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:
Бурение скважин
 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Типы водозаборов и условия их применения

водозаборы
водозобор Рис. 9. Типы затопленных водоприемных оголовков
1 — раструб; 2 — самотечные или сифонные трубопроводы; 3 — сваи; 4 — сороудерживающие решетки; 5 — каменная загрузка; б — ряж; 7 — бетонный корпус оголовка; 8 — вихревая камера; 9, 10 — соответственно верхний и нижний блоки оголовка; 11 — козырек; 12 — обратный фильтр; 13 — водо-приемная галерея; 14 — водоприемные окна с фильтрующей загрузкой; 15 — отмостка

Устройство водозаборов определяется совокупностью факторов: потребным расходом воды и его соотношением с дебитом источника, типом источника (река, озеро, водохранилище, канал и др.), его гидрологическим и шуголедовым режимом, переформированием ложа и транспортированием наносов, условиями строительства в акватории и прибрежной части и т. д. Наиболее полна вопросы устройства водозаборов освещены в трудах А. С. Образовского [24]. Отражая лишь некоторые новые элементы, мы ограничимся схематичным изложением вопросов конструирования водозаборов, необходимым для правильной оценки тех или иных ситуаций на действующих водозаборах и для применения соответствующих, средств и методов эксплуатации, увеличения производительности и надежности работы водозаборов.
В коммунальном хозяйственно-питьевом водоснабжении наиболее распространены речные водозаборы с русловыми и реже с береговыми водоприемниками различных типов. Практика эксплуатации показывает, что наиболее часто осложнения в работе водозаборов происходят из-за неполадок на водоприемных устройствах.
Вопросы устройства береговых колодцев на водозаборах, насосных станций I подъема, их оборудования достаточно подробно освещены в специальной технической литературе [19]. Известно более 30 типов затопленных водоприемных оголовков, применяемых, в зависимости от требуемой надежности водоснабжения, в различных природно-климатических условиях. Систематизация водоприемных оголовков и ковшей, сделанная на основе работ А. С. Образовского, приведена на рис. 9 и 10.
На небольших реках, не используемых для лесосплава и судоходства, с относительно легкими природными условиями при малой производительности (0,02 — 0,2 м3/с) водозабора применяют простейшие раструбные оголовки на сваях (рис. 9-1), а при производительности до 0,5 м3/с — трубчатые или тарельчатые незащищенные оголовки (рис. 9-2). На реках с небольшими глубинами и средними природными условиями применяют ряжевые оголовки с боковым приемом воды (рис. 9-3) производительностью до 1 м3/с, а при тяжелых шуго-ледовых условиях — фильтрующие ряжевые оголовки (рис. 9-4).

водоприем Рис. 10. Основные типы водоприемных ковшей
1 — верховая дамба; 2 — акватория ковша; 3 — водоприемник берегового типа; 4,5 — соответственно верховая и низовая шпоры; 6 — струенаправляющая стенка; 7 — незатапливаемая низовая дамба; S — затапливаемая верховая дамба

