RU2817417C2 - Способ возведения водозабора комбинированной конструкции - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области мелиоративных систем и сооружений и может быть использовано при осуществлении водозабора для нужд орошения земель из горных и предгорных участков рек, которые характеризуются высокими скоростями течения воды и наличием большого количества взвешенных и донных наносов. Способ возведения водозабора включает водозаборный канал 1 переменного сечения, соединяющий начало и конец излучины реки 2. В дно канала встроены водозаборные галереи 3. Из водозаборных галерей 3 вода подается в накопительный бассейн. Над галереей 3 закрепляют металлическую мелкоячеистую решетку 12 по замкнутому контуру сверху к боковым стенкам галереи 3. При этом мелкоячеистая решетка 12 служит для укладки на нее сверху, не менее двух слоев, и закрепления в продольном и поперечном направлении водопроницаемого материала из геотекстиля 10 и 11, края каждого слоя которого загибают вверх по контуру прямоугольной сверху галереи 3. Каждый конец слоя полотна материала из геотекстиля плотно фиксируют тонкими полосками в виде металлической рамки 13 с помощью крепежа. Галерею 3 делят на две неравные части по высоте и в средней ее части, ниже мелкоячеистой решетки 12, закрепляют жестко в плане наклонную горизонтальную разделительную стенку 14 с окном 15 в конце в сторону задней стенки галереи 3. Уклон разделительной стенки 14 по отношению к дну галереи 3 выполнен в противоположную сторону движения воды по длине галереи 3. Вода большим объемом накапливается сверху наклонной стенки 14, затем самотеком с большим сливным расходом сливается через окно 15 стенки 14, ударяясь о заднюю стенку галереи 3, создает единый сплошной скоростной режим потока воды, падая в нижнюю часть галереи 3 под наклонную стенку 14 очищенной от мусора и наносов, получая чистую воду и скоростной ее режим, при этом смывая все прилипшие биогенные загрязнители воды со стенок и дна галереи 3, далее самотеком через трубопровод 16 подается в накопительный бассейн 4, из которого доставляется передвижной насосной станцией 6 типа СНП под напором в отводящий трубопровод 7 на орошаемые участки или для использования ее для питьевого водоснабжения небольших насосных пунктов или отдельных предприятий. Технический результат - повышение надежности работы водозабора, упрощение эксплуатации фильтрующих элементов, уложенных и закрепленных с возможностью быстросъемного соединения слоев водопроницаемого материала из геотекстиля, а также повышение эффективности струи воды, выходящей через покрытые фильтрующие полотна материала из геотекстиля и мелкоячеистую решетку в сторону закрепленной наклонной стенки 14, разделяющей галерею 3 на две неравные части, с наполнением сверху большим потоком и стока его в сторону окна 15 стенки 14, где, ударяясь о заднюю стенку галереи 3, поток развивает скоростной режим в сторону проточной галереи 3, что не только позволит расширить функциональные возможности водозаборной комбинированной конструкции, но и увеличить производительность во время забора чистой воды, а также обеспечит безопасность работы его при бесперебойной подаче воды, очищаемой от мусора и наносов. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области мелиоративных систем и сооружений и может быть использовано при осуществлении водозабора для нужд орошения земель из горных и предгорных участков рек, которые характеризуются высокими скоростями течения воды и наличием большого количества взвешенных и донных наносов.

Известен водозабор с донной решеткой, включающий водоприемную галерею и пескогравиеловку, отличающийся тем, что с целью обеспечения безнаносного забора при ограниченных промывных расходах в водоприемной галерее расположена цилиндрическая камера с водоприемной щелью (SU №437825, Е02В 13/00 от 03.07.1975). Недостатком данной конструкции водозаборного узла является низкая эффективность очистки воды от взвешенных наносов. Пескогравиеловки неудовлетворительно работают на водоводах с большими скоростями течения, при этом сброс воды на промыв наносов достигает 10% и более. Осветлению, т.е. активной обработке в пескогравиеловках, подлежит лишь часть оросительной воды и в осветленную воду поступают фракции наносов диаметром 0,25 мм и более, что недопустимо для закрытых оросительных систем.

Известно водозаборное сооружение, включающее фильтр, водосбросную камеру и отвод, с целью увеличения пропускной способности сооружения, фильтр установлен под углом 10-20' к динамической оси потока в вертикальной плоскости (SU №489844, Е02В 9/04 от 02.02.1976). Существенным недостатком является то, что для успешной эксплуатации данного типа водозабора необходимо хорошее крепление концов пористых плит, которые своим подъемом по длине вытянутой галереи, создают подпор в сторону верхнего бьефа и большие динамические нагрузки длинной вытянутой в плане формы галереи вдоль оси реки или канала и связано с забральной стенкой и с регулирующим устройством, при этом не соответствует требованиям надежной эксплуатации в технологии орошения прогрессивными способами.

Известен донный решетчатый водозабор с промывной камерой, который состоит из невысокой плотины с водозаборной галереей под гребнем или порогом плотины, перекрытой решеткой. Вода, переливается через водозаборную часть плотины, поступает через решетку в донную галерею. Из галереи вода сливается в камеру, где происходит выпадение наносов. Из этой камеры вода поступает в оросительный канал. Данная камера периодически промывается, и выпавшие наносы через щитовые отверстия смываются в нижний бьеф. (Волков И.М., и др. Гидротехнические сооружения: учеб. Для вузов. М., «Колос», 1968, с. 364-366, рис. 286).

