Прием воды из водохранилищ и озер

Вся библиотека >>>

Содержание книги >>>

Книги по строительству и ремонту

Водоснабжение

Быт. Хозяйство. Строительство.Техника

§ 64. Прием воды из водохранилищ и озер

Все вопросы, связанные с проектированием и сооружениемводохранилищ, методы регулирования речного стока, водохозяйственные расчеты,а также типы гидротехнических сооружений, применяемых при устройствеводохранилищ, рассмотрены в курсе «Гидрология и гидротехнические сооружения».Здесь даются лишь основные сведения о специфических особенностях водохранилищкак источников водоснабжения, о качестве воды водохранилищ и условиях ихэксплуатации.

Для целей водоснабжения могут использоваться илиспециально построенные водохранилища или водохранилища, используемыеодновременно для многих целей.

В результате развития гидроэнергетического строительства внашей стране уже сейчас (когда имеющиеся гидроэнергетические ресурсы ещедалеко не полностью использованы) наиболее крупные реки европейской части СССРпревратились на значительной части своего протяжения в систему большихводохранилищ.

В маловодных районах Средней Азии, где относительно малыйи неустойчивый сток местных рек не обеспечивает сколько-нибудь надежногоснабжения потребителей водой, только строительство водохранилищ позволяетудовлетворить нужды орошения и водоснабжения.

Наконец, громадное количество относительно малых водохранилищсоздано на небольших реках специально для целей водоснабжения.

Таким образом, в практике водоснабжения, основанного наиспользовании поверхностных вод, приходится все чаще встречаться снеобходимостью приема воды из водохранилищ.

При проектировании и строительстве водоприемных (а такжеочистных) сооружений на водохранилищах необходимо учитывать измене ния,вносимые водохранилищем в естественный гидрологический режим реки, а такжевлияние его на качество речной воды и на сезонные колебания ее качества,особенно если вода предназначается для питьевых нужд.

Характер изменения уровней воды в водохранилищахсущественно отличается от характера» изменений уровней воды в незарегулированнойреке. В водохранилищах, сооружаемых для нужд гидроэнергетики и транспорта,колебание уровней воды обусловливается в основном запланированным режимомэксплуатации (сработки) водохранилища для указанных целей.

При устройстве водоприемных сооружений на крупныхводохранилищах должны быть учтены возможные воздействия ветровых волн,явления сгона и нагона воды, береговые течения, ледовые явления, явленияпереформирования берегов водохранилищ, а также характер отложения наносов вчаше водохранилища.

Создание водохранилищ существенно влияет на основныехарактеристики качества речной воды. Прежде всего значительно снижаетсяколичество взвешенных веществ. Так, по проведенным наблюдениям количествовзвеси снизилось в Клязьминском водохранилище (под Москвой) с 81 до 2—8 г/м3,в Цимлянском водохранилище (на р. Дон) с 168 до 20—40 г/м3; в Фархадскомводохранилище (на р. Сырдарье) с 1645 до 60— г/м3 и т.д.1.

Таким образом, водохранилище служит громадным первичнымотстойником речной воды.

Цветность воды водохранилищ обычно выше цветности воды ихреки в естественном состоянии, поскольку заполнение водохранилищ происходитпреимущественно паводковой водой, обладающей повышенной цветностью. Так, водаРыбинского водохранилища имеет цветность 66° в феврале и 61° в августе, тогдакак цветность воды р. Волги в естественном состоянии в эти же месяцысоставляет соответственно 21 и 48°. В период половодья цветность речной воды,наоборот, часто оказывается выше, чем цветность воды водохранилища.

Большие водохранилища обычно оказываются менее засореннымисапрофитными бактериями, а также кишечной палочкой.

Образование водохранилищ часто способствует интенсивному развитиюводорослей.

Санитарные качества воды водохранилищ в значительнойстепени зависят от тщательности и полноты проведения мероприятий по очисткеложа водохранилища до его заполнения К Объем работ по санитарной подготовкеложа крупных водохранилищ весьма велик.

Обычно сезонные колебания качества речной воды послесоздания водохранилища значительно сглаживаются.

При строительстве водохранилищ предусматриваютсямероприятия по борьбе с их заилением, а также   эрозией почв в береговойзоне.

На крупных водохранилищах производятся большие работы поукреплению берегов в целях их предохранения от размыва волнением.

Для задержания поверхностного стока и улучшения егокачества до поступления в водохранилища проводятся агролесомелиоративныемероприятия, в частности посадка в береговой зоне водохранилища защитныхполос зеленых насаждений.

При использовании воды водохранилищ в целях водоснабженияследует учитывать возможность ее загрязнения от водного транспорта,лесосплава, а также в результате сброса сточных вод, распространение которыхв водохранилищах существенно отличается от распространения их в реках.

Весьма ответственной задачей является выбор места забораводы из водохранилища. Очевидно, что водоприемник должен быть расположен втаком месте, где он может принимать наиболее чистую воду.

В месте расцоложения водоприемника должна быть обеспеченадостаточная глубина, не должны происходить интенсивное выпадение наносов,размыв берегов, неблагоприятные ледовые явления, развитие воднойрастительности и т. п. В водохранилищах, используемых комплексно дляразличных нужд народного хозяйства, при выборе места забора воды для целейводоснабжения необходимо учитывать еще целый ряд факторов, связанных схарактером эксплуатации водоема другими водопользователями: режим сработкиводохранилища для нужд ГЭС, забор и сброс воды промышленными предприятиями,расположение и режим работы сооружений речного транспорта, лесосплав и т. п.

Выбору места расположения водоприемника должнопредшествовать также тщательное изучение образующихся в водохранилищетечений, которые обусловливают распространение поступающих в водузагрязнений.

