Устройство и эксплуатация водозаборов
Таблица 14. Показатели качества воды на водозаборе из Иркутского водохранилища (1982 г.)
жүктеу/скачать 1.9 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Рис. 68. Приплотинный водозабор со встроенными водоочистными сооружениями
- Рис. 69. Плавучий водоприемник с тонкослойными осветлительными элементами
- 4. Водозаборы с пойменными водохранилищами
- Рис. 70. Водозабор р. Вантаа с буферным водохранилищем
- Рис. 71. Плавучий водозабор на староречье
- Рис. 72. Речной водозабор с системой улучшения качества воды в условиях Севера
Таблица 14. Показатели качества воды на водозаборе из Иркутского водохранилища (1982 г.)
Рис. 68. Приплотинный водозабор со встроенными водоочистными сооружениями а — ситуационный план; б — водоочистной блок; 1 — земляная плотина; 2 — водоприемные отверстия с сороудерживающими решетками и сетками; 3 — водосброс; 4 — горизонтальный двухсекционный отстойник; 5 — перегородки; 6 — водосборная камера; 7 — трубопровод подачи очищенной воды (потреби-телям или на дальнейшую очистку); 8 — короба с полупогружными бортами; 9 — водосборные желоба; 10 — сбросные трубопроводы для осадка Водоприемные окна водозабора выполняют роль входных отверстий отстойника, они, как обычно, перекрываются сороудерживающими решетками и сетками, а также шиберами. Каждая камера отстойника имеет систему попутного отбора воды, выполненную в виде лотков или дырчатых труб, закрытых сверху перевернутым желобом с заглубленными в воду бортами. Такая система водоотбора полностью предотвращает попадание в водопровод плавающих веществ. Удаление наносов из отстойников не вызывает каких-либо затруднений и осуществляется без остановки водозабора. Для этого днище отстойника выполняют с уклоном по ходу движения воды, а в его задней стенке делают придонные отверстия (щели) с шиберами или сбросные трубопроводы с задвижками. Каждая секция промывается отдельно. Опусканием шибера на входе в секцию при открытых водосбросных отверстиях уровень воды в ней снижается и создается придонный поток с большой размывающей и транспортирующей способностью, который обеспечивает сброс осадка в нижний бьеф плотины. После этого секция снова включается в работу. Водозаборы данного типа прошли длительную проверку в производственных условиях, например, при производительности до 15 тыс. м3/сут. Другой разновидностью водоочистного устройства на водозаборах является шлюз с фильрующей загрузкой. К этому типу водоочистных устройств относится широко известный фильтр О. М. Айрапетова, распространенный в Средней Азии, а также на Северном Кавказе. Шлюз либо встраивают в тело плотины, как в предыдущем случае, и тогда он является технологическим элементом второй (после отстаивания в водохранилище) ступенью очистки, либо строят как самостоятельное прибрежное сооружение (рис. 62). Здесь возможна чрезмерно большая грязевая нагрузка на фильтр в периоды паводков, в связи с чем должна быть предусмотрена возможность кратковременного его отключения. Регенерация такого фильтра осуществляется смывом отложений поверхностным потоком воды аналогично предыдущему случаю, а также путем гидравлической декольматации фильтрующих грунтов [29]. Применению метода гидравлической декольматации в данном случае благоприятствует самотечная подача воды на поверхность регенерируемой загрузки. Как шлюз-отстойник, так и шлюз с фильтрующей загрузкой в зависимости от климатических условий местности могут быть обстроены легким навесом (в южных районах) или размещены в капитальном отапливаемом помещении. На основе исследований И. С. Бабаева в НИИ КВОВ Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова и Азербайджанском НИИ водных проблем [2] разработана принципиально новая технология забора воды из источников с высокой мутностью и предложен новый тип водоприемника — водоприемник-осветлитель (рис. 69). Его применение исключает необходимость специальных сооружений предварительной очистки воды, значительно упрощает строительство и эксплуатацию головных сооружений водопроводов. Водоприемник-осветлитель представляет собой понтонное наплавное устройство с донными или бортовыми водоприемными окнами, на котором смонтирован осветлительный блок с тонкослойными полочными элементами из полимерных материалов и с системой сбора воды. Исходная вода, пройдя через сетку и решетку в водоприемных окнах (ячейках), попадает затем в осветлительные тонкослойные элементы (где при скорости потока 0,01...0,1 м/с происходит отделение значительной части взвеси) и далее через буферную зону — в водосборную систему в виде желобов с треугольными водосливами. Масса отделяемых твердых частиц из тонкослойных элементов непрерывно сползает в речной поток и транспортируется им вниз по течению. Производительность водоприемника может регулироваться изменением величины его осадки путем частичного заполнения водой верхних понтонов или использования иного балласта.