К недостаткам данной конструкции относятся периодический режим работы водозабора, т.е. требуются технологические перерывы для очистки камеры с выпавшими наносами. Существенным недостатком является и то, что для успешной эксплуатации данного типа водозаборов необходимо обязательное присутствие эксплуатационного персонала. Также работа водозаборного узла с периодическим прекращением подачи воды для удаления наносов не соответствует требованиям непрерывной технологии орошения прогрессивными способами.

Следует также отметить, что в данном аналоге (Волков И.М. и др.) также используются два способа борьбы с наносами: 1) создание в верхнем бьефе поперечной циркуляции, при которой основная масса донных наносов будет сбрасываться в нижний бьеф через сбросную щитовую часть плотины, минуя решетчатую водозаборную галерею; 2) улавливание наносоперехватывающей траншеи. К недостаткам этой конструкции относится неудовлетворительная очистка воды от взвешенных наносов.

Известно водозаборное очистительное сооружение, включающее служащую для сбора наносов в приемную отстойную камеру, имеющее наклонное дно, перегородку с окном в нижней части, делящей камеру на две секции, сбросной коллектор, при этом приемная отстойная камера состоит из комплекта вибрирующих решеток, имеющих уклоны с разными размерами просветов между стержнями решеток, уменьшающимися от верхней решетки к нижней, при этом решетки установлены обращенными в сторону наносопромывного щелевого отверстия в боковой стенке камеры, размер щелевого отверстия равен максимальному диаметру влекомых наносов и имеет выходе внешней стороны камеры, при этом вторая секция камеры в верхней части снабжена дополнительно гасительной горизонтальной решеткой (Патент RU №2643821, Е02В 8/02 от 06.02.2018). Однако известное водозаборное сооружение сложно по конструкции, большая металлоемкость, большая высота камеры, а это ведет к усложнению эксплуатационной надежности.

Следует дополнительно привести в качестве известного аналога, водозаборное сооружение, включающее установленное в русле водотока подпорное сооружение, примыкающий к берегу водосливной порог, водоприемную камеру, регулятор расхода и отводящий канал, подключенный к водоприемному оголовку, струеформирующий элемент, обращенный к подпорному сооружению, при этом оно содержит ковшовую водоприемную камеру, которая оборудована водосливом широкого порога, а выход - аванкамерой, соединенной с отводами каналами забора воды, при этом русло водотока дополнительно снабжено поперечной водобойной перегородкой в виде жесткой криволинейной стенки, закрепленной одним концом на дне водотока и выполненной с обращенной вверх и в сторону ковшовой водоприемной камеры вогнутой грань, а между поперечной водобойной перегородкой и ковшовой водоприемной камерой расположена параллельно берегу разделительная вертикальная стенка, при этом они образуют, скоростной режим гидравлической струи, вытекающей в выходном участке, при этом над верхней частью всех элементов установлено перекрытие (Патент RU №2656350, Е02В 9/04, Е02В 3/04, Е03В 3/30 от 05.06. 2018).

Известен подрусловой фильтрующий водозабор комбинированной конструкции, который содержит водосбросную галерею, поверху которой устроен фильтрующий водоприемник, состоящий из металлической решетки и уложенных сверху нее в два ряда плотных ряда фильтрующих гибких тюфяков. Гибкие тюфяки выполнены из легких фашин, завернутых в геосетку. Основной водный поток свободно протекает сверху водоприемника галереи, а часть воды под действием напора проходит через гибкие тюфяки верхнего и нижнего рядов в водосборную галере, так как легкие фашины из камыша, из которого сделаны гибкие тюфяки, обладают хорошими дренирующими свойствами. При этом одновременно происходит и очистка воды от взвешенных частиц, гибкие тюфяки водоприемника работают и как дренажи, и как фильтры. Из-за высокого уклона верхнего ряда тюфяков водоприемника большая часть наносов, которые туда попадают с потоком воды, не задерживаются, уносится и смывается водой, только небольшая часть наносов проникает в фашины гибких тюфяков (в основном взвешенные наносы). Через определенное время паводкового периода реки мутный поток воды может привести к забивке (засорению) взвешенными наносами легких фашин верхнего ряда тюфяков (Патент RU №2518634, Е02В 9/04, Е02В 3/32 от 10.06.2014). Однако эффективность работы водоприемника (пропускная способность) может уменьшиться в два раза и более. Поэтому основным недостатком данной конструкции является необходимость замены верхнего ряда тюфяков, при их забивке (засорении) наносами, вследствие которого эта конструкция приобретает все недостатки, присущие данному решетчатому водозабору с промывной камерой, которые приведены ранее.

Известны подрусловые водоприемники, которые конструктивно возводят в виде дрен, галерей, лучевого водозабора и т.п. (рекомендуются для забора воды из периодически промерзающих водотоков, или для забора воды на горных участках рек с периодическим отсутствием поверхностного стока (Справочник проектировщика. Гидротехнические сооружения./Под редакцией В.П. Недриги. - М.:Стройиздат, 1983, с. 434-435). Основным недостатком конструкции, которая требует сбор большого количества природного материала - созревшего камыша (из чего изготавливаются фашины и тюфяка), что не везде достаточно. Кроме того, при забивке (засорении) наносами, она приобретает недостатки, отмеченные выше, а замена его вызывает большие затраты и времени и не соответствует требованиям надежности эксплуатации в технологии орошения прогрессивными методами.

