Водозаборное сооружение. Забор воды

Водозаборное сооружение - это... Что такое Водозаборное сооружение?

водозабор, гидротехническое сооружение, осуществляющее забор воды из источника питания (реки, озера, водохранилища и др.) для целей гидроэнергетики, водоснабжения, ирригации и др. В. с. должны обеспечивать пропуск воды в водовод (канал, трубопровод, туннель и т.п.) в заданном количестве, надлежащего качества и в соответствии с графиком водопотребления.

В. с. гидроэлектростанций (называемые часто водоприёмниками) устраиваются преимущественно на реках, входят в состав гидроузла (См. Гидроузел) и подразделяются на два основных типа: низконапорные и глубинные. Низконапорные В. с. (рис. 1) возводятся на горных реках и забирают воду из бьефов, подпёртых плотинами сравнительно небольшой высоты (6—10 м). При больших колебаниях уровня воды в водохранилище применяются глубинные В. с., которые, в зависимости от природных условий района и компоновки элементов гидроузла, могут быть плотинного, берегового (рис. 2) или башенного типа. Башенное В. с. представляет собой отдельно стоящую башню, в верхнем бьефе имеющую обычно несколько водозаборных отверстий на разной высоте и соединённую с берегом (гребнем плотины). В. с. систем водоснабжения (водоприёмники) классифицируются по типу источника (речные, водохранилищные, озёрные, морские и др.). Из речных В. с. наиболее распространены: береговые, русловые, плавучие, ковшовые. Кроме того, они могут быть совмещены с насосными станциями (См. Насосная станция) первого подъёма или установлены отдельно от них. Береговое В. с., применяемое при относительно крутых берегах реки, представляет собой бетонный или железобетонный колодец большого диаметра, вынесенный передней стенкой в реку. Вода поступает в него через отверстия, защищенные решётками, а затем проходит через сетки, осуществляющие грубую механическую очистку воды. Русловые В. с. применяются обычно при пологом береге, имеют оголовок, вынесенный в русло реки (рис. 3). Конструкции оголовков весьма разнообразны. Из оголовка вода подаётся по самотёчным трубам к береговому колодцу; последний часто совмещен с насосной станцией первого подъёма. Плавучие В. с. — это Понтон или Баржа, на которых устанавливаются насосы, забирающие воду непосредственно из реки. На берег вода подаётся по трубам (с подвижными стыками), уложенным на соединительном мостике. В ковшовых В. с. вода поступает из реки сначала в расположенный у берега ковш (искусственный залив), в конце которого размещается собственно В. с. Ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми помехами — шугой и глубинным льдом.

Ирригационные В. с. бывают бесплотинные и плотинные. Бесплотинное В. с. представляет собой искусственное русло (канал), отходящее от реки под некоторым углом и забирающее часть расхода водотока (рис. 4). Для ограничения возможности попадания донных наносов в оросительный канал В. с. располагают на вогнутом берегу реки, благодаря чему поверхностные струи, менее насыщенные наносами, направляются в водозабор, а донные — отклоняют наносы в русло реки. При неустойчивом русле реки и значительных скоростях течения, для обеспечения забора необходимого количества воды, в головной части бесплотинного В. с. устраивается шпорный водозабор (шпора), выполняемый обычно из местных материалов (камень, хворост). При значительных расходах применяются плотинные В. с. (поверхностные и глубинные), входящие в состав гидроузла и оборудованные промывными устройствами, решётками, затворами, отстойником для задержания взвешенных наносов. В конструктивном отношении плотинные В. с. для целей ирригации аналогичны водозаборам, применяемым в гидроэнергетике.

Лит.: Специальные водозаборные сооружения, М., 1963; Абрамов Н. Н., Водоснабжение, М., 1967; Гришин М. М., Гидротехнические сооружения., М., 1968.

Н. Н. Абрамов, В. А. Орлов.

Водозабор подземных вод, гидротехнические сооружения для захвата подземных вод и подачи их в водопроводные, оросительные и другие водохозяйственные системы. Выбор участка для заложения водозабора подземных вод определяется геолого-гидрологическими условиями района (в том числе водообильностью и глубиной уровня водоносного горизонта), расстоянием от мест потребления воды и др. Эксплуатация водозаборов осуществляется при помощи каптажных устройств (см. Каптаж подземных вод). В зависимости от условий и назначения они подразделяются на: вертикальные, горизонтальные и каптажи естественных выходов — источников. Вертикальные водозаборы сооружаются при наличии относительно глубокого залегания водоносных горизонтов как безнапорных, так и напорных вод. В конструктивном отношении вертикальные водозаборы делятся на буровые скважины и шахтные колодцы. Буровые скважины — наиболее универсальный и технически более совершенный тип водозаборов. Они обладают достаточно высокой производительностью и наиболее полно соответствуют санитарным требованиям. Шахтные колодцы могут закладываться в водоносных пластах со свободной поверхностью (грунтовые) и в напорных водоносных горизонтах (артезианские) до глубины 100 м. Если водозаборные сооружения пересекают водоносный пласт на всю мощность, они называются совершенными, в том случае, когда они заглубляются в водоносный горизонт лишь частично и не достигают водоупора, —несовершенными. Шахтные колодцы сооружаются главным образом для удовлетворения небольших нужд водопотребителей. Для более полного захвата подземной воды применяются лучевые водозаборы — комбинация шахтного колодца с горизонтальными буровыми скважинами, заложенными в разные стороны водоносного пласта. Горизонтальные водозаборы подразделяются на: траншейные, галерейные (собственно галереи и штольни) и кяризы. Выбор типа горизонтального водозабора определяется глубиной залегания подземных вод и характером водопотребления. Для постоянного водоснабжения относительно крупных водопотребителей применяются водосборные галереи и штольни, сооружаемые при значительной глубине залегания водоносных горизонтов. Траншейные сооружения используются для сравнительно небольшого водопотребления при малой глубине залегания подземных вод. Кяризы — примитивно устроенные В. с., применяемые для с.-х. водоснабжения и орошения небольших земельных участков в полупустынных районах с невыдержанным залеганием водоносных горизонтов.

Лит.: Абрамов С. К., Семенов М. П., Чалищев А. М., Водозаборы подземных вод, 2 изд., М., 1956; Плотников Н. И., Поиски и разведка пресных подземных вод для целей крупного водоснабжения, ч. 1—2, М., 1965—68.

А. М. Овчинников.

Рис.1. Низконапорный водозабор: 1 — водосливная плотина; 2 — земляная плотина; 3 — отстойник; 4 — порог водозабора; 5 — донные промывные галереи; 6 — деривационный водовод; 7 — грязеспуск; 8 — пазы затворов; 9 — сороудерживающая решётка; 10 — затворы донных галерей; НПУ — нормальный подпорный уровень.

Рис. 2. Береговой водозабор: 1 — порог водозабора; 2 — сороудерживающая решётка; 3 — деривационный водовод; 4 — устройство для удаления сора с решёток; 5 — затворы; 6 — шахта водозабора; 7 — аэрационная шахта; 8 — байпасы; 9 — галерея затворов на байпасах; 10 — помещение подъёмных механизмов; НПУ — нормальный подпорный уровень; УМО — уровень мёртвого объёма.

Рис. 3. Водозабор руслового типа: 1 — оголовок; 2 — самотёчные линии; 3 — береговой колодец; 4 — насосная станция; ГВВ — горизонт высоких вод; ГНВ — горизонт низких вод.

Рис. 4. Схема бесплотинного водозабора: 1 — река; 2 — ирригационный канал; 3 — донные струи; 4 — поверхностные струи; 5 — регулятор.

dic.academic.ru

2. Водозаборные сооружения

2.1.Забор воды из поверхностных водоисточников

Различают 2 группы систем водоснабжения по водозабору.

