 |
2.7 Обеспечение надежной работы водозаборов
|
|
|
|
Снижении подачи воды потребителям возможно из-за комплекса причин. Рассматривая их на пути от источника к потребителю на первом этапе следует отметить такие факторы как закупорку водоприемных отверстий наосами, шугой, внутриводным льдом, сором, обрастание водными организмами.
Снижение поступлений наносов на водозаборы равнинных рек возможно устройством струенаправляющих дамб или установкой щитов Потапова для регулирования русла и режима движения наносов.
На водозаборах с большим содержанием влекомых наносов перед водоприемными отверстиями устраивают специальные промывные карманы и отверстия, каналы для удаления осевших наносов и пр. В приемных колодцах и сеточных камерах устанавливают гидроэлеваторы или эрлифты для удаления отложений. Решетки оборудуют устройствами для очистки от сора.
При высокой концентрации шуги и длительном шугоходе применяют обогрев решеток электрический ли водяной (обычно на тепловых элктростанциях).
Теплая вода применяется и для борьбы с обрастанием. Установлено, что при подаче теплой (выше 450С) воды в течение 10 минут водные организмы погибают.
На коммунальных водозаборах предпочтение отдается хлорированию воды.
Подводное льдообразования начинается при переохлаждении воды ниже минус 0, 030С. Для предотвращения прилипания внутриводного льда к стержням решеток необходимо повысить их температуру до плюс 0, 010С, т. е. на 0. 040С.
Для борьбы с шугой применяют иногда продувку воды перед решетками подогретым воздухом или паром. Это предотвращает обмерзание и сеток, особенно вращающихся.
Вопрос рыбозащиты нельзя признать окончательно решенным. Во-первых, нет четкого обоснования в каких случаях требуется сооружение устройств рыбозащиты и, во-вторых, нет достаточно эффективных устройств рыбозащиты. Обусловлено это сложностью решения поставленных задач из-за неопределенности многих действующих факторов, связанных с жизнедеятельностью таких сложных живых существ как рыбы.
|
|
|
Известны рыбозащитные устройства (РЗУ) механического, гидравлического и физиологического дейс вия. К механическим относят жалюзи, фильтры, заграждения в виде плетней, растительных фильтров, к гидравлическим – запани, отбойные козырьки, струенаправляющие устройства. Физиологические РЗУ создают в воде звуковые, световые или электрические поля, завесы из воздушных пузырьков и т. п.
РЗУ можно не применять:
- на речных затопленных водоприемниках при скорости их обтекания меженным потоком более чем в три раза превышающем скорость входа воды в водоприемные отверстия;
- на водоприемниках фильтрующего типа;
- на водоприемниках небольших водозаборов при условии замены сорудерживающих решеток сетками с малыми ячейками их промывкой обратным током воды.
РЗУ устраивают и в виде сетчатого конуса, в котором малый диаметр направляют в рыбоотвод.
Затопленные оголовки водозаборов подвергаются опасности сдвига и опрокидывания, а сами береговые колодцы – всплыванию. Поэтому должна проводиться проверка устойчивости этих сооружений на действие различных факторов.
Проверка на сдвиг. На оголовок действуют:
Сила тяжести G
Взвешивающая сила Р
Сила гидродинамического давления F.
Оголовок должен быть проверен на устойчивость к действию сдвигающих сил по формуле
где f – коэффициент трения подошвы оголовка по основанию; принимается рав
ным 0, 5 при трении бетона по бетону, 0, 6 – бетона по каменной кладке,
0, 45 – бетона по песку, 0, 35 – бетона по супеси, 0, 25 – бетона по суглинку,
0, 25 – бетона по глине;
|
|
|
G= mg=gΣ Viρ i
ρ i – плотность материала оголовка, кг/м3;
Vi – объем элементов оголовка, м3;
P = gρ вV
ρ в - плотность воды, кг/м3
V - общий объем оголовка, м3;
F = gρ вψ ω v2/2g
ω – площадь поперечного сечения оголовка перпендикулярно потоку, м2;
ψ – коэффициент, зависящий от формы оголовка в плане, равный 0, 6 для прямо
угольных оголовков, 0, 4 – для круглых, 0, 3 – для ромбовидных и 0, 07 – для
каплевидных;
v - скорость набегания потока на оголовок, м/с.