Известен способ возведения подруслового фильтрующего водозабора комбинированной конструкции, включающий водосборную галерею, поверху которой устраивают фильтрующий водоприемник, изготовляемый из металлической решетки и уложенных поверху нее в два плотных ряда фильтрующих гибких тюфяков, которые выполняют из легких фашин, завернутых в геосетку, при этом первый ряд тюфяков укладывают вдоль продольной оси галереи, а второй ряд - поперек галереи и по направлению руслового потока, а также с уклоном, большим уклона реки (Патент RU №2518456, Е02В 9/04 от 10.06.2014).

Основными недостатком водозабора являются низкая устойчивость к размыву, связанная с легкой конструкцией тюфяков, поперечное расположение тюфяков, приводящее к задержанию наносов на водозаборе и сложность их использования на горных и предгорных участках рек.

Известно, что водозабор воды, например, из оросительных каналов влияет на качество подаваемой воды в трубопроводы, далее в системы капельного полива (орошения), особенно в комплексе с напорным движением в трубопроводе.

В результате дополнительного поиска к выше перечисленным аналогам были найдены водозаборные сооружения, патенты: RU №2592414, Е02В 9/02, Е02В 9/04, Е03В 3/04 от 20.07.2016, RU №2732496, Е02В 9/04 от 17.09.2020, RU №2747488, Е02В 9/04 от 05.05.2021, RU №2747490, Е02В 9/04 от 05.05.2021.

Однако общим недостатком всех указанных конструкций узлов является то, что они усложняют технологию производства применением рядов тюфяков и устраиваются в русле самой реки, что негативно сказывается на удобстве их технического обслуживания или ремонта и схожи всем недостаткам, которые приведены ранее.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является водозаборный узел оросительной системы, включающий водозаборный канал, водозаборные галереи и накопительный бассейн, конструкция которого отличается наличием проточного облицованного водозаборного канала переменного сечения, в дно которого встроены водозаборные галереи, верхняя часть которых является фильтрационной панелью, диаметр отверстий, а именно сквозных пор, которой должен быть меньше диаметра очищаемой фракции взвешенных наносов (Патент RU №2606282, Е02В 9/04, Е02В 13/00 от 10.01.2017).

Данный водозаборный узел позволяет обеспечить бесперебойной подачи воды и ее защита от поступления взвешенных и донных наносов, а также плавающего мусора в режиме работы горных и предгорных участков. Однако водозаборная галерея забирает по ширине канала расход через фильтрационную панель отдельными гасящими малыми мелкими фильтрующими струйками поступающий расход воды вниз на дно галереи с уклоном в сторону сбросной трубы затем в накопительный бассейн, что усложняет трудоемкость изготовления данной галереи по форме выполнения, которая требует ее сложности в геометрии размеров и создания при этом уклона, для того, чтобы по длине ее накопить водой, и которая рассредоточивает поток воды сначала с малым расходом (сбор струйки), а значит в верхней зоне, по углам особенно у задней стенок галерей, отложение наносов. Это связано с тем, что слив сверху вниз происходит мелкими (капель) с гасящими скоростями, и вызывает не достаточное полненное самой галереи с водой по длине ее, соответственно скорости для смыва недостаточны, в частности сначала со стороны задней стенки галереи. При этом, как известно в практике, вода всегда несет с собой растворимые реагенты (соли) с последующим обрастанием стенок галереи и дна гидробиологическим обрастанием поверхности, что в практике отрицательно сказывается на эксплуатации гидротехнического любого сооружения. Такое явление заметно создает большие гидравлические сопротивления в самой галереи и, по длине отводящего тракта (трубы), т.е. большие потери энергии из-за трения по длине на прямом участке, особенно это связано с меженным периодом водозабора с малым промывным сбросом воды в сторону накопительного бассейна, а значит, усложняет его работу, закрытую сверху жестко уложенную фильтрационную панель. Кроме того, конструкция закрепленной фильтрационной панели является цельной и тяжелой по всей длине ее фильтрации, как отмечается в прототипе, соответственно может накапливать наносы на фильтрационной панели, что уменьшает отбор воды галереей, происходит небольшой забор воды по времени, т.е. с резким падением давления сверху (напора) по водозаборному каналу с малыми скоростями режима течения, и не возможность смыва налипшего гидробиологического обрастания внешней поверхности стенок галереи, а значит, происходят отложения мелких фракций наносов, так гидравлическая струя, падая вниз, является мелкой гидравлической струи, что ведет к потери скоростного режима с кальматацией солью и другими химическими веществами, находящиеся постоянно в воде в растворенном виде, панель начинает делать большой прогиб из-за больших нагрузок над ней скопившихся наносов над галереей по длине в сторону течения воды, соответственно будут уменьшаться и не освобождаться от примесей, а значит, скорость потока резко уменьшится, а нагрузка при этом увеличивается при закупоривании мелких ячеек фильтрационной панели и, они сверху не промываются. Если после спада пропуска расхода воды по водозаборному каналу, скорости ее резко падают, то эффективность работы фильтрационной панели после больших нагрузок понижается при отсутствии снизу жесткой удерживающей металлической мелкоячеистой решетки, т.е. в условиях переменного уровня воды над фильтрационной панели и, при малых напорах ее невозможно будет очистить. Нужно будет применять другие средства - искать возможность прекратить забор воды в голове водозаборного канала из реки, и каким-то образом снять всю фильтрующую, жестко закрепленную панель, и ее промыть отверстия принудительно снизу вверх под давлением потоком воды от насоса или сжатым воздухом от компрессора. Частота промывок будет также зависеть от мутности потока в водозаборном канале.

