Водоприемники оросительных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Красноярский Государственный аграрный университет

«Институт землеустройства, кадастров и природообустройства»

Кафедра «Природообустройства»

Курсовая работа

Водоприемники оросительных систем

Студент:

Константинова Е.С.

Курс/группа: 4 курс/З-32-19О

20.03.02 «Природообустройство и водопользование»

Руководитель:

к. г. н., доцент, Иванова О.И.

Красноярск 2023 г.



Содержание

Введение

1. Водоприемные сооружения

1.1 Конструкция водоприемника

2. Типы водоприемных оголовок

2.1 Водоприемники руслового типа

3. Устройства и применение водоприемных оголовок

3.1 Регулирование водоприемника

Заключение

Список используемой литературы



Введение

водоприемник оросительный захват вода

Водоприемник (водоприемный оголовок) представляет собой гидротехническое сооружение, располагаемое в водоеме (водотоке) и предназначающееся для приема речной воды и защиты от повреждений или укрепления концов трубопроводов в русле.

На выбор типа и конструкции руслового оголовка влияет необходимая категория надежности водоподачи, сложность природных условий отбора воды, назначение водотока (судоходство, лесосплав).

Водоприемники - сооружения, предназначаемые для захвата воды из открытых источников. Водоприемники на реке располагают в наименее загрязненной части ее, вдали от заселенных мест. Выше водоприемника река должна быть также предохранена от загрязнения поселениями, фабриками и предприятиями; местность в районе реки и ее притоков выше водоприемника составляет так называемую санитарную охранную зону. Водоприемники устраивают в самом глубоком месте реки, у стрежня. При размываемом русле реки берега реки выше водоприемника укрепляют, и сечение реки суживают путем устройства против водоприемника полузапруд для воспрепятствования отложению у водоприемника наносов песка, могущих занести его отверстия.

Цель работы заключается в изучении водоприемников оросительной системы: общие сведения об конструкции водоприемников, устройства и применение водоприемных оголовок, регулирование водоприемников.

Для этого выполнить следующие задачи:

1. Собрать литературу по исследуемому объекту.

2. Изучить конструкцию и устройство водоприемников.

3. Изучить типы водоприемников.



1. Водоприемные сооружения

Водоприемные сооружения используются для забора воды из рек, озер и водохранилищ. В последнем случае водоприемники часто возводят в качестве неотъемлемой части плотины. К типичным водоприемным сооружениям относятся водозаборные башни, затопленные водоприемные оголовки и водоприемники берегового типа. Их основные функции заключаются в заборе воды самого высшего качества из данного источника и в защите трубопроводов и насосов от повреждения и засорения в результате действия волн, льда, паводков, плавающих или погруженных наносов. Водозаборные башни обычно устанавливают на озерах и водохранилищах с изменяющимся горизонтом воды или с изменяющимся по глубине качеством воды. Впускные окна, устроенные на различных глубинах, позволяют в любое время года забирать воду наиболее высокого качества. Например, в эвтрофицированном озере летом поверхностный слой воды нагревается и стимулирует быстрый рост водорослей, в то время как вода вблизи дна лишена растворенного кислорода, что обусловливает ее неприятный вкус и запах. В зимнее время, наоборот, слои воды, находящиеся непосредственно под ледовым покровом, могут иметь самое высокое качество. Преимущество подводных впускных окон заключается также в том, что они позволяют забирать воду, не содержащую льда и плавающего мусора. В искусственных водохранилищах во время весеннего стока наблюдаются подводные течения, переносящие большое количество наносов, что делает нежелательным забор воды из нижних слоев. Следовательно, наиболее высокое качество воды будет получено при заборе воды через верхние впускные окна.[2]

1.1 Конструкция водоприемника

Конструкция водоприемников на реках крайне разнообразна и зависит от характера реки, ее берегов, дна и климатических условий. Наиболее простым типом водоприемник устроен в виде трубы диаметром в 1 м, расположенной на 1 м выше дна реки с загибом конца вдоль ее течения. Вода из трубы поступает в колодец в береге, откуда и всасывается насосами станции.

Рис. 1. Водоприемник простого типа

Вместо трубы река соединяется со всасывающим колодцем каменной или деревянной галереей. Иногда для грубой очистки воды конец этой галереи снабжают фильтром из гравия, помещенного внутри свайного заграждения, обсыпанного камнем. При переменном уровне воды в реке приемник устраивают в виде трубы, подвешенной на поплавке и соединенной с неподвижной частью шаровым шарниром.

