Водозаборы специального назначения

Водозаборы на реках в районах вечномерзлых грунтов

Природные условия этих районов весьма разнообразны, но общим для них являются суровость климата и наличие мерзлоты. Применение в этих условиях вышерассмотренных конструкций водозаборов затруднено из-за несоответствия их природным условиям Севера.

Особенность малых и средних рек состоит в том, что они ежегодно перемерзают зимой. Некоторые средние реки перемерзают лишь в отдельные годы в конце зимнего периода. По условиям забора воды реки районов распространения вечномерзлых грунтов подразделяют на следующие:

• — крупные (Лена, Енисей, Обь и др.), имеющие глубину больше толщины льда; забор воды из таких рек возможен в течение всего года различными способами;
• — средние неперемерзающие (Вилюй, Колыма и др.), сохраняющие некоторый подледный сток в течение всей зимы; забор воды из этих рек возможен без регулирования стока фильтрующими или инфильтрационными водозаборами (рис. 4.8);

Рис. 4.8. Подрусловой инфильтрационный водоприемник:

• 1 — береговой колодец; 2 — погружные насосы; 3 — туннель; 4 — трубы горизонтальных дрен; 5 — щелевые дрены; 6 — коренные юрские породы; 7 — песчаные отложения; 8 — граница мерзлоты
• — малые и средние перемерзающие, постоянно сохраняющие талики (зоны у дна с температурой воды 2…3 °С); ограниченный забор воды возможен фильтрующими подрусловыми водозаборами;
• — малые, перемерзающие вместе с подстилающим алювием; водозабор из них возможен только при регулировании стока.

Вследствие специфических условий забора воды из рек в районах распространения мерзлоты водоприемники должны удовлетворять дополнительным требованиям и обеспечивать: защиту водоприемных отверстий от шуги, донного льда, наледей, сора и наносов, а также от механических воздействий ледоходов, лесосплава и др.; защиту самотечных и сифонных труб (галерей), проходящих в толще береговой мерзлоты, от перемерзания и шугообразования в отводимой воде; предотвращение перемерзания водоприемника зимой, когда глубины рек незначительны, а расход реки мало превышает водоотбор; забор воды по возможности с высокими температурами и без загрязнения, так как очистка и подогрев ее на Севере особо сложны; простоту конструкций, способов строительства и эксплуатации водозаборов при одновременном повышении надежности водоприема.

Подрусловые водоприемники в районах мерзлоты можно подразделить на две группы:

• — водоприемники, не предусматривающие восстановления пропускной способности фильтрующих слоев (например, обратной промывкой) в период эксплуатации. Их называют инфильтрационными;
• — водоприемники, принимающие воду через искусственно создаваемые фильтры, допускающие возможность промыва их при засорении. Они называются фильтрующими.

Водозаборы на горных реках

Гидрологический режим горных рек значительно отличается от равнинных. Горные реки характеризуются неравномерностью стока не только в течение года, но и в течение суток. Регулирование стока водохранилищами затруднено вследствие быстрого завала их донными (относительно крупными) и взвешенными наносами. Большое количество донных и взвешенных наносов, а также плавника (сора), которые перемещаются потоком горных рек, требует специальных устройств по ограждению водоприемников. Учитывая особенности режима течения горных рек, требуется применять специальные конструкции водоприемников. Большие продольные уклоны русел горных рек обусловливают большие скорости течения и возможности различных деформаций берегов. Особые осложнения в забор воды вносят ледовые явления и высокая шугоносность, требующие специальных устройств.

Перечисленные особенности гидрологического режима горных рек вносят в компоновку и конструкции водозаборов специфические особенности. Например, ввиду высокой мутности воды в состав узла водозаборных сооружений включают первичные отстойники. На некоторых реках наблюдаются селевые потоки в период ливней, в этих случаях необходимо предусмотреть установку защитных устройств, предохраняющих водозаборные сооружения от разрушения.

На рис. 4.9 представлен план водозабора с донной решеткой конструкции С. Г. Мелик-Нубарува. Бетонная плотина горной реки в зоне устройства горизонтальных решеток имеет пониженные отметки (по отношению к собственно плотине). Вода, проходящая над горизонтальными решетками, поступает сквозь них в водоприемную камеру, где находятся устройство для промывки ее от задержанных донных наносов и дополнительные водоприемные отверстия на случай обмерзания донной решетки внутриводным льдом. Из приемной камеры вода по соединительному каналу поступает к первичному отстойнику и после осветления подается для дальнейшей обработки.

Рис. 4.9. Вариант водозаборного узла для горных рек:

1 — донная решетка; 2 — дополнительные водоприемные отверстия; 3 — соединительный канал; 4 — отстойник При заполнении долины рек валунно-галечниковыми и гравийными отложениями часто наблюдаются подрусловые потоки. В этих случаях применяют донные решетчатые водозаборы, совмещенные с захватом поверхностных и нодрусловых потоков.