Защита водоприемных отверстий водозаборов от закупорки шугой

При заборе воды из источников водоснабжения с наличием внутриводного льда (шуги) могут возникнуть серьезные проблемы, связанные с закупоркой шугой водоприемных отверстий.

Главным условием, обеспечивающим надежный прием воды из таких источников, является правильный выбор места расположения водозабора, типа водозаборных сооружений и их конструктивных элементов.

Для борьбы с закупоркой шугой водоприемных отверстий могут быть предусмотрены следующие мероприятия:

- выбор створа водозабора с наименьшим шугозаполнением, вне зоны шугозажоров;

- снижение скорости входа воды в водоприемные отверстия до 0, 05 – 0, 01 м/с;

- сброс в зону приема теплой воды в количествах не менее 20 % от производительности водозабора;

- использование шугоотбойных и шугонаправляющих запаней;

- электрообогрев решеток;

- строительство фильтрующих водоприемников;

- строительство нескольких водоприемников усовершенствованного типа с фильтрующей частью, расположенных на расстоянии друг от друга, исключающем возможность одновременного перерыва забора воды;

- покрытие стержней решеток гидрофобными материалами (резина, каучук и др.);

- устройство обратной промывки решеток, предпочтительно импульсной;

- устройство водоприемных ковшей;

- проектирование устройств для удаления шуги из приемного отделения берегового колодца.

Снижение скорости входа воды в водоприемные отверстия до 0, 05 – 0, 01 м/с является наиболее простым и надежным средством предотвращения закупорки шугой водоприемных отверстий. Широко применяется в русловых затопленных водоприемниках (см. рис. 1.52, 1.53). В береговых водоприемниках создать большие площади водоприемных отверстий довольно сложно и дорого.

Сброс в зону приема теплой воды в количествах не менее 20 % от производительности водозабора предотвращает не только закупорку шугой водоприемных отверстий, но и поступление шуги в водоприемное отделение берегового колодца, и соответственно закупорку сеток.

Использование шугоотбойных и шугонаправляющих запаней позволяет отвести поток внутриводного льда от зоны забора воды, а также способствует ускорению ледостава.

 

 

Рис. 1.2.16. Шугоотбойная запань на водозаборе Омска (р. Иртыш):

1 – запань; 2 – стальные трубы; 3 – деревянные погружные щиты; 4 – водоприемные оголовки; 5 – береговой колодец; 6 – насосные станции; 7 – фиксирующие железобетонные якоря; 8 – тросы крепления

 

Устройство водоприемных ковшей является надежным средством защиты водоприемных отверстий от закупорки шугой. Применяется на водозаборах большой и средней производительности в сложных шуголедовых условиях.

Водоприемный ковш – это искусственный водоем (отстойник), устраиваемый перед береговым водозабором, располагаемый непосредственно в реке или в береге и служащий для отстаивания внутриводного льда или осаждения крупных фракций наносов, а иногда также для увеличения глубин воды у водозабора. Для защиты водозабора от шуголедовых помех применяются ковши с низовым входом, частично или полностью выдвинутым в русло реки (рис. 1.2.17, а). Если к тому же речным потоком транспортируются наносы и возможен их подсос в ковш, то на ковшах делают затопляемые при паводках шпоры (рис. 1.2.17, б).

 

 

 

Рис. 1.2.17. Схема ковшей, выдвинутых в реку

1 – верховая дамба; 2 – акватория ковша; 3 – водозабор берегового типа; 4 – верховая шпора

 

Водозаборы из подземных источников водоснабжения. Типы, конструктивные решения, оборудование. Искусственное пополнение запасов подземных вод. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения.

 Основные типы водозаборов подземных вод

 

В зависимости от условий залегания для забора подземных вод могут применяться: трубчатые буровые колодцы (скважины); шахтные колодцы; горизонтальные водосборы; горизонтальные скважины-лучи (лучевые водозаборы); комбинированные водозаборы и каптажи родников.

 

Скважины

Скважины устраивают путем бурения в земле вертикальных цилиндрических каналов. В большинстве горных пород стенки скважин приходится укреплять обсадными трубами, образующими трубчатый колодец. В пределах водоносного пласта для возможности приема воды из грунта колодец оборудуют специальными фильтрами (кроме колодцев в трещиноватых скальных породах).

Трубчатые колодцы применяют обычно при сравнительно глубоком залегании (более 10 м) и значительной мощности водоносных пластов (не менее 5 м). В связи с этим их характерной особенностью являются относительно малый диаметр, облегчающий прохождение большой толщи пород, и относительно большая длина водосборной части. Они могут использоваться для приема как безнапорных, так и напорных подземных вод. И в том и в другом случае они могут быть доведены до подстилающего водоупорного пласта - «совершенные колодцы» или заканчиваться в толще водоносного пласта - «несовершенные колодцы».

Конструкция трубчатого колодца зависит от глубины залегания подземных вод, характера проходимых горных пород и способа бурения.

Бурение скважин в зависимости от глубины и характера грунтов может осуществляться ударно-канатным или роторным (с прямой или обратной промывкой) способами.

 

 

 

Рис.. 1.2.18. Конструкция скважины глубиной до 30 м в рыхлых породах

 

1 – шахтовое направление (кондуктор); 2 – обсадные трубы (эксплуатационная колонна труб); 3 – техническая колонна труб, посаженная при бурении до забоя скважины и извлеченная после установки фильтра; 4 – рабочая (водоприемная) часть фильтра; 5 – отстойник фильтра; 6 – надфильтровая труба; 7 – замок; 8 – межтрубная цементация; 9 – затрубная цементация; 10 – водоносный горизонт (пески)

В буровом колодце различают:

- водоприемную часть – фильтр;

- ствол – глухую часть скважины, по которой поднимается вода;

- устье (оголовок) – выходную часть скважины.

