Способы борьбы с биообрастаниями

Скопление обрастателей на стенах водоприемников, береговых колодцев, камер на сороудерживающих решетках и сетках, на позывах устройствах и внутренней поверхности трубопроводов сокращают пропускную способность водозаборов, а также затрудняют маневрирование оборудованием. Отмирая и разлагаясь, осевшие в сооружениях обрастатели ухудшают качество воды, которая приобретает неприятный запах.

При необходимости борьбы с биологическими обрастателями (моллюсками дрейсена, водорослями, планктонами, водным грибком, бактериями) могут применяться следующие способы:

- покраска внутренних поверхностей труб;

- промывка горячей водой;

- хлорирование воды;

- электрохимический метод.

Способы борьбы с обрастателями выбирают на основе гидробиологических изысканий. В зависимости от наличия, зная периодичность их развития, способы борьбы могут быть непрерывными и периодическими.

Применение покрасок, содержащих токсичные для обрастателей вещества, является эффективным способом борьбы с обрастанием. Срок действия одной покраски – 3-5 лет.

Эффективным средством защиты от обрастания дрейссенной является периодическая промывка горячей водой температурой 40-55⁰С. При этом происходит гибель дрейссены любых размеров в течение 10 мин. Промывку следует производить три раза в год, учитывая сезонность размножения и развития микроорганизмов.

Самое широкое применение находит метод хлорирования. В разные сезоны года режим хлорирования может быть различным. Учитывая периодичность развития моллюсков, можно некоторые периоды обработки воды хлором значительно уменьшить или даже прекратить.

Если обрастание образуют микроорганизмы, обладающие быстрым ростом, то периоды хлороподачи устанавливают 5-15 мин с интервалом около 50 мин. Рациональные режимы хлорирования могут быть установлены на основании изучения биологии и физиологии этих организмов.

Электрохимическая (катодная) защита стальных самотечных труб представляет собой полупроводниковый источник тока на селеновых выпрямителях типа ВСА-6. Отрицательный полюс присоединяется к защищаемой трубе. Анод подводится к стальному стержню, закрепленному по оси трубы на кронштейнах с текстоштовыми изоляторами.

В трубе создается постоянное или перемещенное электрическое поле плотностью тока 0,03-0,156 А/м², что вызывает массовую гибель микроорганизмов и защищает стальную трубу от коррозии. Для предотвращения обрастания трубопроводов достаточно включать устройство 3-4 раза в год.

Проводятся опыты по борьбе с обрастателями с помощью ультразвука и ультрафиолетовых лучей.

Для предупреждения накопления и загнивания осадков, следствием чего может быть ухудшение качества принимаемой воды, необходимо из водоприемных отделений периодически их удалять, для чего удобно пользоваться эжектором – гидроэлеватором.

Берегоукрепление

Берегоукрепление на месте расположения водозаборных сооружений производится для защиты береговых сооружений от подмыва течением и волнением водных масс, созданием благоприятных форм русла рек и для сохранения необходимых глубин у водозаборного сооружения.

Границы берегоукрепления назначают на основании изучения процессов формирования русла рек, его размываемости и регуляционных работ, проводимых на прилегающих участках реки, особенно выше по течению. В отдельных случаях, из-за изменчивости русла, может потребоваться проведение регулирования его одновременно со строительством водозаборных сооружений.

При расположении водозаборного сооружения на вогнутом берегу крепление должно осуществляться на всем участке берега выше водозаборных сооружений до места, где берег из вогнутого переходит в выпуклый, а вниз по течению – в пределах расположения всего комплекса водозаборных сооружений протяженностью не менее чем 50 м.

Крепление устойчивого берега осуществляется на протяжении 50-100 м вверх и вниз от оси береговых сооружений, но, конечно, в зависимости от места расположения сооружений на речной излучине и в случае необходимости берегоукрепление расширяют. Берегоукреплению необходимо придавать плавные очертания в плане без выступов и резких переломов, особенно в месте сопряжения с неукрепленным участком берега.

При интенсивной переработке берега его крепление целесообразно осуществлять, устраивая шпоры, заглубленные в берег за пределы прогнозного профиля берега на расчетный срок.

В отдельных случаях может оказаться экономически выгодно располагать водозаборы за границей расчетного размыва берега с осуществлением берегоукрепления после завершения переформирования берега.

Тип крепления следует выбрать на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом геологических и гидрогеологических условий, волнения, глубины реки, режима наносов и ледовых условий.

