|
| ||
| 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:  |
ОГЛАВЛЕНИЕРеконструкция и увеличение производительности водозаборовОдна из задач одиннадцатой пятилетки — модернизация и техническое перевооружение действующих предприятий. Применительно к водозаборным сооружениям это означает реализацию таких инженерных решений, которые повышают надежность работы водозаборов и, следовательно, дают возможность бесперебойного отбора не только расчетного, но и дополнительного расхода воды. Водозаборные сооружения рассчитывают, как уже отмечалось, на самые неблагоприятные условия работы. Следовательно, если осуществить меры по улучшению условий работы и снижению степени отрицательного воздействия природных и других факторов, то водозабор может работать с большой надежностью и даже с увеличенной производительностью. Из практики эксплуатации систем коммунального водоснабжения известны многочисленные факты модернизации водозаборных сооружений с увеличением их производительности в 2...3 раза по отношению к расчетной без больших дополнительных капиталовложений (водо-. заборы в Пензе, Новосибирске, Новокузнецке, Искитиме). В связи с этим проектированию и строительству нового водозабора должно предшествовать изучение состояния существующих водозаборов, условий их эксплуатации и возможностей реконструкции. Большого внимания заслуживает производственный опыт повышения надежности работы водозаборов. На рис. 23 даны схемы практикуемой реконструкции речных водозаборов.  Рис. 23. Схемы реконструкции речных водозаборов 1 — водоприемные оголовки; 2 — самотечные или сифонные линии; 3 — береговой колодец, смещенный с насосной станцией I подъема; 4 — раструбные оголовки; 5 — водоприемный ковш; 6 — береговой водоприемник; 7 — соединительный трубопровод для переключения водоводов; _______ —первоначальные сооружения; ---------- — сооружения последующего развития При общих благоприятных условиях работы водозабора производительность его может быть увеличена пу-тем замены насосно-энергетического оборудования (разумеется, при наличии соответствующей пропускной способности всех коммуникаций), а также профилактических мероприятий на водоприемниках (расчистка русла, углубление перекатов, шугозащита и т. д.). Однако здесь возрастают входные скорости потока в водоприемных окнах, что может привести к непредвиденным осложнениям на водозаборе. Вследствие этого возникает необходимость расширения или устройства дополнительных водоприемных окон, что требует больших трудозатрат. При выполнении работ в береговом кольце на одном из водозаборов Новосибирска по предложению академика М. А. Лаврентьева был применен взрывной метод с помощью кумулятивных зарядов, благодаря чему в десятки раз были сокращены сроки производства работ по реконструкции и их трудоемкость. Таким же способом были успешно выполнены дноуглубительные работы в скаль-ном грунте. Чаще всего наряду с заменой оборудования требуется строительство дополнительных водоприемников, самотечных или сифонных линий и напорных водоводов, которое может осуществляться в зависимости от местных условий по схемам 23, а или 23, в. Дополнительный оголовок может быть вынесен дальше в русло реки или, наоборот, приближен к берегу, так как за предшествующий период эксплуатации водозабора могут измениться гидрологические условия, требования других водопользователей, появиться новые конструкции водоприемников и т. д. Такая реконструкция осуществлена на водопроводах Свердловска, Омска, Томска, Барнаула, в результате чего в комплексе одного водозабора действует до 5 и более водоприемных оголовков и 2...3 береговых колодца. Практика эксплуатации подтверждает, что наличие даже простейшего дополнительного водоприемника (типа незащищенного раструбного оголовка, рис. 23, в) в эстремальных условиях позволяет предотвратить полную остановку водозабора. Если по каким-либо причинам дальнейшая эксплуатация русловых водоприемников невозможна или крайне затруднена, реконструкцию водозабора можно осуществить с устройством ковша по схеме 23, г или подводящей прорези. В противоположной ситуации, когда забор воды у берега становится невозможным (например, по причине интенсивного отложения наносов, понижения уровня воды в реке и т.