При крупных водопроводах устраивается башня с окнами на разных уровнях.

Основанием ему служит кессон, площадью 230 м², на котором возведены каменные стены приемника. Приемник разделен на две самостоятельные половины, что позволяет производить его чистку без остановки действия водоприемника. Приемник сообщается с рекой двумя расположенными один над другим рядами окон. В меженный период вода поступает через нижние окна, в период паводка - через верхние окна. Окна снабжены решетками для преграждения доступа с реки крупных плавающих предметов. Решетки у окон сделаны подвижными и поднимаются системой кранов для их очистки. В верхней части водоприемника устроены механизмы для открывания шиберов отверстий и поднимания сеток и поставлены краны на случай ремонта.

В колодец приемника опущены всасывающие трубы насосов диаметрами 1000 мм и 1200 мм. Для предохранения от заноса приемников песком и донным льдом устраивают особые бассейны, соединенные с рекой каналами и служащие также отстойниками. В эти бассейны опускают всасывающие трубы. Хорошим водоприемным бассейном является траншея со шпунтовыми стенками, которая устроена в береге реки параллельно ее течению. На рисунке 2 показана схема устройства водоприемника с каналом: а - закрытый канал, б - грубая решетка, в - промывная труба, г - всасывающие трубы, д - насосная станция, е - осадок.[2]

Рис. 2. Схема устройства водоприемника с каналом

Значительные размеры сечения траншеи дают возможность оседать взвешенным частицам, решетка же препятствует попаданию в водоприемник крупных плавающих частей. Другой тип приемника приведен на рисунке 3, где а - каменная плотина, б - прорез, перехватывающий часть потока, в - подвод к насосной станции. Приемные трубы делают чугунные, с достаточно большим сечением для уменьшения потери напора.

Рис. 3. Другой тип приемника

Водоприемники на озере устраивают в наименее загрязненном месте его, возможно дальше от берега. Водоприемные отверстия располагают на разной глубине в зависимости от низшего уровня воды в озере и с учетом толщины льда. Всасывающие отверстия трубы д. б. на расстоянии до 600 м от берега и на глубине не менее 6--10 м; д. б. учтено и действие волн (на глубине больше 12 м влияние волн незначительно).[4]



2. Типы водоприемных оголовок

Водоприемные оголовки классифицируются в зависимости от различных условий на несколько типов.

В зависимости от способа водоотвода водоприемники бывают:

- поверхностные

- глубинные

- донные

- инфильтрационные

- фильтрующие

- комбинированные

Относительно положения к верхнему уровню воды оголовки могут быть:

- затопленные

- затопленные при высоких уровнях воды

- незатопляемые (крибы)

Наиболее высокую степень надежности имеют незатопляемые оголовки, ввиду постоянной доступности для обслуживания, однако их стоимость значительно выше, чем затопленных оголовков. Особенно дорогими являются русловые незатопляемые оголовки, так как они применяются в сложных условиях и должны выдерживать нагрузки от ледового покрова и ледохода. Затопляемые оголовки относительно более дешевы, они не мешают движению водного транспорта и лесосплаву, не подвержены воздействию динамического и статистического давления льда, но практически не имеют доступа для обслуживания определенные периоды времени.[5]



2.1 Водоприемники руслового типа

Русловые водозаборные сооружения устраивают на водоемах с пологими берегами, имеющих недостаточную глубину для размещения водоприемника у берега. Водоприемник (или оголовок) - это часть водозаборного сооружения, служащая для непосредственного приема воды из водоема, водотока или подземного водоисточника. Водоприемник выносят в водоем, где глубина источника соответствует требованиям устройства водоприемника, и соединяют его с береговым колодцем самотечными трубопроводами.[2]

В зависимости от рельефа берега, производительности и колебания уровня воды в источнике береговой колодец может быть объединен с насосной станцией I подъема или выполнен в отдельно стоящем здании. Русловые водозаборные сооружения также бывают двух типов: раздельные (рис. 4) или совмещенные с насосной станцией.

