СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ВОДОЗАБОРОВ ОТ ПОПАДАНИЯ В НИХ ШУГИ И ЛЬДА

В данной статье рассмотрена проблема попадания шуги и льда в водозаборные сооружения. В статье предложены различные методы защиты водозаборов от попадания в них шуги и льда. В зависимости от месторасположения водозабора используется свой метод защиты

С наступлением морозов при малых скоростях движения воды, поверхностный слой вод охлаждается и образуется ледяной покров. При больших скоростях движения воды образование ледяного покрова затруднено. В этом случае ледовому покрову предшествует осенний ледоход, сопровождающийся образованием донного (глубинного) льда. Он образуется в результате переохлаждения воды. При быстром течении переохлажденная вода находится в состоянии турбулентного движения, что приводят к интенсивному теплообмену между поверхностными и придонными слоями. При соприкосновении переохлажденного слоя воды с твердой поверхностью дна реки образуется донный лед, который может достигать толщины 1,5 м.(2)

Образованию донного льда предшествует появление шуги, которая может занимать почти все сечение реки, а это в свою очередь затрудняет работу водозаборных сооружений.

Шуга —рыхлые скопления твѐрдой фазы агрегатного состояния вещества в его жидкой фазе состояния. В зависимости от количества льда шуга сохраняет способность течь как жидкость или теряет эту способность из-за возникновения заторов. При любом количестве шуги в жидкости снижается еѐ текучесть.  Для образования шуги необходимо, чтобы вещество находилось в условиях, которые обеспечивают резкую смену фазового состояния с жидкой фазы на твѐрдую при определѐнной температуре.

Водная шуга обычно формируется в водотоках или водоѐмах при температурах воздуха, близких к замерзанию воды (0 °C), и состоит изо льда.

Различают:

-поверхностную шугу — на поверхности воды;

-глубинную шугу — в толще воды.(3)

Средствами борьбы с ледошуговыми осложнениями на водозаборах являются: правильный выбор местоположения, типа и конструкции водозабора; выпрямление русла реки на участке расположения последнего; изменение динамического состояния потока путем устройства непосредственно у водозабора струенаправляющих дамб и сооружений; обеспечение незначительных скоростей поступления воды в водоприемные отверстия водозабора (0,05—0,1 м/с); установка на дне водотока перед фронтом водозабора перфорированных труб и подача в них сжатого воздуха; сброс теплой воды выше водозабора по течению реки; выпуск пара перед решетками; обогрев элементов, решеток в окнах водоприемника; применение специальных фильтрующих водоприемных оголовков (деревянных, ряжевых, железобетонных); устройство плавучих ограждающих шугоотбойников в виде запаней в сочетании с небольшими скоростями поступления воды в водоприемные отверстия; оборудование водозабора промывными устройствами, позволяющими освобождать самотечные или сифонные водоводы и решетки оголовков от шуги и сора (импульсная или обратная промывка); устройство ковшовых водозаборов.(4)

Для решения данной проблемы предлагаем рассмотреть более подробно несколько способов:

1.Устройство для защиты водозабора от попадания шуги с помощьюобъемной фильтрующей кассеты. Данное устройство представляет собой металлическую прямоугольную контурную раму с пазами на внутренней стороне, в которые плотно установлены водопроницаемые фильтрующие пластмассовые трубы. Рама установлена в направляющую пазовую конструкцию входных окон затопленного водоприемного оголовка водозабора. Водопроницаемые фильтрующие пластмассовые трубы могут размещаться в объемной фильтрующей кассете вертикально.

2.   Обогрев водоприемных решеток.

Хорошим средством борьбы с шугой является обогрев водоприемных решеток электрическим током или паром. При подогреве вода не прилипает к металлическим прутьям решетки и не забивает зазоры между ними, а проходит свободно через эти зазоры. С этой же целью применяют иногда деревянные решетки, так как к деревянным предметам ввиду малой теплопроводности дерева шуга также не прилипает.

3.   Еще одним достаточно надежным общим средством защиты водозаборных сооружений от шуги является обеспечение очень малых скоростей поступления воды в их водоприемные отверстия. При этом чем интенсивнее происходит шугообразование в речной воде, тем меньшей должна быть скорость ее поступления (0,05 - 0,01 м/с). Однако далеко не во всех случаях представляется возможным увеличивать площадь входных отверстий настолько, чтобы достичь указанных скоростей (в частности, при большой производительности водозаборов).

4.Устройство ковшовых водозаборов.

Ковш представляет собой искусственный водоем, вырытый в берег, либо образованный путем устройства земляной дамбы. Течение воды в ковше происходит малыми скоростями, благодаря чему в нем быстрее, чем в реке, образуется ледяной покров, препятствующий образованию донного льда.

Ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми помехами — шугой и глубинным льдом. (5)

Вывод.

По своей специфике каждый из рассмотренных вариантов несомненно имеет большие достоинства. Но перед выбором идеального способа защиты водозабора, желательно провести изыскания местности проектируемого водозабора

Список литературы

1.     Справочное пособие к СНиП-2.04.02-84 .1989г

2.     Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхностных источников/ А.С. Образовский[ и др.] ; под ред. К.А. Михайлова. – М. :Стройиздат, 1976 – 366 с.

3.     Водозаборно-очистные сооружения и устройства: учеб. пособие для вузов / М.Г.Журба[и др.] ; под ред. М.Г. Журбы.-М. : АСТ : Астрель, 2003.-569 с

4.     Водоснабжение и водоотведение : учебник для бакалавров / И.И. Павлинова, В.И.Баженов, И.Г.Губий. - 4-е изд., перераб.и доп.-М: Юрайт, 2013.-472с : ил.-(Бакалавр. Базовый курс)

5.     Водоснабжение : Проектирование систем и сооружений: учеб.пособие для вузов : В 3т.Т 3 / М.Г.Журба, Л.И.Соколов, Ж.М.Говорова; общ. ред. М.Г.Журбы.-М. : АСВ,2010.-408 с