CC BY
2
УДК 628.11
ао1:10.48612Мп1Ш/2024_53_52-56
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ РАБОТЫ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
И. К. Дмитриев * И. И. Павлинова ** О. А. Стифеева***
* Государственный университет по землеустройству (ГУЗ), г. Москва ** АО «Мосводоканалстройтрест», г. Москва
*** Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва
Аннотация
В статье даются рекомендации, применение которых позволит улучшить работу водозаборных сооружений, забирающих воду на нужды промышленных предприятий. Для надежного получения воды из поверхностного источника следует выбирать такое расположение и заданную конструкцию сооружений, которые будут обеспечивать бесперебойность забора воды. В зависимости от особенностей природных условий при обосновании следует применять водозаборное сооружение на эстакаде с насосной станцией. Для отбора воды из источника с равномерным расходом в качестве оптимального решения рекомендуется использовать трубчатые водоприемные оголовки, имеющие приемную щель со специальным козырьком. Разработка и дальнейшее совершенствование конструкций водозаборных сооружений является основной задачей современного водоснабжения.
Ключевые слова
Водозаборное сооружение, водоснабжение, насосная станция, водопотребление, промышленное предприятие, город, природные условия.
Дата поступления в редакцию
29.11.2024
Дата принятия к печати
12.12.2024
В настоящее время достаточно хорошо видна тенденция к увеличению отбора воды из поверхностных источников (реки, водохранилища и др.) [1 - 2]. Это связано с тем, что промышленностью активно выпускается различная продукция, для которой требуются большие объемы водных ресурсов. Значительные расходы воды на промышленных предприятиях уже давно стали совершенно обычным явлением. Особенно это заметно в развивающихся странах, куда в последнее время активно переносится значительное количество производственных мощностей (например, Индия, Бангладеш, Филиппины, Индонезия и др.). Это происходит прежде всего по причине того, что стоимость рабочей силы там ниже, чем в развитых странах. Предприятиям-гигантам промышленной индустрии стано-
вится целесообразно переносить производственные мощности с обязательным контролем качества выпускаемой продукции, что позволяет получать прибыль, удовлетворяя всё растущие потребности в определенной продукции. Кроме того, более щадящие требования к сбросу сточных вод в водные объекты развивающихся стран позволяют иностранным инвесторам значительно экономить, не возводя современных систем очистки воды.
Стоит отметить, что от температуры и качества отбираемой из источника воды в подавляющем большинстве случаев зависит экономичность работы промышленных предприятий и систем орошаемого земледелия [3 - 4]. Например, многие потребители, а особенно объекты энергетики, могут требовать для своей работы воду с более низкой температурой, что определяется их внутренним графиком работы в соответствии с необходимой инструкцией.
Для надежного отбора воды проектировщикам целесообразно выбирать такое расположение и такую конструкцию водозаборного сооружения, которые обеспечили бы бесперебойность водоснабжения [5 - 6]. На реках выбрать место отбора воды с минимальным содержанием насосов и без шуги достаточно просто. Что касается морей и внутренних водоемов, то там эта задача является чрезвычайно сложной и ответственной, так как волнение, течения и переработка берегов прямым образом затрудняют определение места отбора воды, свободного от перемещения насосов и шуги. Если говорить о конструкции водозаборного сооружения, то она должна обеспечить равномерность распределения расхода вдоль водозаборного фронта со скоростями, не превышающими допустимые. Принимая во внимание то обстоятельство, что при больших расходах воды длина водозаборного фронта измеряется сотнями метров и может достигать, к примеру, при отборе 500 м3/с зону длиною около 2 км, то становится очевидным, что выбор конструкции водозаборного сооружения является весомой задачей.
При проектировании водозаборных сооружений на источниках, имеющих рыбопромысловое значение, приходится учитывать требования, которые зачастую могут быть достаточно жесткими [7]. Например, бывали случаи, когда в крупных водных объектах специалистами предписывалось требование в обязательном порядке исключить попадание в водозаборные сооружения мальков рыбы длиной 1 мм, а в некоторых—даже икры рыб. Для выполнения этого требования выполнялись следующие задачи, приведенные ниже:
1) приходилось осуществлять забор воды с минимальными скоростями, что, в свою очередь, приводило к необходимости увеличения длины водозаборного фронта;
2) целесообразным становилось использование в практике водоснабжения особых конструкций водозаборных сооружений, например, фильтрующих;
3) необходимым действием стало использование на водозаборных сооружениях рыбозаградите-лей, что существенно усложняло конструкцию сооружений и увеличивало их стоимость, а также эксплуатацию.
