автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Совершенствование технологий водоприема и водозаборных сооружений для систем водоснабжения на Севере

На правах рукописи

Вдовин Юрий Иосифович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОДОПРИЕМА И ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА СЕВЕРЕ

05.23.04 — водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1996

Работа выполнена в Пензенской государственной архитектурно-строительной академии.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

М.Г.Журба;

доктор технических наук, профессор С.А.Шуберт;

доктор технических наук, профессор В.М.Беляков

Ведущая организация — Гипрокоммунводоканал (г. Москва)

Защита состоится .4>. ./Уб/?/?.?6.... 1997 г. в /.(2. ч. на заседании диссертационного Совета Д 033.05.01 при НИИ ВОДГЕО (119826, г. Москва, Г-48, Комсомольский пр. 42, НИИ ВОДГЕО).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ ВОДГЕО.

Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

канд. техн. наук

О. В. Демидов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экономика РФ во многом зависит от освоения ресурсов и территорий Севера. Основные запасы энергоносителей, полиметаллов, алмазов и золота, гидроэнергоресурсов, древесины и др. сосредоточены в Северной строительно-климатической зоне, (67 % территории РФ). К 1991 г. здесь проживало до 17 млн. человек. Здесь осуществлены крупномасштабные работы по освоению уникальных природных богатств, урбанизации территорий, строительству железнодорожных, авто- и трубопроводных магистралей, созданию ТПК. Хозяйственно-экономические и природно-климатические условия Севера разнообразны; обшее для них — суровый резкоконтинентальный климат, повсеместное распространение вечномерзлых грунтов, зима до 8... 10 месяцев, обусловленный ими специфический режим водоисточников.

Надежное водоснабжение -- один из главнейших факторов экономического развития и обеспечения современного инженерного оборудования поселений. При организации водоснабжения особо сложна проблема забора (приема) воды. Технологии водоприема, типы и конструк-цш! водозаборов, их соответствие условиям местных источников определяют надежность, эффективность, экологичность систем водоснабжения, себестоимость продукции добывающих и обогатительных предприятий, условия жизни людей.

Темпы освоения Севера значительно опередили уровень исследований н проектно-конструкторских разработок по технологиям водоснабжения и, особенно, по технологиям водоприема и водозаборным сооружениям, вынуждая применять опыт средней полосы, что влекло частые отказы, аварии, нерациональные затраты на передежи водозаборов. Стоимость водь: составляет до 30...40 % и более стоимости золота. злмазоЕ, полиметаллов.

Для Севера необходимы технологии водоприема, типы и конструкции водозаборов, удовлетворяющие, ряду специфических требований: повышенная' надежность при постоянно существующей угрозе пе-ремерзания элементов водозабора и самого источника: защищенность от ледоходов, лесосплава, интенсивных шуголедоЕых помех, мерзлотно-гидрологических процессов; улучшение качества отбираемой воды; возможность управления режимом источников; возможность совместного отбора поверхностных и подрусловых (таликовых) иод; возможность водоотбора из малых и перемерзающих рек и др.

Основы водоснабжения на мерзлоте заложили II.С. Богданов, Е.В.Степаненко, А.В.Львов, А.А.Сурин, М.И.Сумгин, Н.И.Толстнхин, М.Я.Чернышев, А.И.Калабин н др. Но до последнего г.ременн проекты систем водоснабжения для Севера ведут схематично., без достаточной нормативной базы, без учета накопленного опыта. В особой мере это относится к технологиям водоприема и водозаборным сооружениям, их взаимодействию с источниками и мерзлотой. Одинаково нецелесообразны переоценка специфичности водоприема и условии работы водозаборов и усложнение их конструкций и недооценка мерзлотно-гидрологи-ческих особенностей водоотбора. Тем более, что диапазон водопотреб-лснпя на Севере от десятков м /сутки до десятков м / с.

Отмеченные обстоятельства предопределили актуальность научно-технической проблемы — совершенствование известных и разработки новых технологий водоприема в районах Севера, типов и конструкций водоприемников, соответствующих местным условиям в комплексе со специальными мероприятиями и сооружениями по управлению режимами водоисточников в специфических условиях вечной мерзлоты.

Отдельные аспекты проблемы водоснабжения на мерзлоте освещены в работах М. М.Андрияшева, Н.А.Вельмшгой. B.C.Днкарсвского, В.Д.Дмитриева, Н.В.ЕресноЕа, А.В.Лютова, Н.С.Майорова. А.С.Обра-

зовского, А.Ф.Порядина, Г.А.Пчелкпна, В. Л.Стеганцева, Л.Д.Терехова, Б. Ф. Туру тина, Н.Ф.Федорова, Ю.В.Якукина и др. Но исследований по технологиям водоприема и водозаборам для водоснабжения наиболее важного и ответственного звена водообеспечения любых объектов в районах Севера выполнялось недостаточно.

В основу диссертации положены многолетний проектно-произ-водственный опыт (1963-92 г.г.) и исследования, выполненные автором, под его руководством или при участии в научно-исследовательских и лроектно-лроизводственных оргашшациях Севера при решении задач водоснабжения и технологий забора воды в районах мерзлоты, по государственным, республиканским, региона льшлм, отраслевым программам, по заказам ведоме те, промышленных, эксплуатационных, проектных организаций в 1964—92 г.г.

Поскольку в районах мерзлоты с крайне непостоянными характеристиками источников и особыми требованиями к системам водообеспе-чения. наиболее целесообразны технологии водоприема с фильтрующие ш сооружениями (фильтрующие, ннфильтрационно-фильтрующие и комбинированные), основное внимание уделено разработке, исследованиям и производственно-натурной проверке водозаборов именно этой категории.

