Природные условия забора воды

Осложнения в работе водозаборных сооружений могут возникнуть: при заносе водоприемников отложениями донных наносов, при отделении мест расположения водоприемников косами наносов; при отходе русла реки от сооружения вследствие переформирования русла; при подмыве и разрушении водоприемника течением воды или под воздействием волн; при разрушении водоприемника под воздействием льда, при заcорах, заторах и навале льда, при закупорке решеток сором, водорослями, скоплениями шуги или при обмерзании решеток. Перемещение наносов речным потоком связано с размывом русла в одних местах и с отложением наносов в других.

При возведении разнообразного гидрооборудования важно учитывать течение вод. Неправильная установка повредит гидрооборудование. В структурном механизме речных потоков поперечные циркуляции определяют особенности формируемого потоком русла, движения наносов и плавающих тел, льда и шуги. Русло характеризуется извилистой формой в плане и чередованием вдоль него глубоких участков — плесов, а также мелких — участкам русла, а перекаты — участкам, соединяющим излучины с противоположными направлениями изогнутости.

течение

Рис. 1 Структура течений на изгибе перекатов.

При движении воды на поворотах под действием центробежной силы возникает перекос поверхности воды (рис. 1). Поверхностные маломутные струи воды, набегая на вогнутый берег, отклоняются к дну и размывают его, формируя углубление дна — плесовую ложбину, которую целесообразно использовать для размещения в ней водоприемника Донные струи насыщаются наносами и, выходя к поверхности у выпуклого берега, теряют здесь часть своей скорости, образуя отмель, называемую побочнем (рис. 2).

плесовая лощина

Рис.2 Плесовая лощина (1), береговая отмель (2), перекат (3)

Возникающее винтовое течение называют поперечной циркуляцией (рис. 1). В результате размыва вогнутого и наращивания выпуклого берега происходит развитие и перемещение речных излучин.
На перекате происходит затухание поперечной циркуляции и вследствие этого уменьшается транспортирующая способность потока. Наносы при этом оседают на дне, глубина потока уменьшается, а ширина русла увеличивается. Наносы движутся по дну, пересекая русло от верхнего побочня к нижнему. Гряда наносов на перекате располагается по этому же направлению, часто с повышением дна в середине русла, где может образоваться осередок — затапливаемое подвижное возвышение дна или даже остров. Меандрическая форма русла в большей степени свойственна малым и средним рекам с небольшими уклонами (около 0,0001), большим рекам — слабая извилистость. При проходе по руслу паводковых расходов воды также возникает поперечная циркуляция. Характер циркуляции обусловлен быстрым увеличением глубины и скорости потока в стержневой его части при подъеме уровней; они же быстрее убывают при снижении уровней воды. Вследствие этого перекаты при подъеме уровней воды наращиваются, при спаде — размываются.

Образование внутриводного льда, создающего помехи забору воды, начинается с отрицательных среднесуточных температур воздуха, когда температура воды в реке достигает значений, близких 0°С. Дальнейшее охлаждение потока приводит к переохлаждению тонкого поверхностного слоя до t = —0,005... — 0,02 °С. Образование льда может происходить в толще воды вследствие турбулентного перемешивания и на ее поверхности при наличии центров кристаллизации (песчинок, кристаллов льда), а также на неровностях дна. Толщина донного льда, имеющего пористую структуру, может достигать 0,6 м в галечном русле и 1,5 м на скальном дне. В плесе могут отмечаться редкие и небольшие скопления, на перекате с большими скоростями потока — сплошной ковер донного льда.

При мелкопесчаном дне кристаллы льда с примерзшими песчинками всплывают, образуя ледяную взвесь с песчаными включениями. У водоприемных отверстий затопленных водоприемников скопления такого льда уплотняются, образуя ледяные стенки, закупоривающие отверстия, что иногда приводило к разрушению решеток и даже водоприемников.

Скопления донного льда при подтаивании его у дна от притока глубинного тепла всплывают, образуя плавающие скопления внутриводного льда — шугу. Сначала она движется небольшими скоплениями, которые, смерзаясь, образуют шуговые ковры. Ледостав начинается со смерзания ковров шуги с берегами. С ледоставом прекращается переохлаждение воды и образование внутриводного льда. На реках с малыми скоростями течения v < vK, 1 = 0,4...0,5 м/с ледостав устанавливается без значительного внутриводного льдообразования. При скорости течения v>vK, 2 (по А. С. Образовскому, vK, 2 = 0,7 + 0.67H, м/с, где Н — глубина воды, м) скопления шугольда затягиваются под лед, заполняя живое сечение реки.

На перекатах и в сужениях шуга останавливается, уровень воды повышается. При скоростях у>ук>3= 1,5 м/с шуголедовая масса перемещается в толще потока в виде ледяной взвеси, в том числе и под массами ранее остановившейся, уплотнившейся и замерзшей с поверхности шуги. Большинство равнинных рек с песчаными руслами в предледоставный период имеют скорости течения на плесах ик, i

На реках с большими уклонами, песчано-гравелистым руслом и большим объемом шугольда при таком же соотношении скоростей течения кромка ледостава также перемещается в плесе вверх по течению. Затягивание шуги под лед начинается ближе к перекату, и верховая часть плеса оказывается частично заполненной «висячим» шугозажором, который создает подпор, распространяющийся на перекат. Это приводит к уменьшению скорости течения на перекате, в результате чего кромка ледостава передвигается в расположенный выше плес, где процессы повторяются.
Если перекат достаточно высок, то на нем может возникнуть на какое-то время полынья. Это вызовет подпор, повышение уровня воды на перекате и продвижение кромки ледостава.

При использовании данного текста гиперссылка на сайт обязательна!

Вы проголосовали 1. Всего голосов: 294