Высокий технологический эффект очистки (30... 60%) обеспечивается при мутности исходной воды более 500...1000 мг/л и достигается в основном за счет выделения частиц с гидравлической крупностью большей или равной 15 мм/с. Вместе с тем предотвращается попадание в водозабор листьев, щепы и других плавающих веществ. Такие водоприемники рекомендуется применять при положительной температуре воды в источнике. Например, на Куре (в Азербайджанской ССР) в системе Сабирабадского группового водопровода успешно эксплуатируется водозабор производительностью 25 тыс. м3/сут с водоприемником данного типа. Намечается дентрализованное производство двух типоразмеров та- ких водоприемников ОВП-100/200 и ОВП-400/1000 производительностью соответственно 100...200 и 400... 1000 м3/сут.
Предварительное осветление в пойменных водохранилищах нашло широкое применение в зарубежной практике водоснабжения, в частности в Финляндии, и заслуживает более широкого распространения в нашей стране. В пойменных водохранилищах вода может подвергаться не только отстаиванию, но и аэрированию, хлорированию и т. д. с достаточно высоким эффектом осветления. Интересное решение водозабора с пойменным водохранилищем реализовано в Финляндии на водопроводе Хельсинки (рис. 70). Вода с водозабора берегового типа на р. Вантаа по туннелю протяженностью около 0,5 км подается в водохранилище Силвола вместимостью 5 млн. м3, длина которого около 1 км, ширина 0,5 км и глубина до 16 м. В водохранилище построены три выпуска и два водоприемника башенного типа. Конструкция выпусков и размещение их относительно водоприемников позволяют создавать циркуляцию воды в водохранилище по двум замкнутым контурам, причем скорости течения таковы, что обеспечивают осаждение значительной части взвешенных веществ. Вода из водохранилища подается самотеком на водоочистную станцию, сюда же возможна подача воды непосредственно с водозабора на р. Вантаа, минуя водохранилище. Режим подачи воды и технология ее очистки устанавливаются в зависимости от качества воды в источнике и корректируются по сезонам года. При наличии в пойме аллювиальных отложений с хорошими фильтрационными свойствами пойменные водохранилища могут иметь прямую связь с рекой через грунтовый поток и подпитываться этим потоком. При: этом открытый отбор воды непосредственно из русла реки может быть ограничен или даже не производиться вовсе, благодаря чему достигается высокое качество воды в водохранилище. Использование подрус-ловых вод и применение соответствующих типов водо-. заборов (инфильтрацион-ных) всегда дает преимущества в отношении качества получаемой воды. Если же при этом запасы подрусло-вых вод обеспечивают водо-потребление, целесообразность применения инфильт-рационных водозаборов не вызывает сомнения. Помимо традиционных способов отбора подрусловых вод (прибрежными скважинами, галереями, дренами, подрус-ловыми лучами и т. д.) применяют иногда и открытый-способ с эксплуатацией обычных водозаборов из поверхностных источников. Это возможно на пойменных водохранилищах с фильтрующим ложем, используемых в качестве каптажных сооружений. При откачке воды из них и соответствующем понижении уровня достигается устойчивый приток подрусловых вод, обеспечивающий расчетную производительность водозабора.
Рис. 71. Плавучий водозабор на староречье 1 — основное русло реки; 2 — староречье; 3 — плавучий водозабор; 4 — береговая насосная станция; 5,6 — зеркало грунтовых вод соответственно в естественных условиях и при работе водозабора Пойменные водохранилища могут быть образованы заполнением выемок от добычи гравийно-галечниковых и песчаных строительных материалов, когда создаются вдольбереговые карьеры с фильтрующими бортами, или естественных котловин, образующихся в результате рус-лоформирующих процессов самой реки. В первом случае, удачно сочетая потребности стройиндустрии и водоснабжения и разрабатывая карьеры с учетом строительства водозаборов в последующем, можно сократить удельные капитальные затраты. Во втором случае, используя староречья или перекрывая действующие протоки с последующей их расчисткой, также можно создать благоприятные условия для водозабора без больших капиталовложений. В любом случае выемки должны быть обвалованы из условия незатопляемости их в периоды паводков и, кроме того, должны быть созданы соответствующие зоны санитарной охраны. На рис. 71 показан один из таких водозаборов на Они б системе промышленного водоснабжения (по М. И. Кочину). Забор воды здесь осуществляется из староречья с помощью плавучей насосной станции на значительном удалении от основного русла реки. Первоначально намечалось построить здесь ковшовый водозабор с подводящим каналом до потребителя. Сложности производства строительных работ по самому ковшу и каналу, проходящему по заболоченной пойме, и, следовательно, большая продолжительность строительства потребовали иного решения вопроса. Оно было найдено как раз в использовании староречья Оби, врезающегося в хорошо фильтрующие песчано-гравийные аллювиальные отложения и вытянутого вдоль уступа первой надпойменной террасы. Предварительно было установлено, что производительность водозабора может быть обеспечена в большей степени за счет динамических запасов подрус-ловых вод и лишь частично — статических запасов в самом староречье. Таким образом, староречье, позволившее получить воду высокого качества и благодаря этому отказаться от строительства специальных водоочистных сооружений, предусмотренных в первом варианте, выполнило роль площадного каптажного сооружения. Для увеличения дебита к нему были присоединены каналами соседние старицы, расчищенные предварительно от наносов. Многолетняя эксплуатация этого водозабора с подачей воды не только на промышленное, но и на хозяйственно-питьевое водоснабжение без дополнительной очистки (не исключая хлорирования) оправдала принятое решение. Рассматривался аналогичный вариант водозабора для Томска из р. Том в староречье Сенная Курья. Длительное время такие водозаборы надежно действовали на Иртыше [30] и Томи в системах железнодорожного, промышленного и хозяйственно-питьевого водоснабжения. Водозабор на Томи первоначально был представлен вдольбереговой выемкой в гравийно-галечниковых отложениях и водоприемником берегового типа, а в дальнейшем он был модернизирован с переходом на ковшовый водозабор. Опыт его устройства и эксплуатации послужил основой для обоснования проекта инфильтрационной галереи. Надо отметить, что рассмотренные водозаборы из пойменных аллювиальных отложений, обеспечивая более высокое качество получаемой воды, в меньшей степени,, чем водозаборы в руслах рек, подвержены отрицательному воздействию шуги, наносов, размыва и т. д. и, следовательно, более устойчивы в работе. Таким образом, практика доказывает возможность и экономическую целесообразность применения данного типа водозаборов, особенно когда требуется улучшение качества воды. В системах временного водоснабжения и в аварийных ситуациях такой водозабор может оказаться наиболее приемлемым.