На лесосплавных реках с легкими и средними природными условиями применяют железобетонные раструб-ные оголовки с боковым приемом воды (рис. 9-5) при производительности водозаборов до 1 м3/с и железобе-тонные двухсекционные с вихревыми камерами (рис. 9-6) при большей производительности (до 3 мэ/с). Ого-ловок с трубчатой вихревой камерой (рис. 9-7) применяют на реках с тяжелыми природными условиями для малой и средней производительности водозаборов.
Массивные бетонные и железобетонные оголовки, монолитные или сборные (рис. 9-8 — 9-14) рекомендуют-ся для судоходных и лесосплавных рек при больших скоростях течения и любой производительности. Филь-трующие (простые и комбинированные) оголовки применяют при малых глубинах потока, большом количестве донных и взвешенных насосов в чрезвычайно тяжелых шуголедовых условиях как при малой (рис. 9-15), так и, при большой (рис. 9-16) производительности водозаборов.
В отдельных случаях — при особо тяжелых шуголедовых условиях и малых глубинах потока — невозмож-но обеспечить устойчивую работу водозаборов с русловыми водоприемниками даже при малой их производи-тельности (QB>0,5 м3/с), и в этом случае возникает необходимость устройства ковшей. Чаще же всего ковши применяют при QB>2...3 м3/с.
На шугозажорных реках со значительными подъемами уровней в предледоставный период и при ледоставе,, на реках с тяжелым весенним ледоходом применяют незатопляемые ковши, частично или полностью выдвинутые в русло (рис. 10-1). Если к тому же речным потоком транспортируются насосы (до 0,75 кг/м3) и возможен подсос загрязненных вод, на таких ковшах делают затапливаемые при паводках шпоры (рис. 10-2, 10-3). На реках, не допускающих стеснения русла в периоды паводков, а также при недостаточных глубинах в межень и возможных береговых шугозажорах применяют затапливаемые ковши частично или полностью выдвинутые в русло (рис. 10-4). А если, кроме того, необходимо поддержание у входа в ковш или на подходе к нему глубин, превышающих бытовые, рекомендуется: применять ковши с самопромывающимся входом (рис. 10-6). Заглубленные в берег ковши с углом отвода 135° (рис. 10-5) применяют на реках с ограниченной интенсивностью шуголедовых явлений, русла которых сложены слабыми или мелкозернистыми грунтами. Ковши с верховым входом сейчас не рекомендуются.
Наиболее отработанной технологией строительства оголовков является погружение металлического кожуха с последующим заполнением его стенок бетоном. Сложности производства подводных работ не всегда позволяют установить оголовок в строгом соответствии с проектом. Тем не менее совершенно недопустима установка его выше расчетных отметок, с наклоном в ту или иную-сторону, с разворотом к направлению потока и т. д. При грядовом перемещении наносов высота гряд может достигать 1...1,5 м, следовательно, порог водоприемных окон по возможности должен быть высоким и исключать захват наносов, в любом случае он должен быть не менее 0,5 м. Уровень воды над водоприемником даже в самых неблагоприятных условиях должен исключать образова-ние водоворотной воронки, через которую подсасывались бы воздух и плавник. В этой связи следует строго ограничивать высоту водоприемных окон и самого водоприемника. Но даже при самых ограниченных возможностях недопустимо заглубление верха окон менее 0,3 м от поверхности воды и верха оголовка менее 0,2 м от ниж-ной плоскости льда. Снижение уровня в источнике с уменьшением этих параметров ниже допустимых значений на действующих водозаборах должно расцениваться как аварийная ситуация, требующая принятия неотложных мер. Оголовки, масса которых может достигать 200 т, а габариты внушительных размеров (высота до 5 м, пло-щадь основания до 75 м2), устанавливают на естественное скальное основание или, если русло сложено слабы-ми грунтами, на каменную подсыпку. При строительстве водоприемных оголовков и ковшей нередко возникает необходимость углубления дна реки и выполнения связанных с этим трудоемких работ, в особенности когда русло сложено скальными породами. Целесообразно в таких случаях использовать плавучие буровые установки (ПБУ), разработанные в тресте Со-юзвзрывпром [13], и скважинный метод взрывных работ. ПБУ представляет собой металлическое сборно-разборное сооружение, состоящее из платформы, двух понтонов и опорных колонн. На платформе смонтированы буровые станки, лебедки и вспомогательное оборудование. Применяют ПБУ при глубине воды в источнике-1,8...8 м. ПБУ были успешно использованы при углублении дна Оки у Касимова и Енисея у Красноярска. Скорость речного потока в том и другом случае была около-1,5 м/с. Скальное дно Оки было углублено на 0,4...1,4 м, а Енисея — на 3...6 м. Применение буровзрывного метода с использованием ПБУ позволяет, в сравнении с ранее применявшимся методом накладных зарядов, существенно сократить сроки строительства водозаборов и уменьшить вредное воздействие взрывов на фауну водоема.
Самотечные и сифонные трубопроводы водозаборов прокладывают, как правило, из стальных труб диамет-ром 250...1420 мм с толщиной стенки ,12...14 мм. Длина таких трубопроводов составляет чаще всего 50...150 м, но иногда достигает 800 м и более. Укладывают их на глубину до 10 и даже до 25 м (Саратов) в береговой части и не менее 0,5 м в русле.
На многих действующих сейчас водозаборах самотечные линии уложены секционным способом с муфтовым соединением труб. В последние два десятилетия укладку их производят чаще всего способом свободного погружения (аналогично дюкерам), что существенно сократило сроки строительства и объем ручного труда водолазов. Трубопроводы эти в обязательном порядке должны быть присыпаны защитным слоем из камня толщиной не менее 0,5 м вровень с поверхностью дна реки.