Идея широкого использования технологий фильтрующего водоприема в практике водоснабжения в зоне мерзлоты принадлежит академику РАН С.В.Яковлеву и д. т. н., проф. А.С.Образовскому (1962 г.). Целенаправленные исследования по заданию Госстроя СССР "Предложения по оптимальным решениям водоснабжения промпредприятий и населенных мест в условиях сурового климата Севера, вечной мерзлоты и с учетом перемерзания поверхностного стока рек"' (раздел "Водозаборные. сооружения на реках Севера") выполнялись автором с 1964 г.

Целью диссертационной работы является совершенствование технологий водоприема и водозаборных сооружений для систем водо-

с

снабжения в Северной строительно-климатической зоне путем разработки теоретических и инженерных основ, конструктивных и эксплуатационных решений забора воды в районах со специфическими климатическими и мерзлотно-гидрологическями условиями, создание технически приемлемых, экономически эффективных и экологически целесообразных технологий водоприема, включая приемы и сооружегаш по управлению режимом водоисточников.

Научная новизна работы заключается в следующем: — теоретически исследовано взаимодействие системы "поверхностный источник — водозабор — подрусловые талики — подрусловые воды — вечная мерзлота" для оценки условий водоотбора; обоснованы и сформулированы принципы применения фильтрующего, инфнльтра-ционно-фильтрующего и комбншфованного водоприема из различных источников;

— разработана методика расчетов мощности, контура и гндротер-мики таликов под водоисточниками для назначения расположения и типа водозаборных сооружении в аллювиальных слоях;

— теоретически исследованы процессы фильтрования., засоряемос-ти и регенерации фильтров водоприемников при переохлаждении, шуголедовых явлениях, засоренности в разных типах водозаборов, водосборных и промывных устройств;

— даны теоретические обоснования режимов фильтрации и промыва, выбора диаметров фильтрующей загрузки с учетом особенностей переохлажденной и зашугованной воды;

— разработаны основы расчета подземных полостей для хранения запасов воды на водозаборах; разработана методика прогноза изменений очертания полостей при взаимодействии с вечномерзлой толщей окружающих грунтов;

— расширены границы физических представлений о закономерностях течения воды в фильтрах водоприемников разных типов, при раз-

ных направлегшях водоотбора и размещения водоприемного фронта относительно русла, поверхности, дна и берегов водоисточников рассматриваемой зоны;

— обоснованы теоретически и экспериментально, подтверждены в натурно-эксплуатационных условиях приемы, сооружения и устройства управления режимом источников на бессточный период с установлением характеристик сооружений, создаваемых с использованием льда и ледовых явлений, вечномерзлого состояния грунтов, сурового климата и своеобразия режима рек;

— обоснованы и разработаны приемы защиты водоприемных, во-доотводящнх и береговых элементов водозаборных сооружений от обледенеют, перемерзання, наледей, ледоходов, переформировашш русла и берегов с установлением соответствующих расчетных зависимостей.

Предметом защиты являются результаты теоретических, экспериментально-производственных и натурно-эксплуатационных обосновании по соЕершенствовашпо технологий водоприема, конструкций водозаборов для систем коммунального и промышленного водоснабжения в комплексе со специальными мероприятиями и сооружениями по управлению режимом источников в целях водоотбора в условиях вечной мерзлоты и сурового климата.

На защиту выносятся:

— Результаты исследований по инженерной оценке мерзлотно-гидролотческих, гидрогеотермических характеристик поверхностных и подрусловых источников, закономерностей их взаимосвязи с подрусло-ш ми таликами при водоотборе с зачетом технических возможностей, экономической целесообразности и экологической безопасности водо-обеспечеиия хозяйственных объектов на территории Севера.

— Теоретические и экспериментальные обоснования совершенствования технологий водоприема и конструкции водозаборов с разра-

богкой новых типов фильтрующих, инфильтрацпонно-фильтрующих и комбинированных водоприемников, наиболее целесообразной компоновки водозаборных узлов с основами их расчета применительно к режиму водоисточников в зоне мерзлоты.

— Результаты экспериментальных и производственно-эксплуатационных исследований фильтрующих элементов водозаборов по условиям их засоряемости, забивки шугой, обледенения и восстановления пропускной способности при различном расположении водоприемного фронта относительно поверхности, уровня дна и береговой линии водоисточников.

— Научное обоснование, разработка технических средств и инже-нерно-практнческая реализация приемов и средств регулирования режима водоисточников для повышения надежности и эффективности технологий водоприема, защиты водозаборов от перемерзгошя, мерзлот-но-гидрологпческкх воздействий, руслоЕых и термоэрозионных переформирований в акваториях водозаборов.

— Результаты исследований по реализации преимуществ технологий фильтрующего водоприема как средства рыбсзащиты, защиты от щуголедовых помех, природных и промышленных засорегаш, улучшения качества отбираемой воды.

— Обоснование и разработка приемов, технических средств и сооружений по использованию сурового климата, естественного холода грунтов, особенностей режима источников для повышения эффективности технологии водолрнемз, строительства и эксплуатации водозаборов для систем водоснабжения.

— Результаты внедрения работ по совершенствованию технолопп! водоприема, разработанных автором способов, сооружен™ и устройств забора воды в зоне вечной мерзлоты в практику водоснабжения промышленных и коммунальных объектов с их тсхшгко-зкономтеской и экологической оценкой.