Стоит сказать, что неправильно выбранные места отбора воды и конструкция водозаборного сооружения приводят к отбору воды со значительным количеством наносов, водорослей, шуги. Это может привести к перебоям в заборе воды, что в последствии может приводить к полному выходу из строя таких сооружений. Кроме того, увеличиваются капитальные затраты на ремонт и эксплуатацию, а также на повторный ввод объекта в работу.
Ниже приведены рекомендуемые действия по выбору оптимальных конструкций водозаборных сооружений, позволяющих отбирать воду из источника с равномерным расходом вдоль водозаборного фронта, со скоростями, не превышающими допустимые, селективно из стратифицированных водоемов, таких как, озеро или водохранилище, например:
и
Z м
О
-I
м
D CD
< *
со 2
UJ л
ш 5
ей
_ о
S Ю
н го
и m
< $
41 о о i
< i
со о п ю 2 ™
х а
= I
S *
< <и
= Э
5 >
в §
t 1
н го
s и
И
* s
5 £
• использование в практике водозаборных сооружений галерейного типа, имеющих прямоугольное сечение, в которых следует размещать водоприемные окна в несколько ярусов, которые способны будут работать, забирая должный объем воды в независимости от водности в природном объекте в конкретный период года; также для интенсификации забора воды следует применять специальные козырьки;
• применение таких видов водоприемных оголовков, как трубчатые, имеющих приемную щель, оборудованных специальным козырьком, находящимся сверху;
• использование в практике забора воды водоприемников с конфузором и козырьком над приемным окном;
• применение водоприемников круглых или цилиндрических, или в виде восьмигранника, также с козырьком над приемными окнами.
Именно вышеперечисленные виды водозаборных сооружений на основании эксплуатации доказали свою надежность в работе в сложных гидрологических условиях на различных объектах нашего государства.
Выбор конструкции водозаборного сооружения определяется его расходом. К примеру, водозаборы в виде галереи и трубчатые позволяют отбирать воду с расходом до 50 м3/с на один оголовок, а водозаборы цилиндрические до 25 м3/с. Также они имеют свои особые методы возведения, которые выбираются исходя из результатов проведения необходимых и полных инженерных изысканий специалистами.
Для всех водозаборных сооружений были разработаны расчеты, а также методы их оптимальной эксплуатации. Надежность этих систем проверена не только в лабораторных исследованиях на макетах, но и также апробирована по результатам натурных испытаний на различных водных объектах.
Рекомендованной является также конструкция водозаборного сооружения на эстакаде с насосной станцией, расположенной в торце эстакады или на берегу. Такие сооружения положительно зарекомендовали себя при эксплуатации в сложных гидрологических условиях водного источника [8 - 9]. Однако затруднения со строительством и эксплуатацией таких сооружений (в варианте с длинными сифонными линиями) не позволяют широко рекомендовать их к проектированию. Решение об их использовании должно применяться после изучения и анализирования местных природных условий, которые порой могут быть очень специфичны и осложнять захват воды. В некоторых случаях приходится использовать особый подход к организации забора воды.
Что касается водозаборных ковшей, то сама их конструкция предопределила заносимость взвешенными наносами, шугой, а также различным сором. Все существующие водозаборные ковши заносятся, эксплуатация их затруднена и является дорогостоящей. Однако, в достаточно сложных природных условиях, где по результатам проведенных исследований и особенностей водного объекта, не представляется возможным осуществить забор воды без водоприемного ковша, то он рекомендуется к проектированию по существующим на сегодня методикам.
Специалистам в области проектирования и эксплуатации необходимо знать, какого качества и какой температуры будет отбираться вода в тех или иных гидротермических условиях из источника, что, к сожалению, не всегда принимается во внимание. Вместе с тем, рекомендуемые конструкции позволяют производить селективный отбор воды из стратифицированного источника, из определенного слоя, с определенным, заранее известным качеством и температурой. Это позволяет значительно снизить дополнительные издержки для охлаждения воды на определенный процесс, где такое действие является необходимым и достаточным для нормального режима работы предприятия по выпуску продукции.
На основании многолетних изучений и исследований учеными был разработан расчетный метод определения глубины придонного слоя отбираемой воды и имеются расчетные зависимости для определения глубины слоя, поступающего из середины водоема или с его поверхности.
В заключении можно сделать следующие выводы.
1. Надежность работы водозаборных сооружений определяется местом отбора воды, исключающим попадание в него наносов, шуги и других загрязнений. Необходимо производить расчет выбора места отбора воды на водоемах на основании параметров, характеризующих место отбора воды с точки зрения воздействия на них волнения и течений прибрежной зоны, или пользоваться результатами гидротермических экспериментов.
