Подрусловой фильтрующий водозабор ковшовой конструкции
UNDER-CHANNEL FILTER WATER INTAKE OF BUCKET STRUCTURE

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к водозаборным сооружениям, используемым для забора воды на горных и предгорных участках рек со сложными геологическими условиями. Известен водозабор, содержащий водоприемные перфорированные трубы, уложенные в слой фильтрующей обсыпки, защитный экран, выполненный из уложенных в ряд с зазором стержней, соединенных с нижней стороны пустотелыми трубами. Внутри пустотелых труб закреплены на дне дополнительные трубы с зазором, которые выполнены из мягкого эластичного материала, имеющего микропоры. Дополнительные трубы пневматически сообщены с полостью для подачи компрессором сжатого воздуха (патент РФ №2254415,кл.Е02В 9/04,2005 - аналог).
Основными недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и необходимость иметь дополнительное устройство для подачи воздуха.
Известен подрусловой фильтрующий водозабор комбинированной конструкции (патент РФ №2518634, кл. Е03В 3/32, 2014 г. - прототип), используемый для забора воды на участках рек со сложными гидрологическими условиями и содержащий водосборный элемент, фильтрующий водоприемник в русле реки трубчатый водоприемник из перфорированный труб.
Основными недостатками водозабора являются низкая устойчивость к размыву, связанная с легкой конструкцией тюфяков, поперечное расположение тюфяков, приводящее к задержке наносов на водозаборе и сложность их использования на горных и предгорных участках рек.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности работы ковшового подруслового фильтрующего водозабора в сложных геологических условиях на горных и предгорных участках рек.
Технический результат достигается тем, что в подрусловом фильтрующем водозаборе, содержащем водосборный элемент и фильтрующий водоприемник в русле реки, согласно изобретению водосборный элемент выполнен в виде ковша прямоугольного сечения и установлен поперек русла реки в месте отсутствия размыва, в котором размещен фильтрующий водоприемник, выполненный из перфорированных труб равной длины, начальный участок которых закреплен железобетонным пригрузом, вокруг труб уложен гравий, поверх которого размещена каменная наброска до уровня дна русла, а внутри труб установлены промывные трубы меньшего диаметра с цилиндрическим насадками, проложенные по центру перфорированных труб, устьевая часть которых входит в камеру водосборного колодца.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано сечение сооружения по оси перфорированной трубы приемного ковша; на фиг. 2 - то же самое в плане; на фиг. 3 - поперечное сечение промывной трубы с цилиндрическими насадками; на фиг. 4 - поперечное сечение гравийного фильтра с каменной наброской.
Подрусловой фильтрующий водозабор ковшовой конструкции состоит водосборного элемента в виде ковша прямоугольной формы 1, устроенным в неразмываемом дне участка русла реки 2 и фильтрующего водоприемника, выполненного из перфорированной трубы 3, вокруг которой уложен гравийный фильтр 4. Внутри перфорированных труб 3 устроены промывные трубы 5 меньшего диаметра с цилиндрическим насадками 6, проложенные по центру перфорированных труб равной длины. В приемном ковше 1 начальный участок перфорированных труб 3 закреплен железобетонным пригрузом 7, фиксируя их проектное положение от смещения. Объем приемного ковша вокруг перфорированных труб заполнен гравийным фильтром 4, при этом от верха гравийного фильтра в приемном ковше 1 уложена каменная наброска 8 до уровня дна русла 2, которая обеспечивает дополнительную защиту от размыва, при этом устьевая часть 9 трубчатого водоприемника входит в камеру водосборного колодца 10. Промывные трубы 5 через подающие трубы в водосборном колодце 10 подключены к напорной линии 11 насосов 12.
Подрусловой фильтрующий водозабор ковшовой конструкции устраивают следующим образом.
В процессе изысканий устанавливают створ для строительства на реке ковшового подруслового фильтрующего водозабора. Обустраивают строительная площадка, устраивается дренажная система для откачки воды из котлована в виде ковша 1. Со строительной площадки на участке в дне 2 реки на месте котлована под водоприемный ковш 1 устраивается заграждение из шпунта Ларсена с помощью вибропогружателя. Разрабатывается котлован под ковшовый подрусловой водозабор. Устраивается часть гравийного фильтра 4 на дне котлована, где производится монтаж перфорированных труб 3 с промывными трубами 5. Промывные трубы 5 с насадками 6 вставляются и закрепляются в перфорированных трубах до их монтажа на строительной площадке. С помощью железобетонного пригруза 7 входная часть перфорированных труб 3 закрепляется в приемном ковше 1. Пригруз из железобетона 7 обеспечивает надежность работы сооружения от размыва дна 2 русла реки. Перфорированный трубопровод 3 соединяется с устьевой частью водосборного колодца 10. Промывные трубы подключаются к напорной линии 11 насосов 12. После данных операций и строительства водосборного колодца приемный ковш 1 подруслового фильтрующего сооружения заполняется гравийным фильтром 4 до определенного уровня, который обеспечивает необходимый захват воды из источника. От верха гравийного фильтра 4 в приемном ковше 1 укладывается каменная наброска 8 до уровня дна 2 русла, которая создает дополнительную защиту сооружения от размыва.
Ковшовой подрусловой фильтрующий водозабор работает следующим образом.
Подрусловой фильтрующий водозабор ковшовой конструкции предназначен обеспечить требуемые расходы в системах водоснабжения в меженный период реки. Приемный ковш 1 для захвата воды работает при минимальных уровнях реки в диапазоне 0,1-0,3 м. При минимальных уровнях в приемном ковше 1 создаются необходимые напоры за счет положения оси перфорированной трубы 3 относительного дна реки, обеспечивая направленную фильтрацию воды из реки через гравийный фильтр 4 в перфорированную трубу 3, откуда вода попадает в устьевую часть водосборного колодца 10. Минимальные напоры на сооружении в диапазоне 1,0-1,2 м создаются перепадом уровней между рекой и глубиной воды в водосборном колодце 10. Расходы фильтрационного потока определяются диаметром и количеством отверстий на перфорированной трубе 3, а также размером фракционного состава гравийного фильтра 4. При снижении напоров в сооружении за счет засорения гравийного фильтра 4 и отверстий перфорированной трубы 3 включается промывное устройство, состоящее из промывной трубы 5, на которой имеются цилиндрические насадки 6. Обратным током воды от насоса 12, через напорную линию 11 насосов 12 вода под давлением направляется в промывное устройство, которое за счет избыточного давления промывает отверстия перфорированной трубы 3 и гравийный фильтр 4. Частота промывок приемного ковша 1 зависит от мутности потока в реке. При паводках ковшовой подрусловой фильтрующий водозабор гарантированно обеспечивает требуемые расходы.
Подрусловой фильтрующий водозабор ковшовой конструкции может быть использован в сложных геологических условиях на горных и предгорных участках рек сложенными твердыми глинистыми породами. Надежность конструкции водозабора обеспечивает захват воды во время межени, что позволяет его эффективное применение как в системах питьевого водоснабжения, так и для орошения сельскохозяйственных культур в условиях дефицита влаги на полях, обеспечивая круглогодичную подачу воды потребителям.