколение. Современные самопромывающиеся ковши (рис. 22) рядом с ковшами 30-х годов большой протяженности с незатопляемыми ограждающими дамбами на всей их длине, в отдельных случаях с двусторонним входом воды отличаются гидравлическим совершенством, меньшими объемами и, следовательно, экономичностью строительства. В ряде случаев новые ковши примыкают к старым, увязываясь с ними конструктивно и технологически, т.е. появились спаренные ковши, когда верховая дамба ранее построенного ковша становится низовой дамбой нового, а струенаправляющие сооружения могут иметь общее назначение. Крупных осложнений в работе ковшовых водозаборов новых конструкций не наблюдается. Более того, в ряде случаев отпала необходимость ежегодной чистки ковшей от наносов. Так, ковши на водопроводах Между-реченска и Осинников надежно проработали без профилактической чистки около 7 лет, а ковш новосибирского водопровода — 5 лет. К концу летней межени на Между-реченском ковше наблюдается отложение наносов в русле (перед входом в ковш) в виде песчаной косы за шпорой верховой дамбы. Иногда эту косу удаляют с помощью экскаватора-драглайна, но большей частью она размывается паводковыми потоками. Однако технологическое совершенство вновь построенных ковшей не исключает полностью необходимости их периодической чистки. Наблюдения показывают, что если ковши не чистить 5...7 лет, они начинают интенсивно зарастать высокорослыми травами и кустарником. Очевидно, эксплуатация ковшей в этих условиях требует дальнейшего совершенствования. |
|