Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для защиты водозабора от попадания в него донных наносов, рыб, планктона, плавающего мусора и нефтепродуктов.

С ростом потребления воды для нужд промышленности и энергетики все большее значение приобретает организация забора воды из крупных водоемов, в т.ч. морей, внутриводные вдольбереговые течения которых переносят не только значительное количество донных наносов, но содержат огромные массы рыб, растительных остатков и планктонных организмов. В периоды “вспышек” численности зоопланктона, его скопления, дрейфующие по водоему, достигают десятков километров в диаметре. Попадание их в зону действия водозаборов, не оборудованных системами защиты, может привести не только к массовой гибели рыб и планктона, но и к нарушению нормальной работы водозаборного сооружения, вплоть до его остановки и выхода из строя.

Известен водозабор с огражденным подводящим каналом (см. Водозаборные сооружения. Сборник научных трудов. - М., ВНИИ “ВОДГЕО”, 1983, с. 99-110, рис.3), включающий береговую насосную станцию, расположенную в водозаборной акватории (водоподводящем канале), отгороженной от водоема устроенными в нем защитными дамбами.

Целью вынесения водоприемника вглубь крупного водоема, например, моря, является предотвращение занесения водозабора донными наносами, транспортируемыми вдольбереговыми течениями. Однако данное мероприятие является временным, поскольку наносы, отложившись между берегом и корневой частью дамб, со временем начнут огибать головы защитных дамб, способствуя занесению водоподводящего канала. Кроме того, такое техническое решение не позволяет защитить водозабор от попадания в него водных организмов.

Известна система защиты водозабора, реализуемая в техническом решении по А.С. СССР №1516571 по Е 02 В 8/02, 1989, включающая замкнутую водозаборную акваторию, образованную защитной дамбой, в теле которой устроено входное водозаборное отверстие, а противоположно ему - водоприемник водозаборного трубопровода.

Данное техническое решение предназначено для осветления природных и сточных вод, главным образом от гравитационных наносов, выпадающих на дно бассейна по мере течения по нему загрязненных вод. В тоже время поток может транспортировать и взвешенные частицы, в том числе планктонные организмы и рыб, не оседающие на дно при потере потоком транспортирующей способности. В результате они попадут в водозабор, что является существенным недостатком данного устройства.

Задача изобретения - повышение эффективности защиты водозабора от попадания в него донных наносов, молоди рыб, планктона, плавающего мусора и нефтепродуктов путем снижения влияния на водозабор вдольбереговых течений и организации защиты водных объектов с восстановленной по глубине потока естественной стратификацией путем их флотирования в искусственно организованном восходящем водовоздушном течении воды, движущейся по защитному устройству с вертикальной сепарацией.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в системе защиты водозаборного сооружения, включающей замкнутую водозаборную акваторию, образованную защитной дамбой, в теле которой устроено входное водозаборное отверстие, а противоположно ему - водоприемник водозаборного трубопровода, согласно изобретению, водозаборная акватория размещена в водоеме с образованием вдоль берега транзитного канала, предназначенного для беспрепятственного прохождения вдольбереговых течений, входное водозаборное отверстие устроено в защитной дамбе с мористой стороны, а водоприемник водозаборного трубопровода выполнен в виде защитного устройства с вертикальной сепарацией, включающего входной потокоформирующий, рабочий защитно-водоприемный и отводящий элементы и оборудованного дополнительным флотирующим устройством в виде горизонтального перфорированного трубопровода, подключенного к напорному воздуховоду, причем отводящий элемент соединен с транзитным каналом и оборудован узлом создания направленного тока воды, подключенным к источнику напорной воды.

Существо изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена предлагаемая система защиты водозаборного сооружения, план; на фиг.2 - схема водоприемника водозаборного трубопровода, поперечный разрез.