Рис. 4. Русловой водозабор раздельного типа: 1 - затопленный водоприемник (оголовок); 2 - самотечные водоводы; 3 - береговой колодец; 4 - всасывающие трубопроводы: 5 - насосная станция; 6 - камера переключения; 7 - водовод промывной воды[6]

Самотечные (или самотечно-сифонные) водоводы соединяют оголовок с береговым колодцем, как правило, они выполняются из стальных труб. Расчетная скорость движения воды в самотечных водоводах - 0,7...1,5 м/с. Прокладывают их ниже минимального уровня воды в водоеме. Самотечные водоводы соединяют оголовок с береговым колодцем и укладываются в плане и в вертикальной плоскости без резких поворотов с прямым или обратным уклоном не менее 0,001. Траншея, в которой уложены трубопроводы, сверху должна быть укреплена каменной наброской. Самотечный трубопровод вводится в береговой колодец через сальниковое устройство. Расстояние от низа трубы до дна колодца принимается равным 1,5...2 м.

Береговой колодец (см. рис. 4) предназначен для размещения в нем запорно-регулирующей арматуры самотечных линий, сеток и воронок всасывающих трубопроводов. Береговой колодец желательно располагать вне зоны затопления на 1...2 м или с устройством подсыпных дамб.

Входные воронки всасывающих трубопроводов должны располагаться на глубине не менее 0,5...1 м ниже минимального уровня воды; от дна резервуара их располагают на расстоянии 0,8 DB, расстояние от стен назначают не менее величины диаметра трубопровода.[3]

Тип и конструкции руслового оголовка принимаются в зависимости от требуемой категории надежности водо- подачи, сложности природных условий забора воды, назначения водотока (судоходство, лесосплав) и других местных условий. Наибольшее распространение получили затопленные водоприемники. Они наиболее дешевы, менее трудоемки при строительстве. В то же время невозможность осмотра и очистки сороудерживающих решеток водоприемных отверстий при паводке, ледоходе, шугоходе делает их менее надежными в отношении обеспечения бесперебойности подачи воды потребителю.



Рис. 5. Затопленный водоприемник типа "косое колено": 1 - сороудерживающая решетка; 2 - самотечный водовод; 3 - плита-опора

Низ водоприемных отверстий должен быть расположен не менее чем на 0,5 м выше дна водоема, не менее чем на 0,3 м ниже минимального расчетного уровня воды, верх водоприемных отверстий - не менее 0,6 м от нижней кромки льда. Требования рыбозащиты определяют размеры водоприемных отверстий в соответствии со средней допустимой скоростью воды в отверстиях сороудерживающих решеток. Водоприемные отверстия следует располагать так, чтобы в них практически не попадали донные насосы, шуга и сор, плывущие в разных слоях потока, а также рыба. Лобовой прием воды является благоприятным в гидравлическом отношении, однако сор и шуга, прилипающие к решетке, трудно удаляются, так как они прижимаются к решетке динамическим давлением потока. При боковом или потолочном приеме воды сор и шуга, закупоривающие решетки, постепенно смываются потоком при прекращении отбора воды. Облегчается смыв сора с решеток обратным током воды.[3]

Затопленные водоприемники обычно изготовляют на берегу на стапелях, затем спускают на воду и в плавучем состоянии доставляют к месту установки. Затопленный водоприемник малой производительности наиболее просто осуществляется в виде "косого колена" самотечного трубопровода (рис. 5). Положение водоприемника фиксируют с помощью стальной опорной плиты, укрепленной на железобетонной опорной плите. Поступление воды в него происходит против течения в реке, что способствует меньшему завлечению сора и других взвесей из потока и более легкому удалению их при промывке обратным током воды. На судоходных и лесосплавных реках водоприемники выполняют из железобетона (рис. 6).

Рис. 6. Затопленный железобетонный водоприемник с боковым приемом воды: 1,2 - минимальный зимний и летний уровни; 3 - лед; 4 - загрузка галечником или тощим бетоном

Двухсекционный водоприемник с двусторонним приемом воды (рис. 7) имеет удобообтекаемую форму. Понтон выполнен сварным из стали. Самотечные водоводы пропущены через понтон и заглушены с внешней стороны. Их можно снимать при необходимости очистки самотечных трубопроводов.

Рис. 7. Затопленный водоприемник стальной с двусторонним приемом воды: 1 - водоприемное отверстие; 2 - стальной корпус; 3 - заглушка; 4 - самотечные водоводы



Водоприемные раструбы выполнены изогнутыми косыми, что позволяет увеличить водоприемные отверстия. Изгиб раструбов исключает поперечное протекание воды через противоположные отверстия водоприемника.