Практическая ценность работы состоит в том, что:

— обобщены основные мерзлотно-гидрологические и инженерно-технологические характеристики источников Севера с классификацией кх по условиям водоотбора и оценкой взаимодействия системы "водоисточник — талик — вечная мерзлота — водозабор";

— значительно расширены границы использования в практике водоснабжения усоиершенствованых технологий фильтрующего водо-приемз в широком диапазоне производительностей, функционального назначения и конструктивно-технологических модификаций водозаборов фильтрующею, инфильтрационно-фильтруюшего и комбинированного типа;

— разработаны конструкции сооружений фильтрующего водопри-ема с реализацией в виде фильтрующих, инфильтрационно-фильт-рующго: и комбишхрованных водозаборов; дана классификация их по типу фильтров, направлению водоотбора и расположению водоприемного фронта в источнике относительно поверхности, уровня дна и береговой линии;

— обоснованы и усовершенствованы технологии водоприема из малых и перемерзающих рек, для водоснабжения, в наибольшей мере соответствующих мерзлотно-гидрологическим условиям Севера:

— разработаны технологические и инженерные основы создания водозаборно-очистных и регулирующих сооружений как единых головных комплексов систем водоснабжения с установлением рациональной области применения каждой из модификаций;

— установлены и проверены в натуре особенности фильтрующего водоприема из разных материалов фильтров для рьгбозащиты, защиты от шуголедовых помех, природных и промышленных засорений, улучшения качества отбираемой воды условий регенерации фильтрующих элементов водоприемников с применением разработанных для этого устройств;

— разработаны и проверены в производственных условиях приемы, сооружения и устройства для управления режимом водоисточников при Бодоотборе, к том числе с использованием льда и ледовых явлений, ресурсов естественного холода, вечномерзлого состояния грунтов, сурового климата, особенностей гидрологии и гидротермики источников и таликов под ними;

— разработаны приемы и технические решения зашиты водоприемных, водоотводящих и береговых элементов водозаборов от перемер-зания, ледоходов, наледей, переформирования русла и берегов.

Реализация разработок автора осуществлена:

— внедрением результатов исследований и рекомендаций по со-вершенствовашао технологий забора воды для систем коммунального и промышленного водоснабжения более чем на 70 объектах сезошюго и многолетнего (от 1...3 до 15...20 лет) действия в район:« Северо-Востока и Сибири:

— использованием разработок и рекомендаций автора при модернизации и переоборудовании действующих водозаборов с открытым во-доприемом на фильтрующий более чем на 10 объектах Северо-Востока и на 8 коммунально-промышленных водозаборах других регионов СССР (водозаборы г.г. Индерск и Гурьев — р. Урал; г. Черновцы — р. Днестр; г. Новомосковск — р. Днепр; г. Весьегонск — р. Волга; г. Гродно — р. Немани др.);

— оказанием консультативно-методической помощи по совершенствованию технологий водоприема, переоборудованию водоприемников на фильтрующие, инфильтрационно-фильтрующие или комбинирован' 5ше, исходя из требований технологии Еодопотребигелей, эколопгче-

ских задач, рыбозащиты, специфики условий водоотбора более чем 120 проектным, строте.тьным, промышленным, эксплуатационным и иным организациям (ВО ВКП и его отделения, Пшрокомпутаодокапал. Якут-

золотопроект, Якутзашроалмаз, Я кутгипр оподх о а, другие отраслевые и территориальные организации);

— выполнением натурно-экспериментальных и производственно-эксплуатационных иредггроектных исследований фильтрующего водо-нриема по 14 заказам и заданиям директивных органов, министерств и ведомств разных уровней для систем водоснабжения действующих и строящихся объектов Севера и других регионов РФ и СНГ;

— разработкой, изданием или передачей заказчикам региональных, ведомственных, отраслевых инструктивно-нормативных документов:

а) Рекомендации по проектированию и строительству водозаборов из поверхностных источников в районах вечной мерзлоты. — Минтяж-строй СССР. - Кр. ПСНИИП. - Красноярск, 1979.

б) Рекомендации по проекгарованию систем сельхозводоснабже-ния и обводнения в зоне вечной мерзлоты. — Мннводхоз РСФСР. — СибНИИГиМ. - Красноярск, 1984.

в) Рекомендации по обоснованию норм сельхозводоснабжения и гидромелиорации в Западной части БАМ . — Минводхоз РСФСР, — Сиб. ВАСХНИЛ. - Новосибирск, 1985.

г) Рекомендацш* по проектированию фильтрующего водоприема хозяйственно-шггьевых и промышленных водопроводов. (Рук. А.С.Образовскнй). М.: ЗНИИ ВОДГЕО, 1969. - Изд. ВОВКП.

д) Рекомецдацш! по фильтрующему водоприему для систем орошения и с.-х. водоснабжения в условиях Якутия. — СибНИИГиМ, — Минводхоз ЯАССР. - Якутск, - 1986.