Система защиты водозаборного сооружения включает вынесенную в водоем (1) с образованием транзитного вдольберегового канала (2) водозаборную акваторию (3), отгороженную от основного водоема (1) замкнутой защитной дамбой (4) и соединенную с береговой насосной станцией (5) подземным водозаборным трубопроводом (6). С мористой стороны в вершине защитной дамбы (4) устроено входное водозаборное отверстие (7). В противоположной части акватории (3) размещен водоприемник (8) водозаборного трубопровода (6), выполненный в виде защитного устройства с вертикальной сепарацией, включающий входной потокоформирующий (9), рабочий защитно-водоприемный (10) и отводящий (11) функциональные элементы и оборудованный дополнительным флотирующим устройством (12), в виде горизонтального перфорированного трубопровода, подключенного к напорному воздуховоду (не показан). Отводящий элемент (11) соединен с транзитным каналом (2) водоема (1) и оборудован узлом создания направленного тока воды (13), подключенным к источнику напорной воды (не показан).

Защита водозаборного сооружения осуществляется следующим образом.

Наличие транзитного канала (2), отделяющего водозаборную акваторию (3) от берега, сохраняет неизменными траектории вдольбереговых течений, которые свободно транспортируют донные наносы и другие водные объекты вне зоны действия водозабора и не оказывают на водозабор существенного влияния. Это приводит к резкому сокращению поступления в водозаборную акваторию (3) донных наносов и водных объектов.

Забираемая к водопотребителю вода, прежде всего, поступает из водоема в водозаборную акваторию (3). При наличии в водоеме стратификации водных организмов и других транспортируемых потоком водных объектов, в т.ч. плавающего мусора и нефтепродуктов, входное водозаборное отверстие (7) размещается в бедных ими слоях водоема, откуда и осуществляется забор воды. Расположение отверстия (7) в вершине акватории (3) позволяет пропустить мимо него к берегу большую часть водных объектов, перемещаемых к водозабору вследствие ветрового нагона.

Скорость течения воды, вытекшей из водопропускного отверстия (7) в акватории (3), замедляется, что позволяет использовать последнюю в качестве отстойника оставшейся части наносов и другого гравитационного мусора, поступившего в водозабор. Наличие акватории-отстойника позволяет также восстановить стратификацию водных объектов в толще воды, нарушенную, например, волнением воды в основном водоеме (1).

Пройдя по водозаборной акватории (3), вода с восстановившейся структурой вертикального распределения транспортируемых ею водных объектов поступает в защитное устройство водоприемника (8) водозаборного трубопровода (6), оборудованное флотирующим устройством (12), которое создает водо-воздушную завесу. При этом гидравлическая структура, втекающего в устройство (8) потока организуется входным потокоформирующим элементом (9) таким образом, что объекты, плавающие в поверхностном слое, сохраняют свое высотное положение неизменным, а объекты, находящиеся в толще и у дна, также выводятся потоком в верхний горизонт и в нем транспортируются над защитно-водоприемным элементом (10) в отводящий элемент (11). По отводящему элементу (11) в течении воды, организованном узлом создания направленного тока (13), водные объекты выводятся обратно в водоем (1).

Подъему рыбы вверх способствует расширение ее плавательного пузыря, придающего рыбе дополнительную положительную плавучесть. Дополнительный же подъем вверх планктона и плавающего мусора обеспечивается за счет флотирования их выходящим из перфорированного трубопровода (12) воздухом, направление подъема которого в потокоформирующем элементе (9) совпадает с направлением течения потока и, следовательно, с направлением всплывания планктона и мусора. В результате этого все транспортируемые водой объекты поднимаются в верхний слой водотока. Над защитно-водоприемным элементом (10) водовоздушная завеса поддерживает и стимулирует движение водных организмов в поверхностном слое потока. Водовоздушная завеса и для рыбы является зрительным ориентиром, что также способствует ее подъему и удержанию в верхнем слое. Таким образом, создаются условия для транспортирования всех видов водных объектов в верхнем слое, т.е. на периферии, на удалении от защитно-водоприемного элемента (10).

Растекаясь по защитно-водоприемному элементу (10) и проходя через него, поток, освобожденный от транспортируемых водных объектов, поступает в водозаборный трубопровод (6) и далее к водопотребителю.

Предлагаемая система защиты водозаборного сооружения позволяет осуществлять многоступенчатую защиту водозабора от всего спектра транспортируемых в него потоком водных объектов - донных наносов, рыб, планктона, плавающего мусора и нефтепродуктов. Отсутствие сетчатых и движущихся функциональных элементов, позволяет существенно сократить эксплуатационные затраты на чистку сооружения, избежать травмирования водных организмов и обеспечить сохранение их жизнеспособности.