Прверка на опрокидывание производится по формуле
где (x) и (y) плечи моментов сил, действующих на оголовок;
опрокидывающие силы F и P определяются как сила давления грунта – F и архимедова сила взвешивающего давления воды P.
Водозаборные сооружения и их элементы, дно которых расположено ниже уровня воды при опорожнении могут всплыть. Поэтому делается расчет на устойчивость к всплытию на случай максимального уровня воды в реке и при полном опорожнении рабочих секций водозабора для производства в них монтажных или ремонтных работ. Насосное отделение всегда свободно от воды.
Поэтому должно соблюдаться условие
Gc + Gобор + Fw ≥ Pв
где Gc и Gобор - силы тяжести строительных конструкций и оборудования;
Fw - сила трения водозабора о грунт при его всплытии;
Pв - взвешивающая сила.
Если водозабор сооружается опускным способом, то его устойчивость определяется на начало монтажных работ, т. е. без учета веса оборудования.
Водоприемные оголовки водозаборов руслового типа могут быть подмыты набегающим потоком воды и потерять устойчивость. Поэтому следует проверять допустимость на неразмываемость скоростей воды у оголовка.
Для потоков, протекающих по руслу с несвязными грунтами допустимая скорость определяется по формуле Ц. Е. Мирцхулавы
где Н – глубина потока у сооружения, м;
d - средний диаметр частиц отложений на дне, мм;
ρ о, ρ в – плотность донных отложений и воды;
n – коэффициент перегрузки потока:
;
k - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения показателя сцепле
|
|
|
ния грунта от среднего, k = 0, 05…0, 75. Принимают обычно k=0, 5;
- прочность на разрыв грунтов природного сло
жения (сцепление).
Если фактическая скорость придонного потока больше допустимой, то вокруг оголовка требуется специальное крепление в виде отмосток: щебеночных. каменных и пр.
Для неспокойных потоков в несвязных грунтах неразмываемость проверяется по формуле
где u - коэффициент качества воды: 1 – для чистой воды и 1, 4 – для воды с
наносами в коллоидном состоянии.
Для спокойных потоков
;
(в формуле квадратный корень не входит в подкоренное выражение
корня четвертой степени);
d10 - наибольший диаметр отложений на дне (каменная отмостка, крепление) с содержанием частиц в смеси не более 10%;
ρ р – мутность руслоформирующих фракций.
Устойчивость работы водозаборов может быть нарушена в результате подмыва, переработки берегов. Поэтому они должны располагаться на удалении от уреза воды, а водоприемные оголовки следует выносить на глубины вне зоны прибойных явлений. Кроме креплений самих берегов для повышения их устойчивости сооружают защитные дамбы на основе изучения береговых течений, направлений ветров и т. д.
На всех водозаборах коммунальных водопроводов создаются зоны санитарной охраны для обеспечения санитарно-эпидемиологической безопасности его функционирования.
Зона санитарной охраны поверхностного источника включает три пояса: первый – строгого режима, второй и третий – режимов ограничений.
Границы первого пояса зоны санитарной охраны (ЗСО):
- для водотоков: вверх по течению – не менее 200м, вниз по течению – не менее 100м; по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100м от уреза летне-осенней межени; в направлении противоположного берега – вся акватория источника и его противоположный берег шириной 50м от уреза воды летне-осенней межени, если ширина источника менее 100м, и полоса акватории не менее 100м, если ширина акватории более 100м. На водозаборах ковшевого типа в границы первого пояса ЗСО включается вся акватория ковша и территория вокруг него полосой не менее 100м;
|
|
|
- для водоемов (озер, водохранилищ): по акватории во всех направлениях не менее 100м; по прилегающему берегу – не менее 100м от уреза воды при НПУ в водохранилище или летне-осенней межени в озере.