д.), проводят реконструкцию водозабора путем строительства дополнительного руслового затопленного водоприемника по схеме 23, д. Когда же возможности замены насосно-энергетического оборудования исчерпаны, осуществляется строительство дополнительных насосных станций I подъема (рис. 23,6 и 23, д) с переключениями на напорных, а иногда и на всасывающих водоводах. Достигается, таким образом, взаимное резервирование насосно-энергетического оборудования насосных станций. При строительстве дополнительных водоприемников целесообразно применять более совершенные для данных условий типы оголовков (с вихревыми камерами, фильтрующие и т.д.), благодаря чему достигается не только увеличение производительности, но и повышение надежности работы водозаборов. Надо отметить ошибки, часто встречающиеся на практике, когда строительство дополнительных оголовков привязывают к действующим самотечным или сифонным линиям, рассчитывая одинаково использовать как прежние, так и новые водоприемники. Поскольку сопротивление движению воды от разных водоприемников при этом неодинаковое, оголовки будут работать с разной интенсивностью и, следовательно, с разной устойчивостью забора воды. Работу оголовков в этом случае сложно проконтролировать. И поэтому более целесообразно строительство дополнительных оголовков с самостоятельными самотечными или сифонными трубопроводами. Второй характерной ошибкой является подсоединение самотечных трубопроводов к всасывающим линиям насосов, минуя водоприемные камеры и сороудерживаю-щие сетки. То и другое решение может рассматриваться как временная мера, но не как средство увеличения производительности водозаборов. Даже в относительно благоприятных условиях (например, на Волге в Волгограде) работа водоприемников в режиме всасывания сопровождается осложнениями, вызываемыми вовлечением наносов и всевозможного речного мусора не только в насосные станции, но и в водоочистные сооружения. Оправданным может быть лишь временный перевод водоприемника на всасывающий режим работы, например, при зимнем устойчивом ледоставе и низком горизонте воды к реке, когда не возникает каких-либо помех, что подтверждается опытом эксплуатации водозабора из Лены в Якутске. Массовое гидротехническое строительство в нашей стране существенным образом повляло на условия забора воды из рек и технологию ее очистки. Изменился режим наносов, шуголедовый режим рек, возросла цветность и уменьшилась мутность воды, а также изменился ее солевой состав. Все это потребовало существенной корректировки ранее применяемых решений по устройству и эксплуатации не только водозаборов, но и станций очистки воды, глубокого изучения особенностей забора воды из водохранилищ. Многочисленные факты перебоев в работе водозаборов на ряде водохранилищ обусловили необходимость натурных и лабораторных исследований. Во ВНИИ ВОДГЕО А. А. Смирновым впервые были детально ис-следованы водозаборы на Каховском водохранилище, подвергавшиеся непрогнозированному шуголедовому воздействию с перебоями в подаче воды. Пять исследованных здесь водозаборов имеют аналогичное устройство — водоприемники (затопленные оголовки) руслового типа с береговыми колодцами, самотечными и сифонными подводящими трубопроводами протяженностью 10...560 м. Оголовки расположены на глубине 1...14 м от расчетного уровня воды и в основном в защищенных от волнового воздействия акваториях. Тем не менее все они в большей или меньшей степени испытывали отрицательное воздействие либо шуги, либо наносов. Воздействие шуги начинало проявляться, как правило, при скорости ветра v>5 м/с и температуре воздуха t< — 6°С. Обратная промывка и даже продувка водоприемников горячим воздухом не устраняли этого воздействия. На некоторых водозаборах наблюдалось интенсивное вовлечение планктона. Исследования А. А. Смирнова показали, что определяющим фактором в данном случае являются вдольбереговые течения, вызывающие отрицательные последствия при каком-то определенном направлении ветра. Иногда отрицательное воздействие оказывают также градиентные, плотностные и компенсационные течения. Скорость вдольбереговых течений может достигать 1...2 м/с на пологих береговых склонах и до 3 м/с — на крутых. Лишь там, где водоприемные оголовки находились за пределами зоны вдольбереговых течений, водозаборы работали устойчиво. Возникают такие течения в прибойных зонах под воздействием волн, подходящих к берегу под острым углом. На изгибах берегового склона направление вдольберегового течения отклоняется от берега, а сфор-мировавшийся поток транспортирует на большие глубины наносы, шугу, планктон и т.