Ледостойкое водозаборное сооружение

 

Изобретение относится к речным водозаборным сооружениям и может быть использовано для забора воды из водоемов в условиях Сибири и Крайнего Севера. Сооружение включает фильтрующую каменно-набросную насыпь и водоприемное устройство с перфорированными водоприемными трубчатыми коллекторами. В фильтрующую каменно-набросную насыпь, которая сформирована сразу на всю высоту торцевой отсыпкой из несортированного каменного материала, включающую два яруса: нижний водоприточный, состоящий из крупных фракций, и верхний слабопроницаемый, состоящий из мелкозернистых фракций, уложены в наклонном положении перпендикулярно бровке насыпи водоприемные трубчатые коллекторы с находящимися в них погружными насосами. Концевые перфорированные участки коллекторов заглублены в нижний водоприточный ярус фильтрующей каменно-набросной насыпи, покрытый от засорения защитным слоем песчано-гравийного или геосинтетического материала. На боковые откосы фильтрующей каменно-набросной насыпи в пределах наката волн и навала ледовых полей могут быть установлены противоволновые покрытия, например железобетонные плиты, а для защиты водоотводящих трубчатых коллекторов на гребне насыпи может быть расположен железобетонный капонир. Изобретение уменьшает экономические и строительные затраты, упрощает строительство водозаборного сооружения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области гидротехники, в частности к инженерным средствам водоснабжения, а именно к речным водозаборным сооружениям и может быть использовано для забора воды из поверхностных водоемов в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Известно водозаборное сооружение, включающее фильтрующую каменно-набросную дамбу, возведенную торцевой отсыпкой несортированного каменного материала (горной массы), которая ограждает выделенный участок акватории с характерной глубинно-температурной стратификацией и насосную станцию, централизованно подающую профильтровавшуюся через дамбу воду в систему водообеспечения потребителя (Жиленков В.Н. Опыт разработки фильтрационно-селективного водозабора в системе техводоснабжения Печорской НРЭС. - Электрические станции, 2002, №8, с. 25).

Недостатком аналога является то, что при размещении сооружения на берегу реки с высоким подъемом воды во время весеннего половодья и тяжелым ледовым режимом, фильтрующая дамба должна быть достаточно высокой, чтобы ограждаемый ею участок акватории защитить от проникновения в него льда. Это приведет к увеличению объема каменной наброски в теле ограждающей дамбы и стоимости ее строительства.

Известно фильтрующее водозаборное сооружение, выполненное в виде прибрежной насыпи из отсортированного каменного материала с уложенными внутри нее перфорированными водоприемными трубами, в которые поступает профильтровавшаяся в тело насыпи вода, перетекающая далее по самотечным трубопроводам к насосной станции первого подъема. (Аверкиев А.Г., Макаров И.И., Синотин В.И. Бесплотинные водозаборные сооружения. - Л.О.: Энергия, 1969, с. 107).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа, не позволяющим достичь поставленной нами цели, является то, что в процессе строительства водозаборного сооружения возникают технологические затруднения, когда необходимо осуществлять под водой укладку и стыковку коллекторов и самотечных водоводов, заглубленных в береговой массив, около которого необходимо размещать на той же глубине водоприемник сооружения из более дорогого сортированного по крупности каменного материала.

Предлагаемым изобретением решается задача упрощения технологического обустройства ледостойкого водозаборного сооружения и уменьшение материальных и финансовых затрат при его строительстве.

Для достижения указанного технического результата в ледостойком водозаборном сооружении, содержащем фильтрующую каменно-набросную насыпь и водоприемное устройство с перфорированными водоприемными трубчатыми коллекторами, в фильтрующую каменно-набросную насыпь, которая сформирована сразу на всю высоту торцевой отсыпкой из несортированного каменного материала, включающую два яруса: нижний водоприточный, состоящий из крупных фракций, и верхний слабопроницаемый, состоящий из мелкозернистых фракций, уложены в наклонном положении перпендикулярно бровке насыпи водоприемные трубчатые коллекторы с находящимися в них погружными насосами, при этом концевые перфорированные участки этих коллекторов заглублены в нижний водоприточный ярус фильтрующей каменно-набросной насыпи, покрытый от засорения защитным слоем песчано-гравийного или геосинтетического материала.

Кроме того, заявленное решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно на боковых откосах фильтрующей каменно-набросной насыпи в пределах наката волн и навала ледовых полей установлены противоволновые покрытия, например железобетонные плиты, а для защиты водоотводящих трубчатых коллекторов на гребне этой насыпи расположен железобетонный капонир.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что профильтровавшаяся вода поступает к насосам первого подъема не по открытому каналу или акватории, а непосредственно через нижний водоприточный ярус фильтрующей каменно-набросной насыпи, в котором размещены перехватывающие фильтрационный поток водоприемные трубчатые коллекторы с находящимися в них погружными насосами. При этом водоотводящие коллекторы вместе с арматурой, регулирующей дебит подаваемой воды, защищены снаружи железобетонным капониром, расположенным на гребне фильтрующей каменно-набросной насыпи и способным, благодаря специально подобранному очертанию своих наружных граней, выдержать силовое воздействие ледовых полей.