е) Рекомендации по промышленному производству льда дальне-струшшм дождеванием. /Рук. .ПЛ1.Файко/. — Якутск, — 1982;

— включением отдельных разработок и предложений автора б справочно-норм/шизные документы; ...Проектирование сооружений для забора поверхностных вод (Пособие к СНиП 2.04.02-84). — М.:

С-тройиздат, 1990; ...Справочник проектировщика. — Гидротехнически сооружения. — М.: Стройиздат, 1983; ...Альбом техгагческнх решет) водоснабжения и канализации в районах вечномерзлых грунтов. -Красноярск: Филиал ВНИИ ВОДГЕО. — 1986; ...Пособие по проектг ровагада систем водоснабжения и канализации в районах распространс ния вечномерзлых грунтов (к СНиП 2.04.02-84). — Красноярск, 198С — (1-я редакция);

— включением отдельных результатов исследовании автора ; фундаментальные издания и монографии последних лет по водошабже нию и водному хозяйству в учебно-методические пособия и указания п< разделу ''Водозаборы" курсов водоснабжения;

— получением годового экономического эффекта от внедреиш разработок автора в практику (водоприемников с фильтрами, совершен-ствовазшя технологий водоприема, способов и технических средств регулирования режима водоисточников для ловъшкчшя надежности и эффективности), подтвержденного актами, справками, протоколами — (в ценах 1991 г.) 19.8 млн. руб. Эффект достигнут за счет повышения надежности технолопш водоприема и водоприемников, уменьшения затрат на обработку воды, исключения водоочистных сеток, отказа от ры-бозаградителей, уменьшения габаритов береговых шахт, экономии энергии, средств, труда, материалов.

Апробация. Результаты исследований по рассматриваемой проблеме докладывались и обсуждались на всесоюзных, международных, республиканских и региональных совещаниях и конференциях".

— по исследованиям, проектированию, строительству и эксплуатации водозаборных сооружений (г. Москва, 1964. 1968, 1985 г.т.; г. Тбилиси, 1968 г.; г. Новосибирск, 1975 г.);

— по исследованиям режима еодоиоточникое — на 11 Международной конференции по мерзлотоведению (г. Якутск, 1973 г.), на Все-

союзных совещаниях по гидротехнике на Севере (г. Красноярск, 1981, 1983 г.г.; г. Москва, 1984 г.; г. Мурманск, 1985 г.);

— по внедрению разработок автора в практику водоснабжения докладывалось на ¡1 Совещании по развитию производительных сил Якутской АССР (г. Якутск, 1969, 1985 г.г.), Магаданской обл. (г. Магадан, 1980 г.), Сибири и зоны БАМ (г. Якутск, 1985; г. Нерюнгри, 1986);

— экологичность предлагаемых автором решений водозаборов и водоснабжения обсуждалась на сессии Научного Совета АН СССР по проблемам биосферы (г. Якутск, 1978 и 1984 г.г.); на региональных конференциях по водоснабжению и водоотведеншо (г. Пенза, 1988 г., 1990 г., 1996 г.; г. Самара, 1990, 1995 г.г.);

— опыт внедрения в практику разработок автора по регулированию водоисточников и повышению надежности водоприема докладывался на Всесоюзных совещаниях "Лед-83" (г. Мурманск, 1983 г.); по проблемам использования льда и наледеобразования (г. Иркутск, 1984 и 1989 г.г.; г. Москва, 1988 г.); на конференциях по водохозяйственному строительству в Сибири и в зоне БАМ (г. Новосибирск, 1982 г.; г. Гындз, 1985 г.);

— результаты практического использования предложений и разработок автора докладывались на научно-технических советах НПО "Якутзолото", "Якуталмаз", "Яку туг о ль", У.С. "Якуттяжстрон". на коллегиях Минводхозов РФ и РС(Я), в институтах Якутпшроводхоз, Якутнипроалмаз, КПСНИИП, СибНИИГиМ, Пензенской ГАСА, ВНИИ ВОДГЕО, ПУВКХ г.г. Якутск, Красноярск, Тында, Новосибирск, Нерюнгри, Самара, Мурманск, Гурьев, Уральск, Пенза и др.

Публикации. Результаты работы опубликованы в 3-х монография?:, более чем в 80 статьях в журналах и сборниках трудов, отражены в 19 отчетах по НИР, вошли в нормативные документы, учебники и методические разработки. Разработки автора по теме диссертации защищены 1б'-ю авторскими свидетельствами на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация (том 1) состоит га введения, семи глав, выводов (357 страниц машинописного текста, 74 иллюстраций, 7 таблиц, библиография из 393 наименований) и приложений (том. 2).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Показана актуальность решения важной научно-инженерной проблемы совершенствования технологий водоприема и водозаборных сооружений для систем коммунального и промышленного водоснабжения, наиболее соответствующих специфическим щлгродно-климатическим и мерзлотно-гидрологическим условиям Северной строительно-климатической зоны. Также актуальна разработка способов, сооружений и устройств для регулирования режима источников, исходя из технико-экономичеекгк возможностей водолотребителей, хозяи-ственно-эксплуатационных, экологических и санитарно-гигиенических требований.

В первой главе рассмотрены особенности режима наиболее реальных и распространенных источников водоснабжения — поверхностных: рек (в том числе, малых и перемерзающих), озер, водохранилищ, реже — морен. Из-за прекращения зимой атмосферного и грунтового питания и длительного ледостава имеет место крайняя неравномерность сток; (2...5 % от годового на 7...9 месяцев зимы) с высоким; пиками паводкг весной и летом, при резких колебаниях уровней, глубин и расходов (дс перемерзания).

Зимой большинство малых и средних (на отдельных участках) pel перемерзают вместе с подстилающим аллювием, часто с образованно наледей. Другие мерзлотно-гидрологические явления, олределяющш технологию водоприема: термокарст (вытаиватзе подъемных льдов) термоэрозия и термоабразия берегов, солифлкжцля (мерзлотный оно л зень). Работу водозаборов по шуголедовым п гидротермнческим уело

виям следует отнести к тяжелым и очень тяжелым, ибо отмечаются длительные шугоходы осенью, переохлаждение воды до температур, близких к 0°С большую часть года, мощный ледовый покров (до 1,5...2.5 и), длительные и бурные ледоходы с образованием заторов.