Они бывают:

с русловым водозабором

2) береговой водозабор

Каптаж родников заключается в очистке и благоустройстве естественного ключа.

Водозаборы классифицируют по виду водоисточника:

речные;
озерные;
водохранилища;
ключи.

2.2 Забор воды из подземных водоисточников

шахтный водозабор

скважина: одиночные, грунтовые, лучевые

лучевой водозабор – обеспечивает высокую площадь забора воды и высокий дебит

Кяризь

Подземные водоисточники классифицируют по виду забираемых вод.

1 – используют очень редко т. к. верховодка, обладающая низкими запасами воды не надежна;

2 – грунтовые воды;

3 – артезианские воды.

3. Напорнорегулирующие сооружения

Под напорнорегулирующими сооружениями понимают:

водонапорная башня;
резервуары;
гидропневматические установки.

Напорнорегулирующие сооружения служат для регулирования напора в системе водоснабжения, а также для создания запаса воды.

Напорнорегулирующие сооружения представлены на рисунке 4.

Водонапорная башня

Рисунок 4 – Напорнорегулирующие сооружения

Башни бывают:

кирпичные;
башня инженера Рожновского (рис.5).

Рисунок 5 – Башня инженера Рожновского (стальная емкость, заполняемая водой по всему объему)

В зависимости от расположения на сети системы бывают:

– с контррезервуаром;

– с проходной водонапорной башней.

Рисунок 6 – Система с контррезервуаром

Рисунок 7 – Система с проходной водонапорной башней

Чем больше количество жителей населенного пункта, тем водопотребление в системе равномернее.

Для того чтобы регулировать напор у водопотребителя возникает необходимость в устройстве водонапорной башни. При расчете высоты водонапорной башни используют формулу (1).

(1)

где hcв – свободный напор;

hw – потери напора;

–высотные отметки.

Расчет объема башни осуществляют по формуле (2)

Wб=Wрег+Wав+Wп (2)

где Wрег– регулирующий объем воды;

Wав – аварийный запас воды;

Wп – противопожарный запас воды.

На рисунке 8 представлен гидропневматическая установка – механический комплекс, бак которого герметичен.

Рисунок 8 – Гидропневматическая установка

Виды трубопроводов.

По материалам различают следующие трубопроводы:

- железобетонные;
- асбестоцементные;
- пластмассовые;
- чугунные, стальные, деревянные.

4. Зоны санитарной охраны

Зона санитарной охраны организуются на всех водопроводах, вне зависимости от ведомственной принадлежности, подающих воду как из поверхностных, так и из подземных источников.

Основной целью создания и обеспечения режима в зоне санитарной охраны является санитарная охрана от загрязнения источников водоснабжения и водопроводных сооружений, а также территорий, на которых они расположены.

Зона санитарной охраны организуются в составе трех поясов: первый пояс (строгого режима) включает территорию расположения водозаборов, площадок расположения всех водопроводных сооружений и водопроводящего канала. Его назначение – защита места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения и повреждения. Второй и третий пояса (пояса ограничений) включают территорию, предназначенную для предупреждения загрязнения воды источников водоснабжения.

Граница первого пояса зоны санитарной охраны водопровода с поверхностным источником устанавливается, с учетом конкретных условий, в следующих пределах:

а) для водотоков:

вверх по течению  не менее 200 м от водозабора;

вниз по течению  не менее 100 м от водозабора;

по прилегающему к водозабору берегу  не менее 100 м от линии уреза воды летне-осенней межени;

в направлении к противоположному от водозабора берегу при ширине реки или канала менее 100 м  вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от линии уреза воды при летне-осенней межени, при ширине реки или канала более 100 м  полоса акватории шириной не менее 100 м;

Отнесение водного объема к водоему или водотоку проводится в соответствии с ГОСТом 17.1.1.02—77 «ОПГ, Классификация водных объектов».