Конструкция берегоукрепления состоит из фильтровой подготовки, покрытия и упоров.

Крепление укладывают по спланированному основанию, выполненному путем срезки верхнего слоя грунта.

Фильтровая подготовка делается для защиты основания укрепления от выноса из него мелких частиц грунта и устраивается по типу обратного фильтра. Она может устраиваться одно, двух или трехслойной из слоев, различных по крупности песка и гравия.

Покрытие обычно устраивают из камня или из монолитных или сборных железобетонных плит. Покрытие из каменной наброски следует делать из несортированного камня диаметром d

, (м) (14)

где В = 8; 5; 2, в зависимости от однородности;

V и H – местная скорость, м/сек и глубина воды, м.

Толщину каменной наброски принимают 3d.

В местах ожидаемого подмыва наброски и деформации крепления каменную наброску следует укладывать на сварную сетку размером ячеек 20x20 см.

Покрытие из сборных железобетонных плит осуществляется с омоноличиванием уложенных плит в укрупненные карты.

Отдельные плиты до омоноличивания соединяют между собой сваркой их арматуры.

При надлежащем обосновании допускается укладка плит с открытыми швами.

На рисунке 27 показан пример берегоукрепления у водозаборных сооружений с различными покрытиями.

Упоры на основании покрытия выполняют из армобетонных массивов. Они могут быть монолитными или сборными.

Рис. 27. Укрепление берега у водозаборного сооружения

1 – монолитные железобетонные плиты; 2 – крепление откосов сборными железобетонными плитами; 3 – каменная наброска высотой 0,3 м; 4 – то же, по стальной сварной сетке и гравийной подготовке; 5 – водозаборное сооружение (служебный мост условно не показан); 6 – насыпь из песчаного грунта; 7 – аллювиальные отложения; 8 – полускальные грунты.

Водоприемные ковши

При необходимости отбора из рек больших количеств воды в определенных условиях может оказаться экономически целесообразным и эффективным устройство водоприемных ковшей.

Ковшом в деле водоснабжения называют бассейн, устроенный или при помощи дамбы в самой реке у ее берега, или в толще берега в непосредственной близости к реке.

Водоприемные ковши устраивают для борьбы с шуголедовыми явлениями (см.п. 4.1), иногда для увеличения глубин у места приема воды и для предварительного частичного осветления воды от взвешенных наносов.

К конструкции водоприемных ковшей предъявляются следующие требования:

- бассейны водоприемных ковшей должны обладать длиной и скоростями течения, обеспечивающими всплывание к поверхности всех кристаллов ледяной взвеси, имеющей гидравлическую крупность 0,015–0,02 м/сек;

- при отводе воды из реки в ковш не должны захватываться поверхностные массы шуги. Благодаря малым скоростям шуга, занесенная в ковш из реки, всплывает и смерзается с поверхностным льдом;

- в обычных условиях водоприемный ковш не должен сколько-нибудь значительно изменять бытовой режим речного потока. Все изменения бытового режима речного потока должны быть направлены на улучшение руслового режима у места водозабора;

- водоприемный ковш нельзя использовать как места стоянки судов, понтонов.

Важную роль в эффективности работы водоприемных ковшей играет место его расположения. На средних и малых реках их следует располагать ниже слияния потоков самой реки и ее притоков или на одном из притоков. На больших реках могут быть использоваться протоки.

В зависимости от характера рек существуют различные типы водоприемных ковшей (рис. 28). Водоприемные ковши могут устраиваться частично или полностью выдвинутыми в русло реки (верхняя часть рисунка), а также полностью или частично заглубленными в берег. Они образуются заливаемыми и незаливаемыми дамбами.

В ковш верхового питания поступают поверхностные струи 4 речного потока, а донные 5 его обходят. Ковш низового питания верхние слои 4, наоборот, обходят и в него поступают донные токи. Поэтому если назначение ковша – уменьшить поступление в водоприемник наносов и взвесей, его следует устраивать по принципу верхового питания. В ковш будут поступать осветленные поверхностные слои речного потока. Если ковш должен служить для защиты водоприемника от шуги, плывучей в верхних слоях, то необходимо строить ковш низового питания.

Рис. 28. Схемы водоприемных ковшей

1 – водозаборное сооружение; 2 – дамба; 3 – поверхностные токи; 4 – донные токи.

Для задержания как наносов, так и шуги следует строить ковш двухстороннего питания (рис. 28, в). В этом случае вода при шугоходе забирается из части ковша, питаемой снизу, а в остальное время подает воду в водоприемник из ковша верхового питания.

