Типы ковшовых водозаборов, условия их применения, гидравлические расчеты. Водозаборные сооружения на каналах, водохранилищах, озерах.
На реках с наличием большого количества внутриводного льда (шуги) или наносов, а в отдельных случаях на реках с малыми глубинами и недостаточными расходами в межень целесообразно применение водозаборных ковшей.
Под ковшевыми водозаборными сооружениями понимают обычный береговой водозабор совмещенного или раздельного типа, перед которым устраивается искусственный водоем-ковш, располагаемый непосредственно в реке или в береге и служащий для отстаивания внутриводного льда или осаждения крупных фракций наносов, а иногда для увеличения глубины воды у водозабора.
По характеру расположения ковшей по отношению к берегам реки различают ковши, выдвинутые в русло реки и врезанные в русло реки. По характеру подвода воды из рек различают ковши: а) верхового питания – с подводом воды по течению; б) низового питания– с подводом воды против течения; в) двойного питания – с подводом воды по и против течения.
а) верхового питания ; б) низового питания; в) двойного питания.
Узел водозаборных сооружений с ковшом обычно состоит из водоема ковша 1, ограждающей речной дамбы 2, головы 3 речной дамбы, входа 4 в ковш, водозаборного сооружения 5 с насосной станцией 6 шлюзов-регуляторов 7, при подводе теплой воды в состав сооружений входит выпускной оголовок теплой воды 8, иногда может потребоваться устройство прорези 9.
В зависимости от высоты дамбы по отношению к уровням воды в реке различают ковши с незатопляемыми и затопляемыми дамбами. В настоящее время применяют преимущественно ковши с низовым питанием, т.к эти ковши намного лучше защищают водозаборы от шуги и внутреннего льда. В обычных условиях ковш не должен значительно изменять режим речного потока, стеснение потока не должно вызывать затора льда или ухудшать существующее водопользование.
Расчет ковшей сводится к определению глубины воды в ковше, ширины и длины ковша. Глубина ковшей принимается не менее 2 м, скорость движения воды в них принимается от 0,05-0,25 м/с. Основой расчета является режим деления потока, когда в русле выделяется транзитная часть. Критерием режима работы ковшей является показатель М=Vk/Vp, где Vk – средняя скорость воды в ковше; Vp – средняя скорость воды в реке. Режим деления потока для ковшей, врезаемых в берег с углом отвода β=1350 имеет место при М не менее 0,132. При β=150…300 М=0,125…0,242.
Необходимую глубину ковша определяют по формуле
Нк= Нок+1,33х0,9hл+0,2+hпор,
где Нок - высота входных окон водозабора в конце ковша,1,33 – коэффициент, учитывающий намерзание шуги;
hл – толщина льда в реке; 0,2 – заглубление верхней кромки окон под лед;
hпор – высота порога водоприемных отверстий, принимается равной 0,4…1,0м в зависимости от пред слоя отложений наносов.
Расчетная отметка дна ковша
Zдк=Zи – Нк,
где Zи - отметка минимального расчетного уровня воды в источнике (обычно зимой).
Средняя ширина ковша
где Qk – расчетный расход в ковше;
Vk – ср расч ск воды в ковше. Рекомендуемая скорость воды в ковше определяется по формуле
где е – основание натуральных логарифмов.
Если обеспечивается подвод теплой воды для защиты решеток от обмерзания, то скорость воды в ковше может быть увеличена на 25…50%. Учитывая прочистку ковша земснарядами принимают минимальную ширину дна 5…6 метров. Длина ковша от начального сечения до водоприемника Lk :
Lk =Lвх +Lр + Lш
где Lвх – длина входного участка с водоворотной зоной с интенсивным засорением шугой в начале шугохода;
Lр - длина рабочей части ковша, в пределах которой к концу шугохода обеспечивается всплывание шуги в транзитной струе;
Lш - длина участка ковша, в котором намерзают захваченные в ковш шуга и ледяная взвесь;
Lвх =(1,0…1,5) B;
где α – коэффициент неравномерности скоростей в сечении ковша,
wш – гидравлическая крупность шуги:
Длина участка намерзания Lш для ковшей с низовым входом, выдвинутым в русло и не имеющих низовых дамб – 5…10 метров, а для врезанных в берег – 15…20 метров. Для ковшей с верховым входом полностью или частично выдвинутых в русло – 20…35 метров. Затапливаемые дамбы ковша, устраиваемого на реках с низким весенним ледоходом, могут иметь отметки гребня такие же как и отметки расчетных максимальных уровней воды в реке при ледоходе. Исследованиями установлен, что наиболее предпочтительны ковши с низовым входом с углом отвода 1350. Малые скорости воды в ковше 5 -15 см/с создают более благоприятные чем в реке условия раннего образовании ледяного покрова, исключающего переохлаждение воды в ковше и предотвращающего образование донного льда. При небольших скоростях шуга всплывает и примерзает к поверхностному льду. Толщина льда в ковше обычно на треть больше, чем в реке.
При использовании водохранилища или озера для охлаждения оборотной воды следует учитывать ряд специфических факторов:
1) цветение воды - массовое развитие в летнее время под действием солнечной радиации животных и растительных микроорганизмов. Цветение воды затрудняет работу водозаборных сооружений. Борьба с цветением ведется путем купоросования водохранилищ. Купоросование производят от одного до четырех раз в течение периода цветения в дозе 0,1-0,7 мг/л с лодок или путем распыления с самолета.
2) Зарастание водной растительностью происходят в неглубоких местах. Отмершие водные растения откладываются на дне водохранилища, уменьшают его глубину и заиливают водохранилище.
3) Минерализация воды - увеличение концентрации солей в воде. Основной причиной минерализации является испарение воды с поверхности и сброс в водохранилище сточных вод.
Для забора воды из водохранилищ можно использовать водозаборные сооружения двух типов: 1) совмещенные с плотинами, водоспусками или водосбросами (приплотинные); 2) отдельно стоящие. Приплотинные водозаборы совмещают с сооружениями плотинного узла, что всегда обеспечивает возможность забора воды из тех слоев, которые по температуре, загрязнению и другим признакам наиболее благоприятны. Водозаборные сооружения на водохранилищах должны обеспечивать возможность забора воды с разных глубин с учетом ее качества. При устройстве водоприемных сооружений на крупных водохранилищах должны быть учтены возможные воздействия ветровых волн, явления сгона и нагона воды, береговые течения, ледовые явления, явления переформирования берегов водохранилищ, а также характер отложения наносов в чаше водохранилища.
Наиболее часто на озерах применяют русловые водозаборы с различным оформлением приемной части. Прием воды обычно предусматривается с нескольких уровней, выбирая в любам случае наиболее чистые слои воды. Для этого концы водоприемников делают подъемными, на поплавках или в виде стояков. Для создания наиболее подходящих уровней приема воды водоприемники размещают на значительном удалении от берега. В этом случае применяют незатопляемые оголовки, обычно кольцевого типа
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|