Другим основным недостатком водозабора является низкая устойчивость откосов накопительного бассейна. Обычно в практике строительства для сохранения в нем накопленной воды, откосы и дно покрывают железобетонными плитами перекрытия сверху и отсутствия при этом смыва глинистых частиц атмосферными осадками, а также укрепляют от возможности просадки насыпного грунта и от размыва. Такие укрепления плит перекрытия, в частности, особенно насыпи откосов накопительного бассейна, требует создания специального крепления их между собой при воздействии и силы волновых нагрузок, и способностью их выравниванию в одной горизонтальной плоскости, т.е. необходимы крепежные соединения, расположенные по боковым противоположным сторонам концам стенок соединения данных плит перекрытий от вырывания и возможным повреждениям отдельных частей и сооружений в целом. Кроме того, применения скоб для скрепления двух плит между собой гнутого стержня, и фиксирующих от выпадения сверху в виде коротких стержней, которые могут и привариваться эти скобы, после того, как они вставлены в отверстия в стенках плит перекрытия, т.е. фиксирование происходит помещением загнутой концевой части конца скобы в отверстия плит перекрытия и соединения друг с другом в одной горизонтальной плоскости. Таким образом, гидротехническое сооружение представляет собой единую конструкцию, образованную из множества плит перекрытий накопительного бассейна связанного с комбинированным водозабором, т.е. плиты перекрытия при присоединении дают возможность ограниченного перемещения их друг относительно друга, а отверстия эти затем замываются частицами ила и песка, что предотвращает размывание откосов и дна и поднимает уровень, и сохраняют запаса воды в накопительном бассейне до расчетного на орошение или других целей.

В целом все перечисленные выше недостатки в комплексе с использованием и новейших современных материалов дальнейшего многоразового, например, полотен материала водопроницаемого из геотекстиля при укладке в несколько рядов, не менее двух, на металлическую мелкоячеистую решетку, по сравнению с прототипом (это является актуальной задачей, ранее не, известно, было на водозаборе, где полотно его легко и эластично располагается на твердом настиле, жесткой закрепленной металлической мелкоячеистой решетке), может верхний слой легко сниматься без порывов (нижний слой можно не снимать). При этом легко осуществлять монтаж таких современных водопроницаемых материалов геотекстиля, при этом обеспечивается заданная фильтрация потока воды сверху над галереей через мелкие ячейки в полотне материала геотекстиля.

Следует отметить, что в настоящее время созданы материалы из геотекстиля и они являются перспективными, например, обмотка при необходимости дренажных труб, и он используется во многих отраслях сельского хозяйства и т.д. Он имеет небольшой вес, позволяет выдерживать эксплуатационные нагрузки: тонкий материал плотностью - 100 г/м², плотностью - 600 г/м². Долговечность геотекстиля - устойчив к воздействию кислот, щелочей и других агрессивных веществ, содержавшиеся в воде с глинистыми наносами. Синтетические волокна не подвержены гниению, им не страшна влага, ни мороз, ни жара, ни солнечные лучи. Геотекстиль экологичен, не выделяет вредных веществ - безопасно для окружающей среды. А поры его легко можно промыть от мелкодисперсных частиц грунта, чтобы увеличить фильтрационную способность на водозаборном узле в сторону галереи. Срок службы не менее 30 лет. Необходимо отметить, что укладка и крепления геотекстиля проста, не требует специальных навыков по сравнению с жесткими фильтрационными панелями или сетками.

Как уже автор изобретения отмечал выше, по способу создания такие водозаборные узлы предлагают свои способы очистки воды на малых горных и предгорных участках малых рек со сложными гидрологическими и климатическими условиями в мелиоративных целях для орошения земель, а также для водоснабжения небольших населенных пунктов и отдельных предприятий.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышения эффективной непрерывной очистки воды от донных наносов, а также создания эффективного способа повышение надежности работы водозаборного узла, размещенных при водозаборе отдельно от русла реки в сложных геологических условиях на горных и предгорных участках рек, повышение напора воды сверху на конструкцию фильтрующего водоприемника (галереи) из мелкоячеистого полотна с повышенной производительностью, и в то же время делает устройство галереи простой по конструкции при использовании напора только воды, проходящей сверху водозаборного канала, при этом не используется какой-либо внешний дополнительный пневматический источник (компрессор сжатого воздуха, стоимость и обслуживание которого достаточно высокое).