Конструкции водоприемных устройств весьма разнообразны и зависят от количества забираемой воды, гидрогеологических и ледовых условий, при этом все они должны отвечать требованиям рыбозащиты. Существует три типа оголовков: затопленные (наиболее широкое распространение для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения), затапливаемые высокими водами (обслуживаются с берега в межень, при этом в паводок недоступны для профилактики), незатаиливаемые (для повышения надежности крупных водозаборов, характеризуются высокими инвестиционными затратами).[4]



3. Устройства и применение водоприемных оголовок

Затопленные водоприемники, как правило, изготавливаются на берегу, а затем спускаются на воду и в плавучем состоянии доставляются к месту установки. Положение водоприемника фиксируются стальной опорой плиты, закрепленной на железобетонной опорной плите.

Прием воды происходит против речного течения для уменьшения завлечения плавающего сора и наносов из потока и улучшения их удаления при обратной промывке.

На судоходных и лесосплавных реках над оголовком устанавливаются освещаемые ночью сигнальные бакены. На малых реках, не пригодных для лесосплава и судоходства и характеризующимися относительно легкими природными условиями, если производительность водозабора (водозаборных сооружений) небольшая - применяют простейшие свайные раструбные оголовки, а при низкой производительности - незащищенные трубчатые или тарельчатые оголовки.

На реках, характеризующихся относительно малыми глубинами, в средних природных условиях используют ряжевые оголовки с боковым приемом воды и производительностью менее 1 куб. м/с, а при наличии тяжелых шуголедовых условий - фильтрующие ряжевые оголовки.[5]

В легких и средних природных условиях наиболее целесообразно применение на реках железобетонных раструбных оголовков с боковым приемом воды и производительностью до 1 куб. м/с или железобетонных двухсекционных с вихревыми камерами при необходимости большей производительности. Оголовки с трубчатой вихревой камерой используются на реках со средними и тяжелыми природными условиями отбора воды с малой и средней производительностью водозабов.

Массивные тяжелые бетонные и железобетонные оголовки, сборные и монолитные рекомендуются к применению на судоходных или лесосплавных реках при значительных скоростях течения и любой производительности.

Простые и комбинированные фильтрующие оголовки применяются при малых глубинах рек, значительных донных и взвешенных наносах в чрезвычайно тяжелых природных условиях при любой производительности водозаборов.

По устройству затопляемые водоприемные оголовки сходны с постоянно затопленными, но в условиях минимальных и меженных уровней воды верх оголовков выступает над поверхностью, что упрощает их эксплуатацию. Однако они плохо вписываются в русло реки и осложняют судоходство и лесосплав, приводят к резким изменениям гидравлического режима ре и потому в системах питьевого водоснабжения применяются очень редко.

Незатопляемые оголовки имеют наибольшую надежность приема воды и бесперебойной ее подачи в эксплуатации, но сложны при строительстве и имеют высокую стоимость. Верх незатопляемого оголовка-колодца необходимо располагать минимум на полметра выше самого высокого уровня воды. Водоприемные окна размещают в несколько ярусов.

3.1 Регулирование водоприемника

Водоприемниками служат реки, озера, водохранилища, балки, овраги. Их назначение - принимать воду с осушаемой территории и обеспечивать надежную работу осушительной сети.

Недостаточная пропускная способность водоприемника может создать подпор воды во всей осушительной системе и тем самым замедлить сброс воды с осушаемой территории.

При осушении торфяных месторождений в качестве водоприемника используются небольшие реки и крупные ручьи.

Основные требования, предъявляемые к водоприемникам:

горизонты воды в водоприемнике не должны создавать подпора и подтопления впадающих в водоприемник магистрального канала и осушительной сети;

водоприемник должен иметь равномерное движение воды по всей длине;

водоприемник должен иметь пропускную способность, обеспечивающую своевременный отвод избыточных вод с осушаемой территории;

при пропуске паводков нельзя допускать отложений крупных пылеватых и песчаных наносов, для чего водоприемник должен иметь соответствующие во время прохождения паводка скорости и горизонты воды в нем;

водоприемник должен иметь устойчивое русло и прочные берега.

Основные причины неудовлетворительной работы рек-водоприемников являются:

извилистость рек и связанное с этим зарастание русла и засорение его наносами и другими посторонними предметами;

недостаточные размеры русла, подпоры воды, создаваемые искусственными сооружениями, высокое расположение водоприемников по отношению к осушаемой территории.

