Водозаборные сооружения в условиях стратифицированного водоема

6.64. На большинстве водоемов имеет место стратификация масс воды, которая обусловлена перепадом температур по глубине или повышенной минерализацией ее придонного слоя.

6.65. В зависимости от характера стратификации, назначения водоема и водозаборных сооружений селективный или послойный забор воды позволяет:

обеспечить забор более холодной воды в летнее время и более теплой - в предледоставный и зимний периоды года;

исключить или резко ослабить захват поверхностных слоев воды с повышенным содержанием планктона;

исключить захват в водоприемные устройства молоди рыб, обитающих в поверхностных слоях воды;

организовать отбор преимущественно поверхностных слоев воды в случае повышенной минерализации ее придонных слоев, потребности снижения концентрации планктона и захвата в водоприемники молоди рыб, обитающих в придонных слоях водоема и др.

6.66. Для расчета селективного водоотбора необходимо иметь следующие сведения:

продолжительность существования плотностной стратификации;

вид стратификации (температура, минерализация);

положение границы раздела разноплотностных потоков в районе размещения водозабора;

продолжительность и интенсивность волнения.

6.67. Положение поверхности раздела при селективном водоотборе определяется:

разностью плотностей воды в придонном и поверхностном слоях воды;

конструктивной схемой водоприемника;

удельным расходом или скоростью воды на входе в водоприемник;

глубиной воды в водоеме и над входом в водоприемник;

использованием дополнительных элементов (раструбов, козырьков и зонтиков), устанавливаемых на входе в водоприемник, и др.

6.68. В практике используют донный и поверхностный селективный забор воды. Расчетные схемы критического положения поверхности раздела при донном заборе воды в стратифицированном водоеме приведены в табл. 23. Расчетные схемы критического положения поверхности раздела при поверхностном заборе воды в стратифицированном водоеме приведены в табл. 24.

Таблица 23

Схема	Формула	Область исследования
		Плоская задача
		Пространственная задача
		Раструб
		Плоская задача

Таблица 24

Схема	Формула	Область исследования
		Плоская задача Пространственная задача
		Пространственная задача для труб
		Плоская задача

Мероприятия по защите водозаборных сооружений от наносов, мусора, планктона и шугольда

6.69. Опыт эксплуатации водозаборов показывает, что перебои в отборе воды вызываются преимущественно шуголедовыми помехами. Значительно реже они происходят вследствие завала водоприемных устройств продуктами переработки берегов, захватом воды с повышенным содержанием планктона, мусора, водной растительности и деформации конструктивных элементов.

6.70. В большинстве случаев перебои в отборе воды вследствие шуголедовых помех бывают на водозаборах, водоприемные устройства которых оказывались в зонах действия вдольбереговых, градиентных, инерционных или плотностных течений, выходящих из прибойных зон.

Реже перебои наблюдались вследствие чрезмерно больших скоростей входа и незначительных глубин воды над водоприемником, вследствие захвата в них переохлажденных поверхностных слоев воды или ее полного переохлаждения в водоеме в предледоставные периоды.

6.71. Выбор мероприятий, обеспечивающих исключение шуголедовых помех, в каждом конкретном случае определяется факторами, способствующими их появлению.

6.72. В зависимости от выявленных факторов, местных условий водоема и типа водоприемника шуголедовые помехи, вызванные попаданием переохлажденных масс воды из прибойных зон к месту водоотбора, можно устранить или ослабить с помощью следующих мероприятий:

переносом водоприемных устройств за пределы зоны действия сосредоточенных течений, выходящих из прибойных зон;

установкой дополнительных конструктивных элементов - бун, шпор, растекателей и т.д., позволяющих отклонить упомянутые течения от места расположения водоприемных устройств;

электрообогревом входных решеток и водоприемника;

сбросом теплой воды в зону водоотбора.

6.73. Шуголедовые помехи, появление которых связано с захватом переохлажденных поверхностных слоев воды, в зависимости от конструктивных элементов водоприемника и местных условий водоема могут быть ослаблены или устранены:

резким снижением скоростей входа потока в водоприемник;

переносом водоприемника на более значительные глубины;

изменением конструктивных элементов водоприемника, позволяющих уменьшить скорость входа потока в сороудерживающие решетки, а иногда и перевести прием воды с верхнего на боковой с помощью установки зонтика;

установкой над входом в водоприемник козырька, позволяющего снизить подсос поверхностных слоев воды;

подводом к водоприемнику сжатого воздуха, позволяющего возбудить местную циркуляцию, способствующую притоку более теплых придонных слоев воды;

обогревом сороудерживающих решеток и водоприемника с помощью электричества или теплой воды.

6.74. Перебои в отборе воды, являющиеся следствием переохлаждения воды на всю ее глубину, в зависимости от конструктивных элементов водоприемника и местных условий водоема могут быть ослаблены или устранены с помощью:

устройства резервного водоприемника на участке водохранилища с более ранним ледоставом;

устройства дополнительных инженерных конструкций (ограждающих дамб, запаней, плавучих волноломов и др.), позволяющих организовать более ранний ледостав в месте расположения водоприемника;

устройства фильтрующего водоприемника со скоростями входа воды u_вх £ 0,001 м/с;

обогрева сороудерживающих решеток и водоприемника теплой водой или электричеством.

6.75. На водозаборах, водоприемники которых удалены от берега, импульсная промывка с последующим обратным током воды является одним из наиболее надежных профилактических мероприятий, обеспечивающих освобождение водоводов, водоприемника и сороудерживающих решеток от шугольда и мусора. Для более эффективного ее использования необходимо предусматривать:

устройство резервных емкостей воды для сочетания импульсной промывки с обратным током воды;

установку на коммуникациях быстродействующих затворов или задвижек;

подключение самотечных или сифонных водоводов к напорным водоводам;

использование типов водоприемников, обеспечивающих равномерное распределение скоростей обратного тока воды по всей площади водоприемных окон или фильтрующих элементов.

Во всех случаях эффективность промывки значительно увеличивается при наличии волнения.

6.76. На водозаборах сжатый воздух может использоваться для:

создания перед входом в водоприемник водовоздушной завесы, способствующей притоку к нему более теплых придонных слоев воды;

отгона от водоприемника водной растительности, мусора и шугольда;

ослабления заносимости водоема в месте расположения водоприемных устройств.

6.77. Заносимость водоприемных устройств продуктами переработки берегов, захват в них воды с повышенным содержанием отмершей водной растительности, планктона, мусора и др. обычно наблюдается в тех случаях, когда к месту водоотбора проникают сосредоточенные течения, выходящие из прибойных зон.

В зависимости от местных условий водоема и конструктивных элементов водоприемных устройств эти неполадки можно ослабить или устранить с помощью:

переноса водоприемника за пределы зоны действия сосредоточенных течений;

дополнительных инженерных сооружений - бун, шпор растекателей и др., позволяющих отклонить упомянутые течения от места расположения водоприемных устройств;

установки гидравлических наносозащитных устройств;

пропуска сосредоточенных течений и потока наносов через створ водозабора путем изменения компоновки берегозащитных сооружений, устройства подводного или гидравлического волнолома, выравнивания примыкающего прибрежного склона и др.

6.78. В случаях, когда упомянутые мероприятия по тем или иным причинам трудоемки или признаются недостаточными, может оказаться целесообразным устройство дополнительного или резервного водоприемника.

Действующие и резервные водоприемники должны находиться в существенно отличных местных условиях.

6.79. Периодическое хлорирование отбираемой воды, скорость в водоводах больше 2 м/с, пропаривание и длительное отключение резервных самотечных или сифонных водоводов являются пока наиболее надежными средствами предотвращения интенсивного обрастания водоводов ракушкой.

Не наблюдается обрастание также и на ряде водозаборных сооружений, водоприемные устройства которых имеют мощные фильтры из камня, гальки, гравия или щебня, однако это нуждается еще в дополнительной проверке.