б) для водоемов (водохранилища, озера) граница первого пояса должна устанавливаться в зависимости от местных санитарных и гидрологических условий, но не менее 100 м во всех направлениях по акватории водозабора и по прилегающему к водозабору берегу от линии уреза воды при летне-осенней межени.

Границы второго пояса зона санитарной охраны водотоков (реки, канала) и водоемов (водохранилища, озера) определяются в зависимости от природных, климатических и гидрологических условий.

Граница второго пояса на водотоке в целях микробного самоочищения должна быть удалена вверх по течению водозабора на столько, чтобы время пробега по основному водотоку и его притокам, при расходе воды в водотоке 95 % обеспеченности, было не менее 5 суток  для 1А, Б, В и Г, а также ПА климатических районов, и не менее 3-х суток  для 1Д, ПБ, В, Г, а также III климатического района.

Скорость движения воды в м/сутки принимается усредненной по ширине и длине водотока или для отдельных его участков при резких колебаниях скорости течения.

Граница второго пояса зоны санитарной охраны на водоемах должна быть удалена по акватории во все стороны от водозабора на расстояние 3 км  при наличии нагонных ветров до 10 %, и 5 км  при наличии нагонных ветров более 10 %.

Боковые границы второго пояса зоны санитарной охраны от уреза воды при летне-осенней межени должны быть расположены на расстоянии:

а) при равнинном рельефе местности  не менее 500 м;

б) при гористом рельефе местности  до вершины первого склона, обращенного в сторону источника водоснабжения, но не менее 750 м при пологом склоне и не менее 1000 м при крутом.

Граница второго пояса зоны санитарной охраны водотока ниже по течению должна быть определена с учетом исключения влияния ветровых обратных течений, но не менее 250 м от водозабора.

В отдельных случаях, с учетом конкретной санитарной ситуации и при соответствующем обосновании, территория второго пояса может быть увеличена по согласованию с центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Границы третьего пояса зоны санитарной охраны поверхностных источников водоснабжения на водотоке вверх и вниз по течению совпадают с границами второго пояса. Боковые границы должны проходить по линии водоразделов в пределах 3—5 километров, включая притоки. Границы третьего пояса поверхностного источника на водоеме полностью совпадают с границами второго пояса.

Ширину санитарно-защитной полосы следует принимать по обе стороны от крайних линий водопровода:

а) при отсутствии грунтовых вод  не менее 10 м при диаметре водоводов до 1000 мм и не менее 20 м при диаметре водоводов более 1000 мм;

б) при наличии грунтовых вод — не менее 50 м вне зависимости от диаметра водоводов.

В случае необходимости допускается сокращение ширины санитарно-защитной полосы для водоводов, проходящих по застроенной территории, по согласованию с центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

При наличии расходного склада хлора на территории расположения водопроводных сооружений санитарно-защитная зона до жилых и общественных зданий должна быть не менее 300 м.

studfiles.net

Водозаборное сооружение - «Энциклопедия»

ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ (водозабор), комплекс гидротехнических сооружений для отбора поверхностных и подземных вод для промышленного и хозяйственно-бытового водоснабжения, гидроэнергетики, ирригации и другого водозаборного сооружения должны обеспечивать подачу воды под необходимым напором (или самотёком) в водовод (канал, трубопровод, туннель и др.) в заданном количестве и в соответствии с графиком водопотребления. Водозаборные сооружения прошли длительный путь развития: от простейших - ковши, бадьи, вёдра, до сложных гидротехнических сооружений. Различают водозаборные сооружения для подземных и поверхностных вод.

Водозабор подземных вод. Для отбора подземных вод используются вертикальные (скважины, шахтные колодцы), горизонтальные, лучевые водозаборные сооружения и каптажи родников. Выбор типа водозабора и участка для его заложения определяется гидрогеологическими и санитарными условиями района, расстоянием от места потребления воды и др.

