Памфилова И. В. Со- жинов. Порядин А. Ф. П 60 Устройство и эксплуатация водозаборов

При устройстве водозаборов для хозяйственно-пить­евого водоснабжения обычно решают две задачи: обес­печение бесперебойного отбора воды и потребного ее качества. Большое практическое значение здесь имеет создание условий для высокого качества воды на водоза­боре, и, следовательно, возникает необходимость глубо­кого анализа режима наносов (мутности) воды в источ­никах. Как известно, большая часть твердого стока рек проходит во время половодья и паводков. Ха­рактерным, особенно для равнинных рек, является опе­режение во времени нарастания расхода наносов R_u по сравнению с расходом воды Q_p. На рис. 3 приведен гра­фик функции R_H = f(Qp) для Оби у Салехарда. Как вид­но по хронологическому графику, в начале паводка (в мае) устанавливается прямая пропорциональная зависимость между rh и Q_p с более интенсивным ростом расхода наносов (dQ_p/dt>Q; dR_H/dt>0), затем (в июне) с увеличением стока воды расход взвешенных наносов почти не изменяется (dQ_p/dt>Q; dR_H/dt = consi); в по­следующем (в июле) при относительно устойчивом стоке воды расход наносов резко уменьшается (dQ_p/dt&const; dRn/dt<Q). На спаде паводка расход воды уменьшается значительно быстрее, чем расход наносов (dQ_p/dt<Q; dR_H/dt<0).



Рис. 4. Распределение мутности по глубине реки в бытовом створе

а — насыщенность наносами придон­ного слоя; б — уменьшение насы­щенности по глубине; в — равнове­ликая насыщенность



Рис. 5. Ледотермические процессы в нижнем бьефе

а — номера участков; б — образование ледяного покрова; в — изменение сред­ней температуры воды по длине; г — распределение температуры воды по. глубине

Для крупных рек характерно то, что в фазе подъема половодья расход насосов увеличивается в основном за счет мелкозернистых фракций (d<0,05 мм), поступаю­щих с ближайших участков водосбора при интенсивном снеготаянии. На пике половодья, когда максимально ин­тенсифицируются руслоформирующие процессы, в соста­ве взвешенных наносов преобладают частицы с d>0,05 мм. На малых реках весенний паводковый сток формируется за счет единовременного снеготаяния на всей площади водосбора, в результате чего происходит совпадение во времени расхода наносов с пиком поло­водья. Описанная связь режима наносов не остается не­изменной из года в год, она не является одинаковой и для различных участков крупных рек. Тем не менее зная общую закономерность стока наносов, можно более обоснованно принять тип водоприемника, выбрать место его расположения, определить наилучший режим отбо­ра воды и, что особенно важно, оценить технологические особенности ее очистки.

Большой практический интерес, в частности, для ре­шения задачи высотного расположения водоприемника и очистки воды представляет также установление законо­мерности изменения мутности по глубине речного пото­ка. Приведенные на рис. 4 эпюры относительной мутно­сти воды (p_i/p_сp) по глубине (у/Н) при скорости потока v_a (по данным Гидропроекта) являются наиболее характерными. Чаще всего реки нашей страны соответст­вуют закономерности а, при которой большая часть взвешенных наносов транспортируется в придонном слое и, следовательно, водоприемные отверстия должны быть расположены как можно выше от дна реки. Тип в соот­ветствует рекам с очень мелкими наносами (d=0,05.., 0,01 мм) и с заиленным руслом. Высотное расположение водоприемника в этом случае не оказывает существенно­го влияния на качество забираемой воды. Тип б (про­межуточный) соответствует рекам, русла которых сло­жены крупнозернистыми аллювиальными отложениями и которые транспортируют в основном мелкодисперсные наносы (d<0,05 мм).

Основные фазы ледового режима рек (замерзание, ледостав и вскрытие) на разных реках имеют различ­ную продолжительность, степень проявления и воздейст­вия на водозаборные сооружения. По характеру ледово­го режима различают 12 типов крупных рек: Енисейский, Ленский, Байкальский и др. Поэтому, зная тип источни­ка, можно оценить характер шуголедовых процессов и условия забора воды. Однако в каждом конкретном слу­чае проектирования и эксплуатации водозаборов надо проводить натурные наблюдения.

Большую специфику имеют шуголедовые процессы в нижних бьефах плотин. На основе исследований ВНИИГ [34] здесь выделяют три вида ледотермического режима и соответственно этим режимам нижний бьеф разделя­ют по длине на 5, 6 или 10 участков (рис. 5) с характер­ными для них процессами и закономерностями измене­ния температуры воды. Как видно, наиболее опасной для работы водозаборов является зона, охватываемая участ­ками 6 и 7.