Для технологий водоприема и водоснабжения важны особенности взаимосвязи поверхностных и аллювиальных вод речных долин. При тепломассообмене рек (водоемов) с вечной мерзлотой поймы и русла формируются зоны талых водовмещающих грунтов — талики различной мощности, формы, водообильносга, степени водообмена с поверхностными водами и пр. (рис.. 1, о, б, в). Анализ данных изысканий, фактических сведений по гидротермометрическим скважинам, статистическая обработка данных эксплуатации с привлечением результатов геофизических исследований, ВЗЗ, ВЧЛИ и др. позволили установить закономерности формирования таликов под водоисточниками. Для малых и средних источников (при ширине В ~ 30...50 м в межень) границы про-таизания мерзлоты определяются формулой:

круговой поверхности радиусом В/2, м; tn — среднегодовая температура грунтов на подошве (дне) источника, "С;

¿я — среднегодовая температура грунтов у поверхности земли под снежным (растительным) покровом, *С;

Я.м, л, — коэффициенты теплопроводности мерзлого и талого грунтов.

Протаивание грунтов под крупными источниками определяется:

Ш,

(1)

X -

где х — расстояние от оси водоисточника до нулевой изотермы по

71 V у

0,5£ + х У

+ 1т+Оу, (2)

Рис. 1. Гидротермический режим подрусловых таликов

а — при глубине до 1,0м; 6 — при глубине более Юм; в —расчетная схема определения протаивання в береговой зоне водоисточника; г — расчетная схема к определению параметров талика по предлагаемой методике; 1 — деятельный слой; 2 — водоисточник; 3 — талик; 4 — граница мерзлоты; 5 —мерзлота

где ¿Сх; у) - искомая температура любой точки с координатами х и у, считая от оси сечения источника;

I, — среди емноголетняя температура мерзлого грунта, осред-иенкая по глубшхе от подошвы деятельного слоя до уровня нулевых амплитуд, 'С;

С — геотермический градиент, *С/м.

Формулы (1) и (2) определяют лишь максимальную протайку под водоисточниками, не выражая динамики изменения границ таликов во времени. Кроме того, этн формулы не позволяют оценить мощность талика в береговых направлениях и температурную динамику самого талика. На основании анализа большого фактического материала по режиму таликов в различных мерзлотно-гидрогеологических условиях и под разными водоисточниками нами предлагаются более универсальные формулы, приняв за исходную расчетную схему (рис. 1, г).

Максимальную протяженность границ протаивания в пойме возможно определить по формуле:

пВ(

2Х | _ ^Й К

м.

(3)

Температура грунта в талике в любой точке с координатами х, у определяется формулой:

ч ,/ , 0,5 В-х . 0,5 В+х] ¿(х; у) = ~(£п - £г)[агс1:Я -+ атЫ^ -^. (4)

В предположении симметричности талика в оба борта долины форма его очертания, очевидно, определится выражением:

Х-[(у). (5)

При 0 < у < /?

М =

1 - *

+|й>' <6)

где п = 0,5...0,6 — показатель степени.

при - А;

'к

- 1 Л < у < О

т

где т = 0,6...0,65 — показатель степени;

/¡^ — максимальная глубина протаквания под подо. швой источника, определяемая формулой (4) при условия:

Приведенная методика расчета по формулам (3)...(8) показывает высокую степень сходимости с фактическими гидротермическими исследованиями автора под р. Лена в г. Якутске, под р. Яна (г. Северный) и др.

На обозримую перспективу основными источниками водоснабжения будут поверхностные л подруеловые (толчковые) воды; по условиям водоотбора источники Севера автором классифицируются:

I. Крупные реки, сохраняющие на всем протяжении во все сезоны года значительный. по сравнению с забираемым, подледный поток и достаточные глубины в межень, крупные озера с достаточными запасами воды с глубинами подо льдом 5...7 м. Забор воды из них возможен различными водозаборами без существенных дополнительных мероприятий.

II. Средние неперемерзаюшие реки, сохраняющие подледный по-

торых участках (реки Вилюй, Колыма, Индигирка и др.) и озера с глубинами и запасами воды, достаточными к концу зимы для отбора ин-фнльтрационно-фильтрующими или комбинированными водоприемни-

К* = У> У*) = М х в

(8)

но перемерзающие в отдельные годы на яеко-

сами без регулирования стока, но при некоторых мероприятиях, повышающих надежность.

и отдельных участках, водотоки, сохраняющие пострянно (круглого-хнчно) таднковьге зоны. Совместный забор поверхностных и подрусло-шх аллювиальных вод фильтрующими, инфилътрационно-фильтру-ощими и комбинировалными водозаборами при существенных мерах по регулированию поверхностных и восполнению подрусловых вод.

IV. Малые водотоки, перемерзающие вместе с подстилающим их аллювием. Водозабор из них возможен лишь при регулировании стока, глубин, термического режима и др. Создание водохранилищ — вынужденный, дорогостоящий, иногда единственно возможный вариант.

Во второй главе рассмотрено современное состояние проблемы водоснабжения и забора воды в северной строительно-климатической зоне. Главная задача, решаемая при водоснабжении любого объекта —

зано, что уровень водообеспечеиия и экономические показатели систем водоснабжения определяются технологией водоприема и водозаборов, их соответствием местным условиям водообеспечеиия.