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность осуществить эффективную подачу чистой воды из водозаборного канала, при этом большим сосредоточенным стоком воды промыть всю галерею сверху вниз путем создания большого накопительного общего расхода воды в сторону задней стенки галереи, а затем после этого накопления надежно без утечек в накопительном бассейне. При этом наличие с комплектом из рядов сетчатых полотен водопроницаемого материала геотекстиля увеличивает его надежность с фильтрующими свойствами всех элементов, а загрязнитель легко смывается с поверхности его водой при разных уровнях на водозаборном канале. На водозаборном канале наносы сносятся образованными волнами с течением воды во времени и с подачей воды в галереи по длине водозаборного суженного канала на основе их перекрытия сначала по периметру закрепленной жесткой металлической мелкоячеистой решетки, затем сверху укладку с закреплением ряда быстросъемных слоев (рядов) укладываемого из геотекстиля водопроницаемого материала, края которого загибают вверх внутри на стенках галереи по замкнутому периметру галереи и закрепляют тонкими полосками металлической рамки с помощью крепежа при минимуме затрат на устройство водопроницаемых полотен пластичного из геотекстиля.

В целом, повышается надежность и долговечность устройства за счет закрытия сверху жесткой металлической мелкоячеистой решетки для удержания сверху, не менее двух, рядов из слоев геотекстиля водопроницаемого материала (новое решение), что зависит только от его эксплуатационной нагрузки по плотности, о чем сказано ранее.

Воду, сохраненную в накопительном бассейне для забора можно для этого подключить к нему колодец или магистральный трубопровод для работы СНП (передвижная насосная станция) со снабжением сигнализатора уровня для заполнения уровня оросительного трубопровода (канала). При этом верхний слой геотекстиля всегда можно будет снять и его полотно очистить от забивки солей и других химических элементов, которые всегда присутствуют в любой воде, а в это время нижний слой ряда из геотекстильного водопроницаемого полотна будет закреплен над заградительной металлической мелкоячеистой решеткой, уложенной и закрепленной снизу, ниже которой также дополнительно закреплена жестко поперечная с наклоном плоская в плане разделительная стенка угол наклона, которой направлен с обратным уклоном в сторону задней стенки галереи относительно дна галереи с накоплением и движением воды в сторону окна между задней стенкой галереи и концом (консоли) разделительной наклонной стенки, затем разворот слива воды на 180° в сторону трубопровода, связанного с накопительным бассейном.

Следовательно, должны создаваться новые сооружения с учетом особенностей для забора очищенной воды непосредственно на водозаборных каналах, на участках рек горной предгорной зоны, т.е. по руслу таких малых рек. По пути таких сооружений необходимо создавать накопительные бассейны (экономически целесообразно в гидротехническом строительстве, как показывает практика) и осуществлять водозабор в трубы, каналы с помощью насосной станции для орошения земель или водоснабжения в соответствии с запросами потребителей.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый способ возведения водозабора комбинированной конструкции, включающий водозаборный канал, в дно которого встроены водозаборные галереи, верхняя часть которых является фильтрующей панелью, диаметр отверстий, а именно сквозных пор, которой должен быть меньше диаметра очищаемой фракции взвешенных наносов и накопительный бассейн, в который подается вода из водозаборных галерей, согласно изобретения, галерея ниже фильтрующей панели по высоте разделена наклонной плоской разделительной стенкой на две неравные части, которые включают в себя верхнюю и нижнюю секции, причем наклонная плоская разделительная стенка выполнена в виде консоли с обратным уклоном относительно дна галереи, расположена в сторону задней стенки галереи и имеет окно относительно задней стенки галереи, причем наклон плоскости разделительной стенки направлен вниз концом под углом к дну галереи, таким образом, чтобы наклонный сток потока сливался сплошной гидравлической струей с конца разделительной стенки вниз с поворотом на 180° в сторону дна по длине галереи в сторону отводящего трубопровода, связанного с водонакопительным бассейном, при этом фильтрационная панель выше плоской разделительной стенки с окном состоит из укладываемой поперек и по длине галереи закрепленной жестко металлической мелкоячеистой решетки по уровню и уклону, совпадающей с дном водозаборного канала, на которую сверху поперек и по длине галереи по направлению потока водозаборного сужающегося канала укладывают расположенный друг над другом не менее двух слоев сверху фильтрующий материал, выполненный в виде водопроницаемого полотна из геотекстиля, края каждого слоя поочередно загибают вверх по периметру галереи по замкнутому контуру сверху к боковым стенкам галереи, конец каждого слоя по отдельности полотна материала из геотекстиля плотно фиксируют тонкими полосками в виде металлической рамки с помощью крепежа, при этом верхний слой водопроницаемого материала из геотекстиля, расположенный непосредственно над первым нижним слоем материала из геотекстиля, уложенным на металлическую закрепленную мелкоячеистую решетку, концы которого выполнены с загибом вверх с крепежом по замкнутому контуру внутри к боковым стенкам галереи, выполняют с возможностью снятия для промывки или замены новым полотном материала из геотекстиля.

Проведенный заявителем большой анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации выявление источников, содержащих сведениях об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками тождественными всем существенным признакам заявляемого предложения. Определения из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близких по совокупности существенных по отношению к усматриваемому конструкции для выполнения способа и устройства изложенного в формуле изобретения.

Новое комбинированное решение для заявленного способа с устройством позволяет дальнейшее его усовершенствование, и повышение эффективности заявленного способа во всем диапазоне использования и конструкции водозаборного узла для накопления чистой воды потребителю новой совокупностью признаков, отмеченных выше.

