Общие сведения об отстойниках
Для орошения земель или для работы деривационной гидроэлектростанции приходится забирать воду из реки с помощью отводящего канала (магистрального, деривационного).
В подобных случаях получают речной гидроузел (рис. 24.1), в состав которого входит головной водозаборный шлюз (водоприемник) 1 и плотина 2, часто небольшой высоты (являющаяся плотиной водоподъемной). Иногда плотина может и отсутствовать, тогда имеют бесплотинный водозабор (см. гл. 25). В конце отводящего канала 3 могут располагаться или орошаемые земли, или деривационная гидростанция.
Вода в реке часто (особенно во времй паводка) может оказаться в значительной мере насыщенной взвешенными наносами; равным образом могут иметь место и донные наносы, влекомые рекой. Эти наносы из реки будут попадать в отводящий канал, что нежелательно по следующим причинам: транспортирующая способность отводящего канала обычно оказывается меньше, чем транспортирующая способность реки, поэтому часть наносов, поступающих в канал, должна выпадать из йоды и заилять его, что будет обусловливать необходимость периодической очистки канала от отложившихся в нем наносов; работы по очистке канала от наносов требуют больших затрат; 2) при наличии в конце канала гидростанции наносы, попадая в турбины, истирают их лопасти.
Учитывая отмеченные обстоятельства, осуществляют борьбу с наносами, причем ату борьбу ведут двумя путями: а) головной водозаборный шлюз 1 (см. рис: 24.1) устраивают с таким расчетом чтобы в канал, не попадали крупные наносы, движущиеся в при донных слоях реки, в частности донные наносы (см. гл. 25) б) сравнительно мелкие взвешенные наносы, попавшие в канал удаляют из воды с помощью ее отстоя отстойных бассейнах, на зываемых отстойниками.
Отстойники располагают или в самом начиле канала, например непосредственно за головным шлюзом, или вдали от головного шлюза (иногда в самом конце канала). Располагая отстойник 3 вдали от головного шлюза 1 (рис. 24.2), участок ab отводящего канала 2 делают незаиляющимся, придавая ему соответствующий уклон, обеспечивающий надлежащую его транспортирующую способность. Что касается транспортирующей способности участка канала ей, то она должна быть увязана со степенью осветления воды в отстойнике. Намечая степень Очистки воды от наносов в отстойнике и проектируя участки ab и cd канала, учитывают, что в различное время года мутность воды в реке бывает различная, иногда мутность в реке достигает 5...10 кг/м3.
Вопрос о степени очистки воды от наносов в отстойнике решают различно для так называемых гидромелиоративных (ирригационных) отстойников и для отстойников гидростанций.
1. Ирригационные отстойники. Здесь степень очистки воды от наносов назначают с таким расчетом, чтобы ирригационные каналы по всей своей длине не заилились (или заилились незначительно); при этом требуют, чтобы количество наносов, оставшееся после отстоя воды в отстойнике и попавшее в отводящий канал, не превышало бы транспортирующую способность его. Переос.ветле ние воды в отстойнике является нежелательным, так как при пере осветлении воды в отстойнике в нижерасположенных каналах могут возникать размывы. Мелкие наносы, выносимые водой на поля орошения, могут рассматриваться как удобрение или как улучшающая почву добавка.
На основании данных практики ирригационные отстойники должны очищать воду от наносов (песчинок) диаметром
Поэтому ирригационные отстойники получаются значительно больших размеров, чем отстойники гидростанций.
2. Отстойники деривационных гидроэлектростанций. Наносы, поступившие в турбину, могут истирать ее лопасти, в связи с чем КПД турбины может снижаться. Степень повреждения лопастей турбины наносами зависит от их крупности. Удаляя из воды с помощью отстоя достаточно крупные наносы,не допускают ощутимого снижения КПД турбин. Рассматривая этот вопрос, необходимо учитывать, что размеры отстойника (а следовательно, и его стоимость) существенно зависят от крупности фракций, задерживаемых отстойником: с уменьшением этой крупности длина отстойника увеличивается.
Задачу о сохранении КПД турбин (при наличии наносов) можно решить, не прибегая к устройству отстойников, а изготовляя лопасти турбин из особой дорогостоящей наносопрочной стали. Можно также наметить и промежуточный вариант: устраивают отстойник не слишком больших размеров (для удержания только наиболее крупных наносов); вместе с тем лопасти турбин выполняют из не слишком дорогой стали. Здесь получают чисто экономическую задачу о выборе оптимальных размеров отстойника и оптимальных параметров стали, служащей для изготовления лопастей турбины.
До настоящего времени этот вопрос еще недостаточно изучен. Обычно в современных условиях отстойники гидростанций проектируют на удержание.наносов крупностью однако некоторые авторы снижают предельный размер d и до 0,10 мм.