Опыт водоснабжения на Севере убеждает, что необходимы своеобразные технологии приема воды, нигде более, кроме зоны мерзлоты, не встречающиеся. Многие традиционные сооружения по забору воды и регулированию параметров режима источников из практики водоснабжения в районах умеренного климата здесь должны видоизменяться, превращаясь в сооружения новых типов. Выработаны основные принципы выбора технологий водоприема и конструкций водозаборных сооружений в зависимости от характера водоисточников, их мерзлотно-гидрологических и гидрогеотермических особенностей, хозяйственно-экономических и эксплуатационно-экологических условий.

Затруднения при заборе воды сооружениями, надежно рабе тающими в иных условиях, обуславливаются на Севере тяжелым] шуголедовыми помехами, переохлаждением воды, обильной засорен ностью и Наносами, мерзлотно-гидрологическими проявлениями, пере мерзанием источников, мощными ледоходами и др. Это относится к во дозаборам любых конструкций с открытым водоприемом из любых не точников. В то же время, наметились тенденции перехода на филь трующий водоприем с размещением водоприемного фронта на уровн< или ниже линии дна и берегов.

Исследования технологий водоотбора и водоприемников, вьтол няемые автором с 1964 г., анализ материалов проектирования, строи тельства и исследований водозаборов в зоне мерзлоты, обследованш эксплуатирующихся систем водоснабжения показали, что наиболее надежны и экономически целесообразны фильтрующие водоириемникн, ориентированные на совместный прием поверхностных и подрусловых вод, с восстановлением проницаемости фильтров водозаборов.

Большинству водопотребителей Севера, ввиду чрезвычайно!! сложности обработки воды, необходимы технолопш водоприема с максимальным улучшением качества воды при водоотборе, что наиболее просто и радикально решается при фильтрующем водоприеме, в частности, более широким использованием водозаборно-очистных сооружений, обеспечивающих и прием и очистку воды. Повышение эффективности работы водозаборов должно решаться не только в плане совершенствования сооружений водоприема, наиболее соответствующих мерзлотно-гвдролошческим условиям, но и разработки технологий и приемов улучшения условий водоотбора.

Инженерно-экологические и хозяйственно-экономические обоснования выбора водоисточников и водозаборных сооружений должны исходить из возможности получения необходимых расходов воды круглогодично при любых изменениях режима источников. Соотношение со-

Л

хранящегося к концу зимы минимального подледного и подруслового стока и потребности в воде диктует выбор технологий водоприема, конструкций водозаборных и регулировочных сооружений. Опыт водоснаб-же>шя доказал, что реальна возможность забора воды при соответ-;твующих решениях водоприема даже из перемерзающих рек. Но следует отказаться от общепринятых подходов к оценке возможностей за-5ора воды.

Третья глава иосвящена анализу существующих технологий водо-триема и водозаборных сооружений в зоне мерзлоты. Собственные ис-¡ледования, критическая оценка отечественного и зарубежного опыта юдоприема в Сибири VI на Севере показывают, что в практике водо-¡набжения применяются достаточно разнообразные решения по техноло-иям водоприема и водозаборным сооружениям. С одной стороны, на* 5людается тенденция применения водоприемников по аналогии с райо-¡ами умеренного климата, когда водоприем испытывает все возможные ( источниках Севера помехи; вода подается на очистные сооружения, (асто с достаточно устаревшими технологиями водообработкн. Имеются акже примеры приспособления технологий водоприема и водозаборов : сложным условиям работы их в источниках Севера (обсыпки водо-борных устройств фильтрами, уход под русло, создание ряжевых сте-юк и т.п.).

В последние 15...20 лет наметалась тенденция, чему в значитель-юй мере способствовали работы НИИ ВОДГЕО, ЛИСИ, проектных рганизаций Севера и центра, а также работы автора, по уходу из отрытого русла со всеми видами имеющихся в нем помех за пределы лили дна и берегов под защиту фильтрующих слоев разной мощности, гага и конструкции. Для этой цели разработаны различные технологи-еские и конструктивные решения водозаборов с фильтрами. В функ-ионально-технологическом отношении на фильтры водоприемников озлагалась задача защиты водозабора от взвеси, шугольда, засорений,

рыбозащита, а в раде случаев (значительно возросших числом за последние годы) — задача улучшения качества воды при водоотборе.

В работе рассматриваются также особенности фильтрующего водо-приема в районах мерзлоты. Предопределило усложнение технологий водоприема и водозаборов то обстоятельство, что возникает необходимость решения задач предельного водоотбора из перемерзающих рек, регулирования взаимосвязи поверхностных и таликовых вод, обводнения таликов, регулирования водоэаласов и теплового режима источников, защиты водоприемников от перемерэания и др.

Наибольшей надежностью на Севере, даже при упрощенной реализации большинства водоприемников с фильтрующими элементами, обладают технологии фильтрующего водоприема. Автором предложены основные понятия, схемы и классификация водозаборов с фильтрующим водоприемом. Поскольку технология водоприема должна учитывать перемерзание поверхностных и таликовых вод, то в состав водозаборного узла входят устройства защиты от перемерзашш, тепловые пункты, циркуляционные насосные, емкости хранения воды, сооружения обводнения и др. При выборе створа водозабора следует исходить из возможности развития обширного фронта водоприема (фильтрующий откос, лучевые дрены и пр.) на уровне или ниже дна источника с комбинированным или инфильтрациогою-фильтрующим водоприемом, сочетающих достоинства фильтрующих и инфильтрационных водозаборов. Надежность и эффективность водозабора обеспечивается прохождением отбираемой воды сквозь фильтрующие элементы. Впервые основные понятия, схемы и классификация фильтрующего водоприема были предложены автором и А.С.Обраэовским по расположению в источнике и направлению водоотбора (рис. 2).