Наиболее распространённые водозаборные сооружения - буровые скважины, которые отличаются универсальностью и наилучшими санитарно-гигиеническими условиями. Забор воды с помощью буровых скважин производится как из водоносных пластов со свободной поверхностью (грунтовых), так и из напорных водоносных горизонтов (артезианские скважины) в широком диапазоне глубин залегания подземных вод (от нескольких десятков до тысячи метров). Водоприёмная часть скважины, как правило, оборудуется специальными фильтрами. Обычно для централизованных систем водоснабжения создают групповые водозаборные сооружения, состоящие из большого количества скважин (десятки, иногда сотни). Воду из скважин откачивают поверхностными (при глубине до 7-10 м) или погружными насосами, а также эрлифтными установками.

Шахтные колодцы представляют собой вертикальную выработку, поперечное сечение которой имеет большие размеры по сравнению со скважиной; применяются, как правило, при водозаборе из безнапорных водоносных горизонтов сравнительно ограниченной мощности (глубина до 20-30 м) при небольших объёмах потребления. Водопроницаемую фильтрующую поверхность устраивают в соответствии с рекомендациями для фильтров водозаборных скважин.

Горизонтальные водозаборные сооружения устраивают для забора воды из маломощных водяных пластов; представляют собой водосборную траншею (или галерею), оборудованную фильтрующей поверхностью для приёма воды; эффективны при расположении вблизи рек, озёр и водохранилищ. В странах с засушливым климатом горизонтальные водозаборы появились значительно раньше вертикальных.

Лучевые водозаборы - система горизонтальных или наклонных скважин длиной до 80 м, которые собирают воду из водоносного пласта и отводят её в центральную водосборную камеру (шахту), откуда ведётся откачка воды потребителям. Водозаборные сооружения этого типа устраивают при залегании подземных вод до 15-20 м от поверхности земли; наиболее целесообразно их применение в долинах рек с постоянным стоком, где скважины проходят непосредственно под руслом реки.

Особый вид водозабора - каптаж родников. В зависимости от условий выхода вод на поверхность каптажи могут иметь различную конструкцию: горизонтальные водозаборы галерейного типа, водосборные камеры, шахты с отводной трубой и др.

Водозаборы подземных вод, расположенные в районах разработки месторождений, кроме водоснабжения, выполняют роль дренажных и водопонижающих сооружений.

Водозабор поверхностных вод. Сооружения для забора воды из поверхностных источников классифицируются: по роду источника - речные, озёрные, морские, водохранилищные; по месту расположения - береговые и русловые; по степени стационарности - стационарные и нестационарные (плавающие, фуникулёрные, передвижные) и по ряду других признаков. водозаборные сооружения на реках различаются также по наличию в их составе регуляционных и подпорных сооружений - бесплотинные, приплотинные (в составе гидроузла) и др. Кроме того, применяют водозаборные сооружения с подводящими каналами и водоприёмными ковшами (искусственными заливами).

Технологическая схема водозаборного сооружения, обычно включающая водоприёмник, водоочистной сеточный колодец и насосную станцию, выбирается соответственно требуемому расходу воды, категории водозабора, гидрологическим характеристикам источника, топографическим и геологическим условиям, требованиям санитарной инспекции, организаций рыбоохраны и водного транспорта; надо учитывать также и возможное увеличение производительности водозабора в перспективе. Водоприёмники водозаборного сооружения оборудуют сороудерживающими решётками, эксплуатационными и ремонтными затворами для регулирования расхода воды или для полного перекрытия водоприёмного отверстия, устройствами для осаждения наносов, борьбы с ледовыми помехами (шугой и глубинным льдом) и др. При незначительном колебании уровня воды в водоёме применяют безнапорные водоприёмники (поверхностные, донные решётчатые и др.), а при значительном - напорные (плотинные, береговые, башенные). Водозаборные сооружения на горных и высокомутных реках имеют ряд конструктивных особенностей (например, водозаборные галереи в теле плотины).

Лит.: Проектирование водозаборов подземных вод. М., 1976; Николадзе Г. И., Сомов М. А. Водоснабжение. М., 1995.

М. А. Сомов.

knowledge.su