Разумеется, что часто установить, когда и какой режим наступает, очень трудно, потому что гидравлика ковшей зависит от типа и формы ковша, расположения его по отношению к руслу реки, типа входа в ковш и количества воды. Режим работы ковша меняется при сезонных изменениях уровня и скоростей течения воды в реке.

Можно различать два основных характерных режима отбора: режим деления и режим водообмена (рис. 29 а, б).

Режим деления возникает при отборе из реки относительно больших количеств воды. При входе в ковш уровень воды несколько понижается, и она поступает в ковш со скоростями, равными скоростями течения воды в реке или большими их.

Режим водообмена возникает при отборе из реки относительно малых количеств воды. При этом значительная часть воды, входящей в ковш, выходит из него обратно в русло реки, создавая местами застойную зону, способствуя тем сам как всплыванию шуги, так и выпадению их в осадок. Это обеспечивает защиту ковша от занесения в него наносов и шуги.

В качестве численного критерия для определения режима отбора предложено использовать отношение

, (15)

где V_k – скорость течения воды в ковше;

V_р – скорость в реке.

Считают, что если М ≤ 0,044, будет иметь место режим водообмена, а при М ≥ 0,132 – режим деления. Эти данные справедливы при φ = 135⁰.

а. Режим деления б. Режим водообмена

φ φ

←М≥0,132 М≤0,044®

поверхностные токи

V_k V_k

донные токи

V_р V_р

Рис. 29. Схема токов

Определение основных размеров водоприемных ковшей производят по заданному расходу. При этом важно учесть предназначение ковшей.

В ковше, предназначенном для борьбы с шуголедовыми явлениями, средняя скорость движения воды должна обеспечивать всплывание шуги в нем.

В обычных условиях отметку дна ковша назначают из расчета обеспечения требуемых глубин в нем в периоды стояния расчетных низких горизонтов воды в нем.

В большинстве случаев это требование относится к минимальным уровням зимней межени.

_МЗУ, когда в ковше устанавливается расчетная толщина ледяного покрова. Для этого случая отметку дна ковша можно определять по формуле

_д.к. = _МЗУ – 1,33 ∙ ρ_л ∙ δ_л - 0,3 – D - h_n (16)

где 1,33 – коффициент увеличения толщины льда в ковше по сравнению с толщиной льда в реке;

ρ_л – плотность льда;

δ_л – расчетная толщина ледяного покрова в русле реки, которую принимают 0,3-0,5 м;

0,3 – заглубление верхней кромки водоприемного отверстия высотой D под нижнюю поверхность льда;

h_n – высота порога приемных отверстий, назначаемая в зависимости от высоты слоя отложений наносов в водоприемном ковше в пределах 0,4-1 м.

Определенная по формуле 16 отметка дна колодца может быть увеличена, если это увеличение исключает выемки в коренных скальных породах. Она может быть и уменьшена при отборе из реки более 40 % минимального стока.

Понижение уровня дна ковша оказывается необходимым и при использовании ковша для отстаивания взвешенных наносов.

Ширину водоприемного ковша по дну В_д назначают в расчете на быстрое установление в нем ледяного покрова при работе ковша в тяжелой внешней шуголедовой обстановке

, м (17)

где Q_в – производительность водозабора, м³/сек;

Һ_ж – глубина живого сечения, м;

V_к – условная средняя скорость течения воды в ковше, м/сек;

m – коэффициент заложения откоса; m=1:2;

Һ_н – высота слоя наносов, м.

Ширину ковша по дну принимают не менее 5-8 м, необходимой для прохода землечерпалки при очистке ковша от наносов.

Полная длина ковша состоит из длины входной части ℓ_р, таким образом,

L = ℓ_в + ℓ_ш + ℓ_р, м (18)

Длину входной части принимают равной или полтора раза больше, чем ширину ковша. Длина участка выпадения взвесей ℓ_ш = 5 – 35 м в зависимости от формы и назначения ковшей.

Длину рабочей части ковша определяют по формуле

, (19)

в которой в_н – начальная ширина транзитной струй в ковше

где н – глубина входа,

V_в – скорость входа в ковш. Ориентировочно она равна V_в = (0,4-0,6)V _р.

Отметки гребня дамб ковша принимают на 0,5-1 м большими отметок высокого уровня вода в реке. Ширину гребня принимают 4-5 м, а ширину берем до 2 м, если последние не предназначены для прохода экскаваторов и машин.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: