Водоприемные ковши

Условия применения водоприемных ковшей.

Водоприемные ковши устраивают для борьбы с шуголедовыми помехами на водотоках, чаще всего для промышленных водозаборов производительностью обычно не более 20-25 м3/с.

Иногда при соответствующем заглублении дна и последующих очистках водоприемные ковши могут быть использованы для увеличения глубины у места приема воды.

Бассейны водоприемных ковшей должны покрываться ледяным покровом на два-три дня раньше речного потока и обладать длиной и скоростями течения, обеспечивающими всплывание к поверхности всех кристаллов ледяной взвеси, имеющей гидравлическую крупность wш ³ 0,015-0,02 м/с. Отделение ледяной взвеси должно обеспечиваться как в области водоворотных или циркуляционных зон, так и в пределах транзитной струи.

При отводе воды из водотока в ковш не должны захватываться поверхностные массы шуги. В ковше должны обеспечиваться достаточно благоприятные условия для транзита шуги по руслу с тем, чтобы входная часть ковша не оказалась закупоренной шугозажором.

Водоприемный ковш необходимо своевременно освобождать от отлагающихся в нем наносов. Кроме того, следует принимать меры к поддержанию необходимых глубин на входе в ковш, так как непрерывный и достаточный отвод воды из реки должен поддерживаться в различные сезоны и годы при любом возможном сочетании неблагоприятных условий в русле реки.

В обычных условиях водоприемный ковш не должен сколько-нибудь значительно изменять бытовой режим речного потока. Стеснение последнего не должно приводить к возникновению заторов льда или ухудшению существующего водопользования. Все изменения бытового режима речного потока должны быть направлены на улучшение руслового режима у места водозабора и предварительно проверены в лаборатории.

В обычных условиях очистка воды от взвешенных наносов должна рассматриваться как попутная, а иногда и второстепенная задача. Устройство ковшей специально для отстаивания взвешенных наносов в отдельных случаях целесообразно, но требует особых обоснований.

Использование водоприемного ковша как места стоянки судов, понтонов и устройств из них вызывает неблагоприятные изменения режима течений и отложения наносов в ковше, а также приводит к засорению водной поверхности бассейна ковша. Поэтому использование ковша в указанных выше целях не должно допускаться, если вода из ковша подается в хозяйственно-питьевой водопровод, и должно ограничиваться во всех других случаях.

При выборе места расположения ковша на шугоносных реках следует выбирать плесы малой кривизны (R ³ 4-5 В), а место водозабора назначать в пределах третьей четверти длины плеса (вниз по течению).

В условиях средних и малых разветвленных рек ковш необходимо располагать ниже слияния проток или в протоке с обеспеченным минимальным стоком. На больших реках с интенсивным шугозажорным режимом для расположения водозабора и ковша могут быть использованы обходные протоки.

Типы водоприемных ковшей.

Тип водоприемного ковша зависит от характера подъема уровня воды в реке перед установлением ледостава и при установлении его; сложности ледохода; наличия сброса производственных сточных вод вблизи ковша; степени допустимости стеснения русла реки; требований к предварительному осветлению воды; видов грунта в основании русла реки; глубин реки на подходе к ковшу и др.

В зависимости от характера рек существуют различные типы водоприемных ковшей. На шугоносных реках надежная защита водозабора от шуги, как правило, достигается при использовании ковша с низовым входом воды. Использование водоприемных ковшей с верховым входом как средства защиты водозаборных сооружений от шуги не рекомендуется.

Водоприемные ковши могут устраиваться частично или полностью выдвинутыми в русло реки (рис. 2.3, а), а также полностью (рис. 2.3, б) или частично (рис. 2.3, в) заглубленными в берег. Они образуются заливаемыми и незаливаемыми дамбами с верхней (рис. 2.3, г) или с верхней и низовой шпорами (рис. 2.3, d). Шпору устраивают для борьбы с избыточной заносимостью водоприемного ковша взвешенными наносами у речной дамбы.

В отдельных случаях на сильно шугоносных реках, в паводки несущих большое количество взвешенных веществ, водоприемный ковш с низовым входом, выдвинутым в русло реки, может устраиваться только на период шугохода (рис. 2.3, е). В этом случае перед водозабором сооружают дамбу, а в пролете между дамбой и берегом - регуляторы со щитами, устанавливаемыми только на период шугохода и создающими при этом ковш, выдвинутый в русло реки. В период половодья щиты поднимаются выше высокого уровня воды в реке.

При выборе схемы водозабора следует иметь в виду, что в периоды минимального стока относительный водоотбор в ковши из открытого русла может быть в 2-3 раза больше, чем в водоприемники других типов.