В   1959 г.   Государственной  санитарной  инспекциейутверждены   «Санитарные правила   по  подготовке ложа водохранилищ иканалов   к затоплению   и  санитарной  охране их»  обязательные для всехорганизаций, строящих водохранилища.

Для приема воды из водохранилищ могут быть использованыречные водоприемные сооружения  большинства  описанных  ранее типов.

В отдельных случаях водоприемные сооружения объединяются сгидротехническими сооружениями, построенными для создания водохранилища и егоэксплуатации, для нужд гидроэнергетики или водного транспорта. Такиеводоприемники конструктивно совмещаются с плотиной (путем устройстваводоприемных шахт и галерей в теле плотины), с башнями донных водоспусков ит. п.

Однако чаще прием воды из водохранилища осуществляетсяотдельно стоящими водоприемными сооружениями.

Указанные выше особенности приема воды из водохранилищ икачества этой воды в определенной мере влияют на выбор типа водохра-нилищныхводоприемников.

Интенсивная переработка берегов, обусловливающаяобразование широкой береговой зоны отложения наносов и зоны замутненной воды,часто приводит к необходимости вынесения места забора воды в водохранилище назначительное расстояние от берега (т.е. применение сооружений русловоготипа).

Весьма значительные колебания уровней воды в водохранилищепри его сработке для ГЭС делают рациональным применение комбинированныхводоприемников, где вода может забираться и через самотечные трубы и черезвходные окна в передней стенке берегового колодца.

На IV.32 приведен пример водоприемника комбинированноготипа, построенного на Куйбышевском водохранилище в условиях весьма больших(более 12 м) колебаний уровня воды. Основное сооружение, выполненное в видежелезобетонной шахты, представляет собой береговой колодец, совмещенный снасосной станцией. При нормальном подпорном уровне (НПУ) и более высокихуровнях вода может поступать в береговой колодец через входные окна в егопередней стенке. При низких уровнях прием воды осуществляется черезспециальный оголовок 1, вынесенный в бывшее (до затопления) русло реки исоединенный с береговым колодцем самотечными трубами 2 (от оголовка допромежуточного колодца 3) и сифонными трубами 4 (от промежуточного колодца 3до берегового колодца 5). Длина самотечных труб 80 м, длина сифонных трубоколо 0 м.

Трубы 4 работают как сифонные лишь при уровнях воды,близких к наинизшему уровню (при максимальной сработке водохранилища); приболее высоких уровнях они превращаются в обычные самотечные линии.

Насосная станция оборудована центробежными насосами,подающими воду в напорные водоводы 6, а также вакуум-насосом 7 для зарядкисифонов.

В пределах изменений уровня воды берега и дно реки уоголовка укреплены хворостяным тюфяком с пригрузкой камнем 8 или бетоннымиплитами 9.

Устройство оголовка 1 (см. IV.32) показано на IV.33.Оголовок выполнен из вертикально расположенной стальной трубы /, заглубленнойна 5 м в грунт. К этой трубе присоединяются самотечная труба 2 и отросток .3,служащий для обратной промывки самотечной линии. Отросток закрывается крышкойс клиновым запором и цепью 4. Вода поступает в оголовок через верхний конецстояка, оборудованный решеткой 5 по периметру и по торцу.

На водохранилищах находят применение водоприемники саванкамерой открытого типа. На IV.34 показан пример устройства такоговодоприемника для крупного промышленного предприятия. Учитывая вероятныйхарактер переработки берега, водоприемник (совмещенный с насосной станцией)отнесен на 600 м в глубь берега; вода от водохранилища подводится к. нему поканалу: ширина по дну 3 м, коэффициент откосов пг = 2 и глубина воды 4 м (принормальном подпорном уровне). Открытая аванкамера водоприемника оборудовананаклонной сороудерживающей решеткой 1 и пазами для щитовых затворов 2. Изаванкамеры вода проходит под за-бральной стенкой и поступает во всасывающееотделение. Насосная станция оборудована четырьмя вертикальными пропеллерныминасосами 3. Электродвигатели 4 установлены в наземном павильоне.

По напорным водоводам диаметром 1200 мм вода подаетсячерез камеру 5 в самотечный открытый канал, подводящий ее к потребителям.Отделение головной камеры 5 канала оборудовано щитовыми затворами 6, аконцы   водоводов   снабжены   обратными   клапанами   7.

Кроме указанных типов водоприемных сооружений для забораводы из водохранилищ используют водоприемники островного типа,инфильтрационные, плавучие и др.

Условия приема воды из озер во многом подобны имеющимся наводохранилищах. Так, в крупных озерах необходимо учитывать наличие волнения,взмучивания  наносов  в  прибрежной  зоне,  воздействия

волн на водоприемные   сооружения,   сгонов   и нагоновводы. Как и в водохранилищах, в озерах  необходимо учитыватьспецифические   условия загрязнения их воды сточными водами.

Берега естественных озер в отличие от берегов водохранилищобладают стабильностью, а уровень воды в них не подвержен сколько-нибудьзначительным колебаниям.

Пресьые озера широко используются как источники питьевоговодоснабжения. Вне береговой зоны и на достаточно больших глубинах качествоозерной воды с санитарной точки зрения часто оказывается весьма высоким.

На озерах находят применение водоприемные оголовкиразличных типов; иногда их выносят далеко в озеро для обеспечения приема водывозможно более высокого качества.

На крупных озерах находят применение также незатопляемыеводоприемные оголовки (островного типа), иногда вынесенные в озеро на весьмабольшое расстояние от берега и соединенные с берегом водоводами, уложеннымипо дну озера. Конструкция таких оголовков должна быть рассчитана насопротивление воздействию волн и льда.