Модернизация водозабора должна повысить надежность подачи воды с одновременным улучшением ее качества. Достигается это объединением пойменных озер в единый каскад и использованием их как регулирующих емкостей и как водоочистных устройств. Вода с речного водозабора, с увеличением ее мутности, подается в озеро 0-1, выполняющего функции отстойника, и далее, по мере необходимости, отводится в озера 0-11 и 0-III, выполняющие функции инфильтрационных бассейнов. Отстаивание и инфильтрация воды снижают ее мутность и цветность до требуемого уровня, а разбавление подземных вод за счет искусственной подпитки водоносного горизонта сопровождается снижением содержания железа. Вместе с тем многосуточный запас воды в озерах обеспечивает бесперебойную ее подачу даже при остановках речного водозабора. Требования санитарно-гигиенической надежности системы обусловливают необходимость двухступенного обеззараживания воды — на речном водозаборе и перед поступлением ее в резервуары. Эксплуатация такой системы несложна, чистка озер может осуществляться с использованием техники общего назначения (бульдозеров, экскаваторов, земснарядов и др.). Переключения на трубопроводах позволяют корректировать, в зависимости от качества исходной воды, технологию работы комплекса, обеспечивая минимальные эксплуатационные затраты. Специфически сложный гидрологический режим в эстуариях — на устьевых участках рек, особенно в условиях воздействия приливов и отливов, обусловливает существенные особенности решения вопроса сохранения качества воды на водозаборах. Наблюдения показали, что во время приливов проникание морской воды, например, в устье р. Северной Двины достигает 15...20 км, а если приливам сопутствуют ветры с нагонным волнообразованием, то может достигать 35 км. При этом даже 2 %-ное добавление морской воды в пресную исключает использование ее для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Поскольку морская вода оказывает флокулирующее воздействие на речную воду, в устьях рек накапливается большое количество осадка, при миграции потока могущего давать вторичное загрязнение воды за счет взмучивания. Расположение водозаборов за пределами зоны воздействия приливов диктует необходимость значительного удаления их выше по течению реки от потребителей, что влечет большие дополнительные капитальные затраты. Расположение водозаборов в зоне допустимого возрастания хлоридов в периоды приливов (до 350 мг/л по ГОСТ 2874 — 82), являясь экономически более целесообразным, не исключает, однако, угрозы ухудшения качества воды при непредвиденном сочетании погодных и иных условий. Подобные факты неоднократно были на водозаборах ряда приморских городов в нашей стране (Архангельск, Калининград) и за рубежом. Они обусловливают некоторые особенности устройства и эксплуатации водозаборов в эстуариях. Например, в комплексе водозаборов на р. Преголе (рис. 73) имеются пойменные водохранилища, предназначенные прежде всего для хранения запаса воды на случай вторжения морских вод. На водозаборе № 1 предусмотрено наряду с этим изменение глубины отбора воды в зависимости от ее качества. С этой целью используют набор устанавливаемых в подводящие каналы шандоров с водоприемными отверстиями на разной высоте. В связи с обильным количеством плавника в каналах на водозаборе № 1 установлены три ряда входных решеток с уменьшающимися по ходу воды прозорами, а на водозаборе № 2, кроме того, — вращающиеся барабанные сетки. В обычных условиях вода отбирается непосредственно из реки с последующей ее очисткой, при угрожающем возрастании хлоридов отбор воды из реки уменьшается или прекращается полностью с переключением питания водозаборов на водохранилище. Очевидно, что водохранилища могут использоваться также в качестве сооружений первой ступени осветления воды.
жүктеу/скачать 1.9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