Границы второго пояса ЗСО
- в водотоках – вверх по течению, включая притоки, принимаются в зависимости от скорости течения, усредненной по ширине и длине водотока или его отдельных участков, чтобы время протекания воды от границы пояса до водозабора при среднемесячном расходе 95% обеспеченности было не менее 5 суток; вниз по течению – на расстоянии не менее 250 м от водозабора; боковые границы при равнинном рельефе – на расстоянии не менее 500 м от уреза воды летне-осенней межени; боковые границы при гористом рельефе местности – до вершины первого склона, обращенного к водотоку, но на расстоянии не менее 750 метров от уреза воды летне-осенней межени при пологом склоне не менее 1000 метров - при крутом склоне.
- в водоемах, включая притоки, - по акватории во всех направлениях на расстоянии 3 км от водозабора при наличии нагонных ветров до 10% в сторону водозабора и 5 км – при наличии нагонных ветров более 10% в сторону водозабора; боковые границы на равнинной местности – на расстоянии не менее 500 метров от уреза летне-осенней межени, включая притоки; боковые границы для водоемов – как и для водотоков.
Границы третьего пояса ЗСО рек должны быть вверх и вниз по течению такими же, как и для второго пояса. Боковые границы должны устанавливаться по линии водоразделов в пределах 3…5 км.
Проект зон санитарной охраны питьевого водоснабжения долен согласовываться с органами государственного санитарного надзора, органами государственного управления по природным ресурсам и охраны окружающей среды, а также другими заинтересованными государственными органами и утверждаться местными исполнительными органами.
Территория первого пояса ЗСО поверхностного источника должна быть спланирован для отвода поверхностного стока за его пределы, озеленена, ограждена и обеспечена охраной. Дорожки к сооружения должны иметь твердое покрытие.
Акватория первого пояса ограждается буями и другими предупредительными знаками. На судоходных водоемах над водоприемником следует устанавливать бакены с освещением.
Здания должны быть оборудованы канализацией с отведением сточных вод в ближайшую систему канализации за пределами первого пояса ЗСО.
|
|
|
В первом поясе ЗСО поверхностного источника запрещается:
- все виды строительства, не имеющего отношения к системе водоснабжения;
- размещение жилых и хозяйственно-бытовых зданий, проживание людей;
- спуск любых сточных вод, в т. ч. и водного транспорта;
- купание, стирка белья, водопой и выпас скота и другие виды водопользования, отрицательно влияющие на качество воды;
- применение ядохимикатов и удобрений;
- посадка высокоствольных деревьев.
Допускается проведение санитарных и уходных рубок леса.
В пределах второго пояса ЗСО поверхностного источника надлежит:
- обозначать границы пояса на пересечениях дорог и пешеходных троп столбами со специальными знаками;
- выявлять объекты, загрязняющие источники питьевого водоснабжения и разрабатывать водоохранные мероприятия.
Во втором поясе ЗСО поверхностного источника запрещаются:
- рубки леса главного пользования и реконструкции;
- размещение складов горюче-смазочных материалов (ГСМ), ядохимикатов и минеральных удобрений, накопителей промышленных стоков, шламохранилищ и других химических загрязнителей источников;
- размещение стойбищ и выпас скота;
- применение ядохимикатов.
Допускается во втором поясе ЗСО поверхностного источника:
- добыча песка, гравия, проведение дноуглубительных работ по согласованию;
- использование разрешенных химических методов борьбы с эвтрофикацией водоемов;
- применение удобрений на расстоянии не менее 500 метров от водозабора в количествах, не ухудшающих качество воды;
- купание, туризм, водный спорт и рыбная ловля в установленных местах.
В пределах третьего пояса ЗСО запрещается отведение в сторону водзабора сточных вод. Не отвечающих требованиям СанП и Н.
Допускается в третьем поясе то же, что и во втором.
В ЦНИИКиВРе разработано «Положение о водоохранных зонах иприбрежных полосах больших и средних рек», согласно которому ширина водоохранных зон больших и средних рек колеблется от 0, 2 до 16 км, а прибрежных полос устанавливается 200 метров.
|
|
|