Следовательно, заявленное предложение соответствует условию «новизна».

Применение также нового совершенного в практике промышленного известного производство водопроницаемого полотна из геотекстиля, который закреплен при укладке на жесткую закрепленную металлическую мелкоячеистую решетку над галереей, выдерживает и вес мелких частиц наносов с мутной водой, даже с глинистой, за счет применения сверху геотекстиля, который имеет определенную толщину и прочность, отмеченную ранее.

Промышленный выпуск таких материалов налажен во всем мире материала геотекстильного полотна, позволяет его использовать и в сельском хозяйстве, характеризующийся отмеченными выше существенными признаками и в целом с водозаборным узлом, создана прочная основа фильтра водопроницаемого материала геотекстиля от применения технического решения в целом водозаборного узла с его элементами в галерее, при этом полотно имеет большой запас прочности на разрыв. Конструкция выполнения способа в виде указанных элементов (в известных аналогах выполнения отсутствует).

Из водозаборных галерей вода подается в накопительный басен, из которого затем с помощью передвижной насосной станции поступает в напорные трубопроводы или другим способом доставляется на орошаемые участки, а также для водоснабжения населенных пунктов и отдельных предприятий.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема способа возведения водозабора; на фиг. 2 приведено сечение водозаборного узла по водозаборной галерее (сечение А-А); на фиг. 3 приведен разрез Б-Б; на фиг. 4 приведен фрагмент собранной плиты перекрытия накопителя бассейна.

Способ взведения водозаборной комбинированной конструкции осуществляется следующим образом.

Способ возведения водозаборной комбинированной конструкции включает водозаборный канал 1, русло реки 2 и устройство водозаборных галерей 3. Водозаборные галереи 3 соединяют соответственно с водонакопительным бассейном 4, и имеет выход в колодец 5, который связан с забором воды с передвижной насосной станции 6 в виде СНП для подачи воды на орошение или водоснабжения небольших населенных пунктов или отдельных предприятий в отводящий трубопровод 7. При этом водонакопительный бассейн 4 связан с размещением в смотровом колодце 8 запорно-регулирующее устройство 9 (задвижкой).

Водозаборный канал 1 забирает воду из русла реки 2. Под действие гравитационных сил вода проходит сначала через фильтрующий водопроницаемый материал верхнего ряда геотекстиля 10, края которого загнуты вверх по контуру внутри к боковым стенкам прямоугольной галереи 3, концы которого фиксируют выше первого ряда геотекстиля 11, концы которого также выше фиксируют, но выше жестко закрепленной металлической мелкоячеистой решетки 12, тонкими полосками в виде металлической рамки 13 крепежом над входным отверстием галереи 3. При этом оба ряда (их может быть не менее двух) водопроницаемого геотекстиля 10 и 11 укладывают сверху на металлическую мелкоячеистую решетку 12. Однако перед укладкой и креплением всех фильтрационных элементов 10, 11, 12 и ниже закрепленной металлической мелкоячеистой решетки 12, над дном прямоугольной галереи 3, ее делят на две неравные части (на верхнюю и нижнюю секции) по длине и ширине с укладкой и креплением жестко в плане горизонтальной наклонной стенки 14 с окном 15 (в виде консольной стенки), имеющей угол наклона к дну галереи, конец которой направлен в сторону задней стенки галереи 3, на которую сверху поступает и накапливается весь поток воды струйками через фильтрующиеся элементы 10, 11, 12 виде сплошного потока с поворотом его вниз на 180° в сторону длины галереи 3, связанной с трубопроводом 16. Такое выполнение наклонной в плане разделительной стенки 14 с окном 15 (имеет зазор по направлению движения накопившейся воды на наклонной поверхности в плане плоской разделительной стенки) позволяет создать со стороны задней стенки галереи 3 большую массу воды со стороны задней стенки галереи, наполнение ее резко увеличивается, скорости течения также увеличиваются в сторону сопряжения с трубопроводом 16. При этом соответственно, увеличивается интенсивность промывки поверхности стенок и дна от налипших частиц солей и мелких водорослей, т.е. биогенных загрязнителей воды из канала для ее последующей подачи и накопления в накопительный бассейн 4. Этот процесс происходит автоматически после наполнения ее водой большим расходом в начале галереи 3. Таким образом, фильтрующая вода сверху поступает на наклонную поверхность стенки 14, собирается в большую массу воды, затем поступает через окно 15, ударяясь о заднюю стенку галереи с поворотом на 180° вниз, в сторону дна галереи 3. При этом сверху над металлической мелкоячеистой решеткой 12 укладывают не менее двух рядов из слоев водопроницаемого материала из геотекстиля 10 и 11 с фиксирующими отогнутыми вверх концами, закрепляют концы тонкими полосками в виде металлической рамки 13 с крепежом. Возможен вариант выполнения, когда поверх второго и третьего слоя полотна водопроницаемого геотекстиля (фильтра) закрепляют дополнительно мелкоячеистую решетку (не показано) по замкнутому контуру к боковым стенкам сверху галереи 3, сама решетка также может иметь крепление и возможность свободного снятия ее для промывки. Частота снятия и промывки верхнего ряда полотна водопроницаемого геотекстиля зависит от мутности потока воды, поступающей в водозаборный канал 1. При любых уровнях воды фильтрующий водозабор с новыми элементами в целом гарантировано обеспечивает требуемые расходы, а сама галерея 3 при этом не кальматируется и хорошо промывается по длине от биогенных загрязнителей воды из канала, в частности от застоя воды у задней стенки.