2. Забор воды из водоемов непосредственно из конкретных водных слоев позволяет широко использовать водозаборные сооружения с водоприемными окнами, расположенными в несколько ярусов. Созданные методы гидравлического расчета позволяют определить размеры этих водозаборных сооружений.
3. Следует проектировать именно такие виды водозаборных сооружений, которые хорошо заре- ф комендовали себя в эксплуатации.
4. Прогнозирование качества отбираемой из источника воды, ее температуры, рекомендации по О эксплуатации водозаборных сооружений в различных гидрологических условиях необходимо вклю- йн чать в состав пояснительной записки к рабочим чертежам водозаборного сооружения.
5. Разработка и дальнейшее совершенствование конструкций водозаборных сооружений является основной задачей в современном водоснабжении.
СО
Библиографический список
1. Викулин П. Д. Реконструкция и увеличение производительности водозаборных сооружений из поверхностных источников // Системные технологии. 2021. № 1 (38). С. 50 - 53.
2. Андрианов А. П., Ефремов Р. В., Хургин Р. Е. Проблемы современного водоснабжения // Системные технологии. 2022. № 3 (44). С. 5 - 13. < :
со —
3. Хургин Р. Е., Кулагина А. С. Современный взгляд на водопотребление городов // Системные щ х
технологии. 2021. № 1 (38). С. 62 - 65. £ О
5 Ю I- га
4. Орлов Е. В., Тайбарей В. В., Саймуллов А. В., Аушев А. М. Улучшение забора воды с помощью и м водоприемных ковшей на водных объектах // Системные технологии. 2018. № 1 (26). С. 125 - 127. ^ о
О и
5. Орлов В. А. Пути обеспечения санитарной надежности водопроводных сетей // Вестник МГСУ , 2
2009. № 1. С. 181-187. 00
О ге х а
6. Павлинова И. И., Банцерова О. Л., Хохлова Л. И. Обеспечение бесперебойной работы водоза-
тельных систем дрейссеной // Экология, здоровье, образование. IX Международная научно-практиче-
2
борных сооружений из поверхностных источников // Системные технологии. 2023. № 1 (46). С. 72 - 75.
< ш
7. Недоступов В. Л., Антонян Д. В., Хецуриани Т. Е., Хецуриани Те. Е., Хецуриани Е. Д. Снижение с 3
эксплуатационных характеристик водозаборных сооружений в результате явления обрастания ороси- 5 >
Ц
5 >
, О
ская конференция студентов и молодых учёных: сборник материалов. Ростов-на-Дону, 2023. С. 255 - 258. ™ с
5 5
8. Джангидзе З. У., Бурова Н. Ю., Квитка Л. А. К вопросу о организации защиты водозаборных а §■
I" го
сооружений, построенных на горных реках, от селевых потоков // Системные технологии. 2020. 5 4 № 3. С. 43 - 49.
* °
9. Носуля И. С., Соколова И. В. Выбор типа водозаборного сооружения для оросительной системы на основе экономического анализа // Инновационные технологии в земледелии и мелиорации на современном этапе развития АПК. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием посвященной 90-летию кафедры земледелия почвоведения и мелиорации, Дагестанского государственного аграрного университета имени М. М. Джамбулатова. Махачкала, 2022. С. 568 - 575.
RECOMMENDATIONS FOR IMPROVING THE OPERATION OF WATER INTAKE FACILITIES OF INDUSTRIAL WATER SUPPLY SYSTEMS
I. K. Dmitriev * I. I. Pavlinova ** O. A. Stifeeva***
* State University Of Land Use Planning (SULUP), Moscow ** JSC "Mosvodokanalstroytrest", Moscow
*** Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), Moscow
Abstract
The article provides recommendations, the application of which will improve the operation of water intake facilities that take water for the needs of industrial enterprises. For reliable receipt of water from a surface source, it is necessary to choose such an arrangement and a given design of structures that will ensure uninterrupted water intake. Depending on the characteristics of the natural conditions, an intake structure on an overpass with a pumping station should be used in the justification. For the extraction of water from a source with a uniform flow rate, it is recommended to use tubular water intake heads with a receiving slot with a special visor as an optimal solution. The development and further improvement of water intake structures is the main task of modern water supply.
The Keywords
Water intake structure, water supply, pumping station, water consumption, industrial enterprise, city, natural conditions.
Date of receipt in edition
29.11.2024
Date of acceptance for printing
12.12.2024
Ссылка для цитирования:
И. К. Дмитриев, И. И. Павлинова, О. А. Стифеева. Рекомендации по улучшению работы водозаборных сооружений систем промышленного водоснабжения. — Системные технологии. — 2024. — № 4 (53). — С. 52 - 56.