Предлагаемое ледостойкое водозаборное сооружение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 схематически показано ледостойкое водозаборное сооружение в продольном разрезе. На фиг.2 - поперечный разрез, по сечению А-А. Позициями на чертежах обозначены:

1 - верхний слабопроницаемый ярус фильтрующей каменно-набросной насыпи;

2 - нижний водоприточный ярус фильтрующей каменно-набросной насыпи;

3 - водоприемные трубчатые коллекторы, концевые участки которых имеют перфорацию;

4 - погружные насосы в водоприемных трубчатых коллекторах;

5 - защитный слой из разнозернистого материала на откосах фильтрующей каменно-набросной насыпи;

6 - противоволновое покрытие откоса фильтрующей каменно-набросной насыпи;

7 - железобетонный капонир на гребне фильтрующей каменно-набросной насыпи;

8 - водоотводящие трубчатые коллекторы.

Фильтрующая каменно-набросная насыпь, являющаяся основным конструктивным элементом данного ледостойкого водозаборного сооружения, возводится сразу на всю ее высоту обычными средствами способом торцевой отсыпки в направлении от берега к руслу реки из несортированного каменного материала. Вследствие происходящей при этом сегрегации (фракционирования) материала в этой насыпи формируются два яруса: верхний слабопроницаемый 1, состоящий из мелкозернистых фракций, и нижний водоприточный 2, состоящий исключительно из крупных фракций материала (горной массы).

В процессе формирования фильтрующей каменно-набросной насыпи, непосредственно на промежуточных торцевых естественных ее откосах крутизной от 1:1,3 до 1:1,5, укладывают в наклонном положении перпендикулярно бровке насыпи водоприемные трубчатые коллекторы 3, имеющие перфорацию на концевых участках, находящихся в нижнем водоприточном ярусе 2 данной насыпи. Причем диаметр, количество и взаимное расположение водоприемных трубчатых коллекторов 3 предварительно определяется расчетами или моделированием фильтрационного потока, исходя из заданного дебита ледостойкого водозаборного сооружения, крупности каменного материала в нижнем водоприточном ярусе 2 фильтрующей каменно-набросной насыпи и глубины реки в месте ее расположения, а также выбранного типа погружных насосов 4, размещаемых внутри водоприемных трубчатых коллекторов 3.

Для предотвращения от засорения нижнего водоприточного яруса 2 фильтрующей каменно-набросной насыпи снаружи он покрыт защитным слоем 5 из разнозернистого материала, при наличии которого также происходит частичная очистка воды, фильтрующейся из реки в нижний водоприточный ярус 2.

Кроме того, сверху откосы фильтрующей каменно-набросной насыпи защищены от воздействия волн противоволновыми покрытиями 6, например железобетонными плитами, сочлененными с расположенным на гребне этой насыпи железобетонным капониром 7, в котором находятся начальные участки водоотводящих трубчатых коллекторов 8 с запорной арматурой и регулирующими работу погружных насосов 4 устройствами.

При выходе погружных насосов 4 в рабочий режим внутри фильтрующей каменно-набросной насыпи произойдет понижение уровня воды, в связи с чем возникнет стабильное ее поступление в нижний водоприточный ярус 2 этой насыпи, как со стороны боковых ее граней, так и снизу - из основания (дна реки). При отсутствии противосуффозионной защиты основания, например в виде его покрытия слоем песчано-гравийного или геосинтетическим материалом, допустимый перепад уровней внутри и вне фильтрующей каменно-набросной насыпи определяется по величине выходного градиента напора фильтрационного потока со стороны основания и при наличии в нем мелкозернистых грунтов эта величина не должна превышать единицы.

Вследствие небольших входных скоростей потока, втекающего в каменную наброску, водозабор не засоряется транзитной шугой, появляющейся в реке в предзимний период. Кроме того, каменная призма фильтрующего водозаборного сооружения, благодаря значительной массе, оказывается устойчивой при навале на нее ледовых полей во время весеннего половодья.

Формула изобретения

1. Ледостойкое водозаборное сооружение, включающее фильтрующую каменно-набросную насыпь и водоприемное устройство с перфорированными водоприемными трубчатыми коллекторами, отличающееся тем, что в фильтрующую каменно-набросную насыпь, которая сформирована сразу на всю высоту торцевой отсыпкой из несортированного каменного материала, включающую два яруса: нижний водоприточный, состоящий из крупных фракций, и верхний слабопроницаемый, состоящий из мелкозернистых фракций, уложены в наклонном положении перпендикулярно бровке насыпи водоприемные трубчатые коллекторы с находящимися в них погружными насосами, при этом концевые перфорированные участки этих коллекторов заглублены в нижний водоприточный ярус фильтрующей каменно-набросной насыпи, покрытый от засорения защитным слоем песчано-гравийного или геосинтетического материала.

2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что на боковых откосах фильтрующей каменно-набросной насыпи в пределах наката волн и навала ледовых полей установлены противоволновые покрытия, например железобетонные плиты, а для защиты водоотводящих трубчатых коллекторов на гребне этой насыпи расположен железобетонный капонир.

РИСУНКИ