СПОСОБ ВОДОЗАБОРА ИЗ СТРАТИФИЦИРОВАННОГО ВОДОЕМА
METHOD OF WATER INTAKE FROM STRATIFIED RESERVOIR

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к забору воды, и может найти применение при проектировании и строительстве водозаборных устройств, обеспечивающих водоснабжение промышленных предприятий, тепловых и атомных электростанций.
Известен способ забора воды из верхних слоев водоема, где создание вращательного движения воды в водоеме производят в глубинных слоях водоема, а в поверхностных слоях водоема вращательное движение воды подавляют (авторское свидетельство 1765287, опубликовано 30.09.1992 г., МПК Е02В 9/04).
Недостатком способа является сложность изготовления устройства. Кроме того, из-за вязкости вращение жидкости отсутствует также в тонком пограничном слое на дне водоема, что ведет к подтоку жидкости в зону пониженного давления из придонного пограничного слоя.
Наиболее близким техническим решением является способ, где слой водоема, выбранный для водозабора, изолируют от выше- и нижележащих слоев поверхностью, которую формируют образующими плоское течение водовоздушными струями, направляя их под углом к горизонту на выбранную глубину (авторское свидетельство 1808904, опубликовано 15.04.1993 г., МПК Е02В 9/04).
Недостатком способа-прототипа является то, что при его осуществлении водозабор возможен только из верхнего слоя стратифицированного водоема. Кроме того, водовоздушные струи, направленные под углом к горизонту будут не только изолировать слой водоема, выбранный для водозабора, но и приводить к перемешиванию воды и нарушению стратификации водоема, что не позволяет изобретение считать промышленно применимым, снижает его эффективность.
Технический результат заявленного объекта заключается в повышении эффективности способа, так как одновременный забор воды из двух слоев стратифицированного водоема оставляет поверхность раздела практически неподвижной, что препятствует попаданию в водозаборное окно воды из другого слоя.
Техническое решение заключается в том, что в отличие от способа-прототипа, забор воды производится одновременно из двух слоев стратифицированного водоема: через водозаборное окно в одном слое - на промышленные нужды, а через водозаборное окно в другом слое вода возвращается в источник водоснабжения водоема.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Схематический чертеж предлагаемого водозаборного процесса из водоема представлен на фиг. 1 где: L - длина водоема; Н, H, ρ, ρ - глубины и плотности верхнего и нижнего слоев соответственно, 2a, 2a - высоты верхнего и нижнего водозаборных окон соответственно, Z, Z - расстояния от центра верхнего и нижнего водозаборных окон до границы раздела слоев соответственно, v, v - скорости забора воды из верхнего и нижнего водозаборных окон соответственно.
Способ осуществляется следующим образом.
Забор воды производится синхронно из двух слоев: через водозаборное окно в одном слое - на промышленные нужды, а через водозаборное окно в другом слое вода возвращается в источник водоснабжения водоема.
Пример.
1
2
1
2
1
2
2
1
2
3
3
a
а
На основе гидродинамического метода расчета селективных водозаборных процессов была проведена оценка динамики границы раздела слоев при следующих параметрах (фиг. 1): Н=Н=5 м, ρ=1000 кг/м, ρ=1001 кг/м, ==0,25 м, Z,=Z=2,0 м, v=v=1 м/с. На фиг. 2 представлено расчетное изменение во времени границы раздела слоев при водозаборе только из верхнего слоя (кривая 1), только из нижнего слоя (кривая 2) и при синхронном водозаборе из верхнего и нижнего слоев (кривая 3). Из фиг. 2 следует, что при водозаборе только из верхнего слоя (кривая 1) граница раздела слоев около 50 с от начала процесса поднимается на 2 м, т.е. вода из нижнего слоя будет затекать в верхнее окно - что недопустимо. Точно так же при водозаборе только из нижнего слоя (кривая 2) граница раздела слоев около 50 с от начала процесса опускается на 2 м, т.е. вода из верхнего слоя будет затекать в нижнее окно - что также недопустимо. А при синхронном водозаборе из верхнего и нижнего слоев (кривая 3) колебания границы раздела слоев составляют менее 0,1 м и перемешивания различных слоев воды в окнах не происходит.
Отсюда следует, что предлагаемый способ позволяет повысить эффективность водозаборных устройств, обеспечивающих водоснабжение промышленных предприятий, тепловых и атомных электростанций, так как его реализация позволяет обеспечить водозабор исключительно из одного слоя стратифицированного водоема.