Соответственно различаются водоприемники с фильтрами: I типа —течение воды сверху вниз; II типа —течение воды снизу вверх; III типа — течение воды горизонтально; IV типа — со смешанными

Рис. 2. Типы фильтров водоприемников

Фильтры с поступлением воды: I — сверху вниз; II — снизу вверх; III — сбоку; IV — со смешанным (сверху вниз, сбоку); V — с комбинированным (сверху ВШ13, снизу я сбоку из подруслового потока. 1 — фильтр; 2 — опора (решетка); 3 — направление входа воды; 4 — источник; 5 — линия дна; б — дрена

фильтрами и течением воды сверху вниз, сбоку, снизу (подрусловые инфильтрационно-фильтрукяцие водоприемники); V типа — со смешанными фильтрами и течением воды сверху вниз, сбоку и снизу вверх из подруслового потока при перемерзании (пересыхании) поверхностного (комбинированные водоприемники).

Фильтры (фильтрующие элементы) водоприемников могут выполняться из естественных (щебень, гравий, галька, смеси с песком и пр.) или искусственных (керамзит, стекло, пенополистирол, волокнисто-пористые и др.) материалов в один или несколько слоев различной мощности. Размещение фильтров в источнике, их взаиморасположение с водосборными, водоотводящими, промывными устройствами зависит от функционального назначения и режима работы водоприемшпса.

Фильтрующие водоприемники предназначены, в основном, для отбора больших расходов; фильтры их располагаются непосредственно в источнике, на уровне или ниже дна; предусматривается их промывка при забивке взвесью, мусором, шугой.

вершенствование технологий водопрцема и водозаборных сооружений для систем водоснабжения на Севере сводится к решению нескольких взаимосвязанных в единую задачу вопросов:

А. Установление наиболее существенных явлений, характеристик водоисточников. Б. Разработка новых и усовершенствование существующих типов и конструкций водозаборов (узлов, комплексов) у. водоприемников, наиболее соответствующих условиям местных водоис' точников. В. Оценка взаимодействия водоприемников с водоисточшт ками (с вечной мерзлотой берегов, с отложениями аллювия, со взвесе- I шугонесущими потоками). Г. Разработка мероприятии и сооружений п< управлению режимом водоисточников при водозаборе.

Инфильтрационно-фильтрующяй водоприем обеспечивает отбо] поверхностных (до 70...80 % производительности) и под русловых во,

за счет инфильтрации. Кольматация фильтров снижает их проницаемость до показателей естественного аллювия, превращая водоприемник в шгфильтрацношю-фильтрующий.

Комбинированный водоприем ориентирован на забор воды из малых и перемерзающих рек с улучшением качества отбираемой воды из поверхностных (летом) и подрусловых потоков при перемерзании первых. Фильтры водоприемников работают в режиме медленных фильтров очистных сооружений, требуя развития площадей водоотбора.

Условия применения каждой технологии водопрнема определяются классом водоисточника, функциональными требованиями к фильтрам, их задачами в системе водоснабжения, характером осуществляемых мероприятии по регулированию источников.

Важными условиями применения водозаборов с фильтрующим во-доприемом являются меры по восстановлению проницаемости фильтров, уменьшению потенциальных возможностей кольматации их. В фильтрующих водоприемниках (оголовки, ряжи, дамбы) при сравнительно малых площадях водоотбора для этой цели разработаны устройства промьгвки в виде аванкамер (раструбных, телескопических и т.п.), труб с переменной перфорацией, лотков, ряжевых стенок, растекателей и др. Автором исследованы аванкамеры А.С.Образовского (раструбные, телескопические, упрощенные и др.) в производственно-экспериментальных условиях в фильтрующих водоприемных оголовках разных модификаций. Проверялись также различные струенаправляющие устройства для обратной промывки водоприемных отверстий, промывки фильтрующих дамб, откосов. Огметим, что наличие фильтра в оголовках слоем > 0,7 м обеспечзгаает достаточно равномерный водоотбор и промыв 2 90 % площади оголовка при скоростях водотока уа > 0,9...1,2 м/с.

К концу критичесзсого периода (конец зимы) подледный поток даже сравнительно крупных рек (Яна, Амга и др.) уменьшается до 1,0...0,3 ?» от годового, а многие средние и малые реки перемерзают.

Поэтому необходим водоотбор (вернее "перехват") и поверхностного и подруслового стока, что возможно лишь при инфильтрационно-фильт-рующих или комбинированных водоприемниках.

Автором разработаны технология водоприема из малых и перемерзающих рек, конструкции водоприемников, а также приемы и сооружения по регулированию поверхностных и подрусловых потоков, в том числе и сезонных сооружений (ледовых, с применением естественного холода и др.). На основе практических работ и исследований для водоисточников Севера, предельный водоотбор возможен для поверхностных водотоков кар г » 0,7...0,8; для аллювиальных — &пра « 0,5...0,6.

Пятая глава посвящена рассмотрению теоретических, эксперимента«? технологий водоприема в системах водоснабжения на Севере. Фильтрующий водоприем на этой территории РФ оказался наиболее эффективным, позволяя повысить надежность и эффективность водоснабжения при заборе воды даже из перемерзающих рек, обеспечивая надежную защиту от засорений, шуголедовых помех, наносов, решая рыбозащиту и улучшение качества отбираемой воды.