Если водоприемник не обеспечивает своевременный отвод избыточных вод с осушаемой территории, проводят мероприятия по его регулированию:

понижают горизонт воды увеличением пропускной способности водоприемника, устройством сбросных сооружений или регулированием стока на водосборе;

регулируют паводковый режим устройством водохранилищ, позволяющих перераспределять сток во времени;

выправляют русло реки;

В случае нецелесообразности регулирования водоприемника по технико-экономическим показателям или по условиям охраны природы, применяют осушение с механическим водоподъемом.

Основные виды работ по регулированию водоприемников:

спрямление русла;

расчистка и углубление русла водоприемника;

выправительные работы в русле.

Спрямление русла уменьшает его общую длину и шероховатость, потери напора, увеличивает гидравлический уклон i = (Д1 - Д2)/L за счет уменьшения длины L и скорость течения воды.

Спрямляют русло на участках реки с недостаточными уклонами и скоростями, при которых оно зарастает и заиляется (скорость течения воды меньше 0,3ч0,4 м/с)

Расчистка и углубление русла водоприемника позволяет снизить горизонты воды в водоприемнике и ликвидировать подпоры впадающей в него осушительной сети. Расчистка русла от растительности увеличивает его пропускную способность. Хорошим содержанием водоприемника достигается увеличение его пропускной способности примерно на 30%. Только прочисткой русла уровень воды в водоприемнике может быть снижен на 30ч40 см.[4]

Выправительные работы в русле выполняют для придания руслу правильной формы, создания и поддержания одинаковой ширины русла: в нем устраивают струенаправляющие дамбы, запруды и полузапруды для выправления динамической оси потока, а также водостеснительные сооружения, суживающие расширенные участки русла.

При регулировании водоприемников основная форма русла - параболическая; параметры параболы устанавливают с учетом угла естественного откоса грунтов.

Определение пропускной способности русла водоприемника в естественном состоянии можно выполнить по формуле равномерного движения

Qp = щcp Ccp ,

где щcp, Ccp, Rcp - площадь поперечного сечения, коэффициент сопротивления (Шези) и гидравлический радиус для осредненного поперечного сечения на рассматриваемом участке реки

щcp = ц Вср Нcp,

где ц = 0,667 для параболического русла и ц = 0,775 для полуэллипса.

Разгрузка водоприемника производится путем перехвата всех притоков, впадающих в реку в пределах осушаемого торфяного месторождения или отводом части расхода водоприемника в периоды паводка особым (параллельным) руслом.[3]



Заключение

Водоприемники - это реки, озера, балки, реже моря, водохранилища или подземные хорошо проницаемые слои грунта, способные отвести избыточные воды с осушаемой территории. От режима водоприемника зависит эффективность действия осушительной сети. Основные требования к водоприемнику заключаются в следующем:

* уровни воды в нем не должны создавать подпора и подтопления впадающих в водоприемник магистральных каналов;

* в водоприемник должен иметь пропускную способность, обеспечивающую своевременный отвод избыточных вод с осушаемой территории в критические периоды;

* при пропуске паводков нельзя допускать отложения крупных пылеватых и песчаных наносов, для чего водоприемник должен иметь соответствующие (во время прохождения паводка) скорости и уровни воды;

* водоприемник должен иметь устойчивое русло и прочные берега.

Основные причины неудовлетворительной работы рек-водоприемников: извилистость рек и связанное с этим уменьшение уклона, зарастание русла и засорение его наносами и различными предметами, недостаточные размеры русла, подпоры воды, создаваемые искусственными сооружениями, высокое расположение относительно осушаемой территории.

Если водоприемник не обеспечивает отвод избыточных вод с осушаемой территории, то его регулируют:

1) понижают уровень воды путем увеличения пропускной способности водоприемника, устройства сбросных сооружений;

2) регулируют паводковый режим, устраивая водохранилища, перераспределяющие сток во времени; выправляют русло.

В случае нецелесообразности регулирования водоприемника по технико-экономическим показателям применяют осушение с механическим водоподъемом.

Список используемой литературы

1. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод. - М.: Стройиздат, 1990.

2. СНиП 2.04.02 - 84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: 1985.

3. Тугай А.М. Водоснабжение. Водозаборные сооружения.

4. Водоприемные сооружения. Виды водоприемных оголовков: https://dc-region.ru/vodopriyemnyye-sooruzheniya-vidy-vodopriyemnykh-ogolovkov.

5. Водоприемники и их регулирование: https://studfile.net/preview/9357792/page:26/.

6. Водоприемники:https://azbukametalla.ru/entsiklopediya/v/vodopriemniki.html.

Размещено на Allbest.ru

...