При использовании теплой отработавшей воды для повышения надежности работы ковша место ее выпуска выбирают в соответствии со следующими соображениями:

если ковш работает в области относительно малых водоотборов и расположен на реке, характеризующейся резкими и значительными безрасходными колебаниями уровней при шугоходе, выпуск теплой воды осуществляется в центр входного водоворота;

если ковш работает в области больших водоотборов, выпуск теплой воды устраивается у низового борта входа. В этом случае теплая вода вводится в начальные сечения транзитной струи и с помощью специальных приспособлений равномернее распределяется по поперечному сечению;

если ковш устроен на реке, характеризующейся резкими и значительными колебаниями уровней воды при шугоходе и, кроме того, работает в области больших водоотборов, выпуск теплой воды производят в береговую часть русла реки, выше входа в водоприемный ковш.

Конструкция водоприемных ковшей.

При выборе отметок гребня дамбы руководствуются следующим:

отметки гребня ограждающих незаливаемых дамб ковша принимают на 0,5-1 м большими отметок расчетного максимального горизонта воды в реке;

отметки гребня верховых заливаемых дамб ковша принимают равными отметкам уровней шугохода, имеющих обеспеченность 25 %;

отметки гребня низовых дамб ковша всегда назначают большими отметок гребня верховых заливаемых дамб;

речные заливаемые дамбы ковша, устраиваемые на реках с относительно низкими горизонтами весеннего ледохода, могут иметь отметки гребня равными отметкам расчетных максимальных горизонтов ледохода.

Ширину гребня дамб ковшей принимают в пределах 4-5 м, а ширину берм - 1,5-2 м, если последние не предназначены для прохода автомашин и экскаваторов.

Безнапорные дамбы водоприемных ковшей рекомендуется проектировать из материалов, позволяющих устраивать крутые откосы.

Выходы грунтовых вод должны быть дренированы.

Крепление надводной части откосов внутри ковша рассчитывается, главным образом, на воздействие атмосферных влияний (ливни). В большинстве действующих ковшей надводная часть откосов заилена и покрыта густой травяной, а в некоторых случаях и кустарниковой растительностью.

Внутренние откосы, ковша (надводные и подводные) в пределах зоны циркуляции на входе требуют креплений облегченного типа.

Подводные крепления внешних откосов дамб и берега в большинстве случаев могут быть выполнены из каменной наброски крупностью d ³ 0,006, где Н - глубина над креплением, uа - максимальная скорость течения в береговой части русла. Такие крепления исправно работают на действующих ковшах.

При неглубоком залегании коренных пород у всех интенсивно обтекаемых элементов ковша подводные крепления целесообразно опускать до кровли этих пород.

Внешние откосы ограждающих дамб, которые могут подвергаться воздействию высоких шугозажоров или ледяных заторов при их подвижках, следует выполнять из ряжей или крупных бетонных блоков.

Части дамб, подвергающиеся воздействию льдин при весеннем ледоходе, должны быть защищены наброской или мощением камня с заливкой поверхности цементным раствором. Приемлемым покрытием можно считать также крепление бетонными и железобетонными плитами.

Откосы берега и дамб, вдоль которых будет возникать параллельно-струйное течение, могут иметь крепление в виде блочных ковров, железобетонных плит или каменной мостовой, уложенной на слое гравийной или щебенистой подготовки.

Толщина плит в зависимости от особенностей местных условий может быть принята в пределах 0,15-0,3 м с обязательным устройством упора у бермы при переходе к подводной части крепления.

Гребни заливаемых дамб, имеющие отметки выше отметок весеннего ледохода, могут иметь обычные покрытия указанных выше видов.

Гребни заливаемых дамб и шпор с отметками ниже отметок уровней при ледоходе должны защищаться блочными коврами и, кроме того, снабжаться полозьями из рельсов (приблизительно через 1,5 м), обеспечивающими сохранность и сплошность ковра при надвиге и навалке льдин.

Бортовые струенаправляющие стенки, устраиваемые на входе в ковш, могут выполняться из массивных или свайно-каркасных, обычно сборного типа, обшивных конструкций, которые располагают выше уровней зимней межени.

Входные регуляторы проектируют облегченного типа из сборных конструкций. Достаточно капитальными могут проектироваться только быки и устои. Забральная стенка может быть выполнена из консервированной древесины.

Расчистку подходов к водоприемному ковшу, а также его входной части следует выполнять непосредственно перед шугоходом и заканчивать к его началу. Отступления от этого правила могут быть допущены только на тех реках, где осенние паводки не наблюдаются.

Водоприемные ковши небольших размеров, засоряемые песчано-илистыми отложениями, могут очищаться экскаваторами.

При расчете их работы на откосах водоприемного ковша необходимо предусматривать устройство широких берм (до 4 м), а также съездов на эти бермы.

Плавучие снаряды черпакового типа вполне эффективно работают при удалении галечных и песчано-гравийных грунтов. От применения их на илистых и мелкопесчаных отложениях следует воздерживаться, если очистка ковша не связана с необходимостью восстановления прорезей в крупнозернистом ложе реки.

Очистку отложений на подходах к ковшам с низовым, входом, выдвинутым в русло реки, рекомендуется выполнять по всей зоне обратных течений и на ширине 15-20 м непосредственно ниже головы речной дамбы.