Подрусловой фильтрующий водозабор ковшовой конструкции
Владельцы патента RU 2732106:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" (RU)
Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к водозаборным сооружениям, используемым для забора воды на горных и предгорных участках рек со сложными геологическими условиями. Технический результат - повышение надежности работы ковшового подруслового фильтрующего водозабора. Подрусловой фильтрующий водозабор содержит водосборный элемент и фильтрующий водоприемник в русле реки. 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 труб закреплен железобетонным пригрузом. Вокруг труб уложен гравий, поверх которого размещена каменная наброска до уровня дна русла. Внутри труб установлены промывные трубы меньшего диаметра с цилиндрическими насадками, проложенные по центру перфорированных труб, устьевая часть которых входит в камеру водосборного колодца. 4 ил.
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.
Подрусловой фильтрующий водозабор, содержащий водосборный элемент и фильтрующий водоприемник в русле реки, отличающийся тем, что 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 цилиндрическими насадками, проложенные по центру перфорированных труб, устьевая часть которых входит в камеру водосборного колодца.