Важнейшим элементом скважины является фильтр, предназначенный для защиты колодца от занесения частицами грунта из водоносного слоя. Фильтр состоит из рабочей (водоприемной) части 4, отстойника 5 и надфильтровой трубы 6. Рабочая часть фильтра имеет каркас и фильтрующую поверхность. Каркас может быть трубчатым, с перфорацией в виде отверстий или щелей, и стержневым. Водоприемная фильтрующая поверхность, в зависимости от характера водоносных пород, может быть выполнена из проволочной обмотки, перфорированного штампованного листа, сеток, гравийной обсыпки, пористого бетона и др.           

Длину рабочей части фильтра в напорных водоносных пластах мощностью до 10 м следует принимать равной мощности пласта, в безнапорных пластах – равной мощности пласта за вычетом эксплуатационного понижения уровня воды в скважине (фильтр, как правило, должен быть затоплен).

В водоносных пластах мощностью более 10 м длину рабочей части фильтра надлежит определять с учетом водопроницаемости пород, производительности скважин и конструкции фильтра.

Рабочую часть фильтра следует устанавливать на расстоянии от кровли и подошвы водоносного пласта не менее 0, 5 – 1 м.

Верхняя часть надфильтровой трубы должна быть выше башмака обсадной колонны не менее чем на 3 м при глубине скважины до 50 м и не менее чем на 5 м при глубине скважины более 50 м; при этом между обсадной колонной и надфильтровой трубой при необходимости должен быть установлен сальник.

Ниже фильтрующей поверхности предусматривается участок глухой трубы (отстойник) длиной не более 2 м, который служит сборником для проникших в колодец мелких частиц грунта.

    Конструкция устья (оголовка) скважины зависит от способа подачи воды из скважины.

Вода из скважин может подаваться:

- самоизливом из напорных горизонтов (артезианские воды);

- артезианскими насосами;

- погружными насосами;

- эрлифтами;

- сифонными линиями.

Конструкция оголовка скважины должна обеспечивать полную герметичность, исключающую проникновение в межтрубное пространство поверхностной воды и загрязнений. Верхняя часть труб должна выступать над уровнем пола не менее, чем на 0.5 м.

Скважины должны быть оборудованы:

- уровнемерами для наблюдения за динамическим уровнем воды в колодце;

- трубопроводом для отвода воды при прокачке;

- водомером для систематического измерения расхода (дебита) скважины;

- краном для отбора проб воды;

- клапаном для выпуска воздуха (вантузом);

- обратным клапаном и запорной арматурой.

Ниже приведен пример обустройства оголовка скважин с погружными насосами.

 

 

Рис. 1.2.19. Оборудование скважины погружными насосами с подземным павильоном

 

1 – устье (оголовок) скважины; 2 – электродвигатель; 3 – задвижка; 4 – расходомер; 5 – трубопровод с задвижкой для отвода воды при прокачке скважины; 6 – вантуз; 7 – кран для отбора проб воды; 8 – трубопровод с вентилем для заливки насоса; 9 – обратный клапан; 10 – скобы ходовые; 11 – битумная изоляция; 12 – днище; 13 – приямок; 14 – щит управления; 15 – сетчатый фильтр; 16 – насос; 17 – соединительная муфта; 18 – эксплуатационная колонна труб; 19 – манометр; 20 – электрокабель;

Шахтные колодцы

Шахтные колодцы, в отличие от скважин, представляют собой вертикальные выработки с большими размерами поперечного сечения (1 – 3 м) и относительно небольшой глубиной (до 30 м). Применяются шахтные колодцы чаще всего для забора воды из безнапорных водоносных пластов в системах водоснабжения небольшой производительности.

 

 

Рис. 1.2.20. Шахтный колодец

 

1 – отмостка; 2 – вентиляционная труба; 3 – глиняный замок; 4 – железобетонные кольца (в зоне приема воды с вставками из пористого бетона); 5 – отстойник-накопитель (зумпф); 6 – водоносный грунт; 7 – водоупорный грунт

 

Шахтный колодец состоит из водоприемной части, ствола и надземной части (оголовка). Часто для создания запаса воды и ее отстаивания внизу шахтного колодца устраивают отстойную часть (зумпф), глубина которой может достигать 10 м. Оголовок должен возвышаться над поверхностью земли не меньше чем на 0, 8 м и закрываться крышкой. Шахтный колодец оборудуют вентиляционной трубой, которую выводят выше поверхности земли не меньше чем на 2 м.

Для предохранения воды от загрязнений вокруг колодца устраивают глиняный замок глубиной 1, 5 – 2 м, шириной 0, 5 м, закрытый сверху отмосткой.

Наибольшее распространение получили колодцы, выполняемые из сборных железобетонных колец диаметром 1 м при помощи агрегатов КШК.

В зависимости от гидрогеологических условий и глубины шахтного колодца забор воды устраивают только в его стенах, только в дне или в стенах и дне.

При расположении водоприемной части в песчаных грунтах на дне колодца необходимо предусматривать обратный песчано-гравийный фильтр или фильтр из пористого бетона, а в стенках водоприемной части колодцев – фильтры из пористого бетона.

 

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: