способ возведения подруслового фильтрирующего водозабора комбинированной конструкции

Формула изобретения

1. Способ возведения подруслового фильтрующего водозабора, включающий водосборную галерею, отличающийся тем, что поверху водосборной галереи устраивают фильтрующий водоприемник, изготавливаемый из металлической решетки и уложенных поверху нее в два плотных ряда фильтрующих гибких тюфяков, которые выполняют из легких фашин, завернутых в геосетку, при этом первый ряд тюфяков укладывают вдоль продольной оси галереи, а второй ряд - поперек галереи и по направлению руслового потока, а также с уклоном, большим уклона русла реки.

2. Способ п.1, отличающийся тем, что перед водоприемной галереей под руслом реки с одной его стороны и по направлению потока устраивают дополнительный трубчатый водоприемник, который выполняют из перфорированных труб и уложенных вокруг них аналогичных гибких тюфяков, при этом устьевая часть трубчатого водоприемника с уклоном входит в водосборную галерею на уровне уреза воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к водозаборным сооружениям, возводимым для забора воды на участках рек со сложными гидрологическими условиями.

Известен фильтрующий придонный русловой водоприемник с вихревыми камерами [1], содержащий водоприемные отверстия, фильтрующие кассеты и самотечные трубы. Основными недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и низкая эффективность работы.

Известны также и подрусловые водоприемники, которые даются в этом же источнике [1]. Конструктивно такие водоприемники возводят в виде дрен, галерей, лучевого водозабора и т.п. (рекомендуются для забора воды из периодически промерзающих водотоков, или для забора воды на горных участках рек с периодическим отсутствием поверхностного стока). Основными недостатками данных водоприемников являются низкая эффективность и надежность работы, а также сложность их использования на равнинных и предгорных участках рек.

Цель изобретения - повышения эффективности и надежности работы подруслового водозабора в условиях горных, предгорных и равнинных участков рек.

Указанная цель достигается тем, что в способе возведения подруслового фильтрующего водозабора, включающего водосборную галерею, поверху водосборной галереи устраивают фильтрующий водоприемник, изготавливаемый из металлической решетки и уложенных сверху нее в два плотных ряда фильтрующих гибких тюфяков, которые выполняют из легких фашин, завернутых в геосетку, при этом первый ряд тюфяков укладывают вдоль продольной оси галереи, а второй ряд - поперек галереи и по направлению руслового потока, а также с уклоном, большим уклона русла реки. Перед водоприемной галереей под руслом реки с одной его стороны и по направлению потока устраивают дополнительный трубчатый водоприемник, который выполняют из перфорированных труб и уложенных вокруг них аналогичных гибких тюфяков, при этом устьевая часть трубчатого водоприемника с уклоном входит в водосборную галерею на уровне уреза воды.

На фиг.1 показано сечение сооружения по продольной оси водосборной галереи; на фиг.2 - участок водозабора в плане; на фиг.3 - поперечное сечение сооружения по оси трубчатого водоприемника; на фиг.4 - гибкий тюфяк из легких фашин; на фиг.5 - фрагмент перфорированной трубы с ребрами жесткости.

Подрусловый фильтрующий водозабор состоит из водосборной галереи 1 и водоприемника, выполненного из металлической решетки 2 и гибких тюфяков 3, уложенных в два ряда поверху решетки. В первый ряд 4 гибкие тюфяки 3 плотно уложены по всей ширине галереи и по направлению ее продольной оси, а второй ряд 5 - поперек галереи и по направлению поверхностного потока воды. При этом второй ряд 5 тюфяков уложен с уклоном и большей длиной, перекрывающей ширину водосборной галереи 1 с двух сторон. В верхнем бьефе перед водоприемными тюфяками 3 предусмотрен направляющий порог 6. На глубине под порогом 6 по направлению русла устроен трубчатый водоприемник 7, концевая часть которого с уклоном входит в водосборную галерею 1 на уровне уреза воды. Трубчатый водоприемник состоит из перфорированных труб 8, гибких тюфяков 3 и жестких ребер 9. В конце водосборной галереи устроен отводящий канал 10.

Способ возведения подруслового фильтрующего водозабора комбинированной конструкции осуществляется и работает следующим образом.

Вначале выбирается место строительства водозабора и осуществляется привязка основных элементов сооружения. Также заранее заготавливается необходимый объем сухого камыша, из него изготавливают легкие фашины и из них выполняют гибкие тюфяки 3 в необходимом количестве. После выполняются работы по отводу реки от места строительства. Затем разрабатывают котлован под водосборную галерею 1 и траншею под трубчатый водоприемник 7, и планируют земляные их основания. Сначала строится водосборная галерея 1 из монолитного бетона или железобетона, а после этого сразу строится трубчатый водоприемник 7. Для этого вначале по уклону укладываются (заранее подготовленные) перфорированные трубы 8 с ребрами жесткости 9, вокруг которых продольными и плотными рядами укладывают гибкие тюфяки 3 до уровня жестких ребер 9. Вокруг труб 8 с гибкими тюфяками 3 обтягивается габионная сетка по всей их длине до водосборной галереи 1. После чего над водосборной галереей возводится водоприемник из металлической решетки 2 и гибких тюфяков 3, укладываемых в два ряда. Первый ряд 4 тюфяков 3 укладывается над решеткой 2 по направлению продольной оси, а второй ряд 5 - поперек галереи и по направлению потока воды, и с уклоном i=0,05....0,1, большим, чем уклон русла реки. Вместе с тем, длина тюфяков 3 второго ряда 5 должна перекрывать ширину галереи с двух сторон. Далее засыпается местным грунтом котлован вокруг галереи 1 и траншея с трубчатым водоприемником 7. Основные нагрузки на трубчатый водоприемник от вышележащего грунта воспринимают ребра жесткости 9 через габионную сетку, обтянутую вокруг водоприемника 7. Сверху трубчатого водоприемника и перед поверхностным водоприемником галереи 1 устраивается направляющий порог 6 с целью отклонения крупных (влекомых) наносов в сторону основного русла реки. И в конце строится отводящий канал 10 с плотным сопряжением по отметкам с водосборной галереей 1 так, чтобы вода из галереи 1 самотеком (без образования подпора) поступала в канал.

Работает подрусловой фильтрирующий водозабор комбинированной конструкции следующим образом. В период половодий основной водный поток свободно протекает сверху водоприемника галереи, а часть воды под действием напора проходит через гибкие тюфяки верхнего 5 и нижнего 4 рядов в водосборную галерею 1, так как легкие фашины из камыша, из которого сделаны гибкие тюфяки, обладают хорошими дренирующими свойствами. При этом одновременно происходит и очистка воды от взвешенных частиц, гибкие тюфяки 3 водоприемника работают и как дренажи, и как фильтры. Из-за высокого уклона верхнего ряда 5 тюфяков водоприемника наносы, которые туда попадают с потоком воды, большая часть не задерживается, уносится и смывается водой, только небольшая часть наносов проникает в фашины гибких тюфяков (в основном взвешенные наносы). Через определенное время паводкового периода реки мутный поток воды может привести к забивке (засорению) взвешенными наносами легких фашин верхнего ряда 5 тюфяков 3. В результате эффективность работы водоприемника (пропускная способность) может уменьшиться в два раза и более. Поэтому через 10-15 дней работы водоприемника в условиях мутного потока воды, необходимо заменить верхний ряд 5 тюфяков новыми тюфяками. Затем снятые тюфяки 3 можно под действием напорной струи потока воды промыть и очистить от наносов, чтобы их повторно можно было использовать. Для обеспечения эффективной работы водоприемника в запасе должно быть достаточное количество гибких тюфяков 3 для их неоднократного использования. Сухой и созревший камыш из чего сделаны легкие фашины и тюфяки, является достаточно прочным и надежным материалом, который работает в условиях водной среды до 12-15 лет и более без разложения. В связи с чем, гибкие тюфяки 3 могут быть использованы сотни раз и более, партиями заменяя их по мере засорения новыми очищенными. А что касается трубчатого водоприемника, то он находится относительно глубоко под землей, куда поступает только грунтовая вода. Поэтому он будет работать без замены фильтрующих гибких тюфяков 12 лет и более. Через 10-12 лет необходимо будет заменить полностью фильтрующие тюфяки 3 в трубчатом водоприемнике 7. И в случае полного промерзания реки трубчатый водоприемник позволяет забрать минимально необходимое количество воды из-под русловых грунтовых вод. Основное назначение трубчатого водоприемника - обеспечение поступления воды в водосборную галерею 1 в меженный (осенне-зимний) период. Необходимый минимальный расход трубчатого водоприемника 7 можно регулировать размерами и конструкцией перфорированной трубы 8 (длиной, диаметром и площадью перфорации).

Возводимый предлагаемым способом подрусловой водозабор комбинированной конструкции может быть эффективно использован и на горных, и на предгорных, и на равнинных участках малых рек со сложными гидрологическими и климатическими условиями. Наличие у предлагаемого водозабора двух водоприемников, поверхностного и подземного (трубчатого), повышает надежность его работы и позволяет использовать его для питьевого водоснабжения небольших населенных пунктов, отдельных предприятий и учреждений, частных хозяйств, а также в качестве резервного водозабора, в случае чрезвычайных ситуаций в крупных населенных местах.

Источник информации

1. Справочник проектировщика. Гидротехнические сооружения. / Под редакцией д.т.н., проф. В.П.Недриги. - М.: Стройиздат, 1983. - с.434-435.