Использование дренажных водопроницаемых полотен из геотекстиля 10 и 11 описанного выше с размещением над металлической мелкоячеистой решеткой 12 при изготовлении для фильтрации, установленной по контуру галереи, обеспечивает им гибкость и пластичность, хорошие водоприемные и фильтрующие свойства. Они просты, экономичны, не имеют запаха, обладают высокой прочностью с роком службы не менее 30 лет. Конструкция не подвержена гниению, им не страшна влага или жара или солнечные лучи. Геотекстиль полотна - это новый материал в производстве его широкого изготовления, как в нашей стране, так и за рубежом, толщина которого имеет тонкий материал полотна плотностью - 110 г/м², более толстый материал плотностью - 600 г/м². Изготавливается из экологически безопасных полимерных материалов. Шероховатая поверхность полотна в виде георешетки создает определенные со стенками ячеек.

Следует также отметить, что строительство в комбинации водозабора, включающего связь с накопительным бассейном, является также актуальной задачей для накопления чистой воды из рек (каналов), особенно во время межени, что позволит эффективно сохранить в накопительном бассейне весь объем воды. Это связано с возможностью предупреждения фильтрации через откосы и дно накопительного бассейна. При облицовке же плитами откосов и дна его плитами перекрытия, каждая из них может иметь независимую осадку. При больших наполнениях накопительного бассейна и напорах возрастает опасность таких осадок насыпного грунта и последующую эксплуатацию. Отсюда желательно усиления скрепления между собой уложенных плит перекрытий выполненных из железобетона.

В известной литературе (Ф.И. Бондарь, Н.В. Ереснов, С.И. Семенов, И.Е. Суров. Специальные водозаборные сооружения. М., 1963, с. 87-133) отмечено большое количество компоновок водозабора с донной решеткой, где сказано, что донные решетчатые водозаборы применяют для забора расходов воды в пределах от 0,1 до 8 м³/с. Наиболее благоприятным для их размещения является уклон реки 0,02. Такие водозаборы рекомендуется применять на горных реках с насыщенностью потока песчаными донными наносами крупностью 6 мм и мельче в количестве не более 25% общего объема донных наносов. Поэтому необходимо выполнять и усовершенствовать конструктивные мероприятия сооружений (узлов). Вода в реке в летний период имеет исключительно большую мутность. Отсюда, накопление и сохранение чистой воды в накопительном бассейне также играет большую роль для орошения и т.д., создания гидротехнического сооружения, обладающего высокой надежностью и долговечностью.

Необходимо отметить, что соединительные скобы для уложенных плит на откосы и дно бассейна, устанавливаются в отверстия краев плит при ограниченном смещении друг относительно друга в вертикальной плоскости, не только с просадкой насыпного грунта, но силы волн, хотя они в гораздо меньшей степени испытывают нагрузки для таких малых по размеру накопительных бассейнов (по сравнению с большими плотинами в известном уровне техники). Кроме того, это дает перераспределять нагрузку, вызванную силами, передаваемыми на площадь плиты перекрытия через соединительные скобы, таким образом, повышается надежность и долговечность таких сооружений в целом. На фиг. 4 представлен фрагмент соединения плит накопительного бассейна 4. Плита перекрытия 17 и 18 по краям имеет, по меньшей мере, четыре отверстия 19 в которые вставлены концы элементов и зафиксирована от выпадения фиксирующим элементом 20, при этом плита имеет отверстия 19 больше вставленного конца скобы 21 и фиксирующий элемент 20 полностью перекрывает отверстия 19 в плитах 17 и 18 сборного гидротехнического сооружения с замоноличиванием стыков между собой выровненным сульфостойким бетоном или цементно-песчанным раствором 22 с безусадочном расширяющейся в виде бетонной смеси.

Неровность поверхности стяжного раствора 22 не должна превышать от 1 до 2 мм. Выравнивающий стяжной раствор 22 (бетон), должен отвечать требованиям ГОСТ 7473, ГОСТ 5802 и бетон по конструкции ГОСТ 25192 класса на прочность, соответствующим требованиям данной агрессивной среды.

Все процедуры по монтажу носят стандартный характер, специальной подготовки монтажников не требуется. А значит, способ устройства водозабора комбинированной конструкции при его осуществлении, предназначено для широкого использования и внедрения при проектировании и строительстве в целом. Соединение просто и надежно для плит перекрытий и технологично в производстве гидротехнических сооружений.

Следует отметить в других случаях конструирования, как пример, отверстия в плитах под скобы могут применять не только для собираемости плит ровно по поверхности сооружения, но и обеспечивать необходимую скорость дренажа. Расчет размеров отверстий выполняется при помощи математического моделирования, либо экспериментально на масштабных моделях или полноразмерных изделиях.

Диаметр стяжной скобы 21 с фиксирующим элементом 20 (гайкой) применяют по расчету в зависимости от нагрузки, действующей на плиты перекрытия 17 и 18, и могут изменяться, например, по размеру 14 мм и более.

Высота железобетонных плит перекрытия 17 и 18 зависит от типовой серии и может изменяться согласно (Каталог конструктивных решений по усилению и восстановлению строительных конструкций промышленных зданий. М. ЦНИИ. Промизданий, 1987). При этом концы стяжной скобы 21 ниже гаек 20 в сторону отверстий 19 могут быть снабжены установкой защитных прижимных элементов, например пластин (шайб), и также для того, чтобы не провалилась гайка 20. Благодаря такому размещению усиливающих элементов в виде скоб 21, связывающих между собой концы плит перекрытий 17 и 18 снизу со швом 22 между ними, снижается возможность прогиб каждой из плит перекрытий, что позволяет увеличить нагрузку на перекрытие не менее в два раза с укладкой на подготовленный грунт, как откоса, так и дна накопительного бассейна 4.

В одном из примеров осуществления соединительные скобы выполняются гнутого стержня, а фиксирование их от выпадания, в виде коротких стержней, которые прикрепляются, например привариваются к арматуре плит (не показано), после того как они вставлены в отверстия плит перекрытия.

Собираемое из плит перекрытий гидротехническое сооружение представляет собой единую конструкцию, образованную соединенными между собой, например плит перекрытий в определенном порядке, при этом соединение осуществляется скобами, вставляемые в отверстия плит перекрытий. Такое соединение дает возможность ограниченного перемещения плит перекрытий друг относительно друга. Таким образом, образуется единая гибкая конструкция, включающая полностью и зазоры между ними.

Вода, поступающая с биогенными загрязнителями воды, оседает между плитами перекрытия, замывая в них отверстия, что предотвращает размывание откосов и дна накопительного бассейна и поднимая его уровень на заданную высоту заполнения. Это означает, что большая поверхность плит перекрытий позволяет им эффективно работать на насыпных грунтах, изначально не заглубляясь в них. При такой укладке, благодаря размещению частей скоб снизу плит ряда их расположения, исключается их, по меньшей мере, значительный сдвиг относительно друг друга, например, при силе волны.

Таким образом, фильтрующий водозабор с галереями может быть использован в сложных геологических условиях на горных и предгорных участках малых рек сложенными твердыми глинистыми породами. Надежность способа конструкции водозабора обеспечит постоянный захват воды во времени и межени, что позволяет его эффективное применение как для орошения прибрежных земель в условиях дефицита влаги на полях, также в системах питьевого водоснабжения и отдельных предприятий.

Применение изобретения позволит расширить функциональные возможности водозаборного сооружения, обеспечить снижение стоимости, таким образом, в целом создаются условия возможно усовершенствование конструкции изобретения и условия эксплуатации промышленно выпускаемого водопроницаемого материала из геотекстиля с высокой прочностью и сроком службы из недорого сырья. Оно экономично, практично и удобно для строительства, когда оно может работать как фильтры и как дренажа, задерживают взвешенные частицы и очистка воды от взвешенных частиц, слои которых, не менее двух, с возможностью их легкой замены и промывки каждого из ряда слоев полотна из геотекстиля, а галерея надежно может промываться от начала до конца ее длины, т.е. исходя из взаимосвязи и взаимозависимости водозаборного сооружения в целом, за счет новых элементов в строительстве.

Claims (1)

1. Способ возведения водозабора комбинированной конструкции, включающий водозаборный канал, в дно которого встроены водозаборные галереи, верхняя часть которых является фильтрующей панелью, диаметр отверстий, а именно сквозных пор, которой должен быть меньше диаметра очищаемой фракции взвешенных наносов, и накопительный бассейн, в который подается вода из водозаборных галерей, отличающийся тем, что галерея ниже фильтрующей панели по высоте разделена наклонной плоской разделительной стенкой на две неравные части, которые включают в себя верхнюю и нижнюю секции, причем наклонная плоская разделительная стенка выполнена в виде консоли с обратным уклоном относительно дна галереи, расположена в сторону задней стенки галереи и имеет окно относительно задней стенки галереи, причем наклон плоскости разделительной стенки направлен вниз концом под углом к дну галереи, таким образом, чтобы наклонный сток потока сливался сплошной гидравлической струей с конца разделительной стенки вниз с поворотом на 180° в сторону дна по длине галереи в сторону отводящего трубопровода, связанного с водонакопительным бассейном, при этом фильтрационная панель выше плоской разделительной стенки с окном состоит из укладываемой поперек и по длине галереи закрепленной жестко металлической мелкоячеистой решетки, по уровню и уклону совпадающей с дном водозаборного канала, на которую сверху поперек и по длине галереи по направлению потока водозаборного сужающегося канала укладывают расположенный друг над другом не менее двух слоев сверху фильтрующий материал, выполненный в виде водопроницаемого полотна из геотекстиля, края каждого слоя поочередно загибают вверх по периметру галереи по замкнутому контуру сверху к боковым стенкам галереи, конец каждого слоя по отдельности полотна материала из геотекстиля плотно фиксируют тонкими полосками в виде металлической рамки с помощью крепежа, при этом верхний слой водопроницаемого материала из геотекстиля, расположенный непосредственно над первым нижним слоем материала из геотекстиля, уложенным на металлическую закрепленную мелкоячеистую решетку, концы которого выполнены с загибом вверх с крепежом по замкнутому контуру внутри к боковым стенкам галереи, выполняют с возможностью снятия для промывки или замены новым полотном материала из геотекстиля.

Images