д. (рис. 24). Оказавшиеся в зоне распространения этого потока водоприемники как раз и испытывают отмеченные выше осложнения. На одном из водозаборов, подвергавшихся воздействию шуги, было выявлено отложение наносов у водоприем-ного оголовка в виде конуса выноса с высотой гребня 5,5 м, вытянутого в направлении вдольберегового тече-ния. Очевидно, чтобы избежать воздействия вдольбереговых течений необходимо располагать водоприемники вне зоны их распространения или применять специальные сооружения и устройства (шпоры, буны), изменяю-щие направление вдольберегового течения (рис. 24). Строительство таких сооружений на действующих водо-заборах можно рассматривать как их реконструкцию.  Рис. 24. Вдольбереговые течения на водохранилищных водозаборах (по А. А. Смирнову) а — водоприемник подвержен воздействию вдольбереговых течений; б — водоприемник не подвержен воздействию вдольбереговых течений; в — вдольбе-реговое течение при наличии взвесе-перехватывающей шпоры; 1 — водоприемник; 2 — подводящие трубопроводы; 3 — береговой колодец; 4, 5 — вдольбереговые течения при различных направлениях ветра; 6 — взвесеперехва-тывающая шпора Когда же шпоры или буны построить невозможно, реконструкция должна включать, как и на речных водозаборах, строительство дополнительных водоприемников вне зоны вдольбереговых течений. В любом случае реконструкции или строительству новых водозаборов должно предшествовать детальное изучение топографических условий водоема, направлений ветров, условий волнообразования и т. д. Реконструкция ковшовых водозаборов, как и русловых, нередко осуществляется заменой насосно-энергети-ческого оборудования станций I подъема, а также строительством дополнительных водоприемников в ковшах (например, в Кемерове), устройством шуго- и наносоза-щитных шпор и струенаправляющих стенок. На водо-проводе Киева реконструкция ковша произведена с установкой продольных распределительных стенок, что обеспечило параллельно-струйное движение воды в ковше и улучшило тем самым его технологические возможности.  Рис. 25. Ковшовый водозабор на р. Томь 1 — насосная станция I подъема; 2 — водоприемный колодец; 3, 4 — соответственно верховая и низовая ветви ковша; 5 — струенаправляющий выступ; 6 — срезка осередка; 7 — ограждающая дамба; 8 — полузапруды Наиболее показательным примером из практики реконструкции ковшовых водозаборов является реконструкция ковша на р. Томь в Новокузнецке (рис. 25). Несмотря на то что ковш имел двустороннее питание, он не обеспечивал требуемую подачу воды и надежность водоснабжения, так как с одной стороны шуга перекрывала проход воды к водоприемнику, а с другой происходил подсос загрязненной воды из устья притока. Чтобы исключить строительство нового водозабора, на основе исследований А. С. Образовского были приняты меры по улучшению гидравлического режима источника и самого ковша: произведена срезка осередка перед входом в ковш, разделявшего русло на две протоки; построены четыре донные полузапруды у противоположного берега реки; построен струенаправляющий выступ на верховом входе в ковш; сделана донная прорезь на подходе к ковшу. Благодаря реконструкции, своевременной чистке ковша и проведению других профилактических мероприятий полностью устранены причины осложнений в его работе и достигнута требуемая надежность водоснабжения. Последующий более чем 20-летний опыт эксплуатации этого водозабора подтвердил правильность и экономичность инженерных решений. Реконструкция с устройством верховой струенаправляющей дамбы ковша в 1976 г. была осуществлена на водозаборе из р. Бердь в Искитиме, что позволило снизить интенсивность заиления ковша. В сочетании с заменой оборудования на насосной станции I подъема это дало возможность увеличить производительность водозабора более чем в 2 раза. Опыт реконструкции и интенсификации работы многих водозаборов заслуживает более широкого внедрения в производство и более глубокого изучения, так как он дает основу для дальнейшего усовершенствования водозаборных сооружений. |
|