Водозаборные сооружения в районах распространения вечномерзлых грунтов

5.68. При проектировании водозаборных сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов необходимо учитывать особенности природных условий конкретных районов, где предполагается размещение водозаборов, особенности мерзлоты и режима прорезающих ее рек.

При этом учитывают следующие положения:

производительность водозаборов в этих районах может быть от десятков литров до десятков кубических метров в секунду;

при малом недопотреблении водоотбор можно производить из подмерзлотных или надмерзлотных вод, с устройством подрусловых подпорных сооружений;

на реках, промерзающих не во все годы и только в отдельных местах, можно использовать запасы воды;

при водоотборе большой производительности необходимо иметь более мощные поверхностные источники, которыми могут быть только непромерзающие водотоки, озера или водохранилища.

5.69. По условиям забора воды водотоки районов распространения мерзлоты подразделяются на:

крупные, сохраняющие по всей длине значительный по сравнению с забираемым подледный сток и большие глубины в межень. Забор воды из таких рек, как Лена, Енисей, Обь и т. п. возможен в течение всего года различными способами, возможен в течение всего года различными способами;

средние (неперемерзающие), сохраняющие некоторый подледный сток в течение всей зимы (однако в отдельные годы, хотя и редко, возможно перемерзание некоторых их участков). Забор воды из этих рек (Вилюй, Индигирка, Колыма и др.) возможен без регулирования стока фильтрующими или инфильтрационными водозаборами при некоторых дополнительных мероприятиях, обеспечивающих бесперебойность водоснабжения;

малые и средние (перемерзающие), постоянно сохраняющие талики. Ограниченный забор из них возможен фильтрующими подрусловыми или комбинированными водозаборами;

малые, перемерзающие вместе с подстилающим аллювием. Водозабор из них возможен только при регулировании стока.

5.70. Для водозаборов, расположенных в районах распространения вечномерзлых грунтов, должны выполняться дополнительные требования, обеспечивающие более надежную эксплуатациюих. Это: защита самотечных и сифонных водоводов (галерей) проходящих в толще береговой мерзлоты от промерзания и щугообразования;

предотвращение перемерзания водоприемника зимой, когда глубины рек незначительны, а расход воды в реке мало превышает водоотбор;

забор воды по возможности с высокими температурами и без загрязнений, так как очистка и подогрев ее на севере особо сложны;

простота конструкций, способов строительства и эксплуатации водозаборов при одновременном повышении надежности водоприема.

5.71. B отдельных случаях, когда возникают опасения промерзания реки и ухода ее в подрусловой поток, следует рассмотреть вопрос об устройстве комбинированного водозабора с включением в его состав инфильтрационного водоприемника, рассчитанного на забор воды из подруслового потока.

5.72. В рассматриваемом регионе наиболее надежны, экономичны и распространены инфильтрационные и фильтрующие водоприемники.

5.73. Подрусловые водоприемники можно подразделить на две группы:

водоприемники, не предусматривающие восстановления пропускной способности фильтрующих слоев (например, обратной промывкой) в период эксплуатации (инфильтрационные) (рис. 100);

Рис. 100. Схема инфильтрационного водозабора из русла

1 - береговой колодец; 2 - погружные насосы; 3 - туннель; 4 - глухие трубы горизонтальных дрен; 5 - водоприемная часть дрен; 6 - урез реки; 7 - коренные юрские породы; 8 - песчаные отложения; 9 - границы деградации мерзлоты

водоприемники, принимающие воду через искусственно создаваемые фильтры, допускающие возможность промыва их при засорении (фильтрующие).

Фильтрующие подрусловые сооружения выполняются в виде дрен, галерей, фильтрующих туннелей, фильтрующих траншей (рис. 101).

Рис. 101. Схемы фильтрующего водоприема (а-в)

1, 2 - дрены (галереи); 3, 4 - границы соответственно талика, дамбы реки; 5 - сброс теплой воды (или излишков отбора над потребителем); 6 - насосные станции; 7 - водовод; 8 - подача воды потребителю; 9 - острова; 10 - подача горячей воды; 11 - сборная галерея; 12 - водоприемные дрены; 13 - отвод воды на берег; 14 - отсыпка камнем; 15 - лед; 16 - фильтр; 17 - корпус водоприемника; 18 - поддерживающая решетка; 19 - вихревая камера

5.74. Наиболее рациональным типом водоприемника являются фильтрующие водоприемники с горизонтально расположенным фильтром и входом воды сверху вниз. Поверхность фильтра этих водоприемников устраивают на уровне дна или несколько выше его, с расположением оси по течению реки или по нормали к нему (рис. 102, в).

Рис. 102. Схемы продольных профилей зарегулированных рек

I, II, III - участки нижнего бьефа; IV - озерная часть водохранилища: уровни зависят от режима работы нижнего гидроузла; 1 - предельные бытовые уровни; 2 - зарегулированные уровни; 3 - постоянная полынья

5.75. При водозаборе из малых рек, сохраняющих минимум зимнего стока подо льдом и в дренирующих таликах, необходимы фильтрующие водоприемники, забирающие и поверхностный, и подрусловой сток, например траншейные водоприемники.

Фильтрующая обсыпка таких водоприемников должна допускать восстановление их пропускной способности обратным током воды или импульсной промывкой.

5.76. Для повышения надежности забора воды целесообразно устраивать водоприемники по комбинированной схеме (рис. 101, б). В этом случае фильтрующие подрусловые водоприемники размещают в разных створах и составляют одну общую систему водозабора. При таком решении доля забираемого стока реки в зимние месяцы может составлять до 80-90 % ее минимального расхода. Надежность водоприема повышается при возможности сброса горячей воды или пара к концевым участкам водоприемника. Для электрообогрева применяется также специальный греющий кабель.

Для улучшения промывки фильтра рекомендуется устраивать в водоприемниках трубчатые вихревые камеры.