Основным! задачами экспериментальных и производственно-натурных исследований фильтрующего водоприема является установление наиболее характерных черт режима водоисточников как основы приспособления водозаборов к условиям местных источников, выявления наиболее целесообразных конструкций водоприемников в условиях засорения, шуголедовых помех, наносов, переохлаждения воды.

Основные объекты экспериментальных, натурно-производственных и эксплуатационных исследований определялись задачами установления технологий водоприема, параметров конструкций водозаборов для конкретных водопотребителей в рамках программ ГКНТ, республиканских, отраслевых, ведомственных, по хоздоговорам. Лабораторные исследо-

ваяия выполнялись в лабораториях ЯГУ, КПСНИИП, Сиб. НИИГиМ и их Якутских филиалов, ВНИИ ВОДГЕО (в т.ч. в Красноярске) и др.

Отдельные исследования выполнены на экспериментально-производственных полигонах КПСНИИП (пойма р. Лены) и ЯФ СибНИИ-ГпМ (г. Якутск, р. Амга и др.). Натурно-производственные исследования по выявлению эксплуатационных характеристик водозаборов и их реконструкции выполнены более чем на 70 объектах Севера, Красноярского края. Диапазон фильтрующего водоприема £>„,. = 0,05.. .12 м3/с (2 объекта с £>„ > 25 м3/с) из разных источников при разных требованиях к качеству отбираемой воды и функциональном назначении водозаборов в разных мерзлотно-гидрологических условиях. На каждом из объектов исследовался определенный круг вопросов (выбор типа, кон-струкцтI, материала фильтра, условий их засоряемостп, устойчивости к шуголедовым помехам, наиболее целесообразных режимов эксплуатации и приемов повышения надежности, регенерации фильтрующих элементов и т.д.).

Многие вопросы фильтрующего водоприема (при шуголедовых проявлениях, переохлаждении воды, кольматации и регенерашш фильтров, эффективности рыбозащиты п улучшения качества воды и др.) достоверно выполнимы лишь в условиях натуры. Методика исследовании определялась, исходя из: а) обеспечения автомодельности и полного подобия работы фильтров в лабораториях и в натуре; б) воспроизведения наиболее реальных схем водоприема; в) безотрывного обтекания сооружений потоками; г) имитаторы шуги, наносов, засорений должны соответствовать натурным; д) создания фактических структурный особенностей отбираемых и промывных потоков.

Закономерности фильтрации при справедливости линейной зависимости скорости фильтрации с>ф от пьезометрического напора

где ] — градиент пьезометрического напора;

Ьф — коэффициент фильтрации. В крупнопористых набросках, фильтрующих дамбах и фильтрах водоприемных оголовков зависимость (9) нарушается. Критерием применимости закона Дарен (9) служат значения числа Реннольдса Ке:

Ие = — < 4..6, (10)

v

где й — диаметр частиц материала;

V — кинематический коэффициент вязкости жидкости. Значения Ие для крупнопористой наброски определены в пределах Ие - 12...20. В фильтрах водоприемных оголовков имеет место переход к турбулентной фильтрации; этот переход тем более быстрый, чем крупнее материал. Зависимость (9) видоизменяется, превращаясь в

или

= (12) Для различных условий фильтрации воды в крупнопористых средах установлены различные зависимости, исходя из условий фильтрации. Так, Н.П.Пузыревский установил турбулентный режим (при ¿Г > 60 мм) и значения

уф = 35/'5 см/с, (13)

т.е. значения т = 0,50 для равномерной фильтрации (при неравномерной фильтрации значения и к^ уменьшаются на 50...60 %).

Для рваного камня 6. = 5...50 см установлен квадратичный закон движения воды:

г/ф = 50рох/57 см/с. (14)

С.В.Избаш для округлых материалов предложил обобщеюзую формулу равномерной фильтрации в средах любой порозности при всяком режиме фильтрации

где m — показатель степени, равный 1,0 при ламинарном или 2,0 при турбулентном, промежуточные значения — при переходных; р0 — порозность материалов фильтра;

-5'0 — обобщенный коэффициент Шези, аналогичный коэффициенту "с" в известной формуле

v=cjRJ. (16)

В формуле (15)

S0 =20~^jt (17)

а

что справедливо при d - 0,7...60 мм. При этом m = 1,08...2,06 при Re = = 316...5100.

П.И.Гордиенко для равномерной фильтрации в материалах

d = 0,6...50 мм установил, что при (0,1 < / < 0,8)

т = (18)

0,40+ ¿2

т.е. практически фильтрация при d > 5,0 мм происходит в переходных режимах, ибо m = 1,328 >1,0 (не является ламинарной) и m = 1,85...1,95 < 2,0 (не является турбулентной). Ламинарная фильтрация имеет место при малых градиентах.

В наших исследованиях приведенные зависимости не были опровергнуты, а некоторые уточнения значений имели место лишь при изменении характеристик воды (при фильтрации зашугованнои или переохлажденной воды), значений градиентов (при резких и значительных изменениях уровней), проницаемости (несортированный материал в большом диапазоне значений d). Поэтому при d > 50 мм и /> 0,10 в практических расчетах значения m - 2,0 и приведенные зависимости использовались достаточно правомерно.

По С.В.Избашу fy. при равномерной фильтрации принимается равным (для окатанных материалов):

k, = р(20-^-1 Jd см/с (19)

V d J

Значения кф для рваных камней по П.И.Гордиенко равны:

кф = \ bp-Jd см/с. (20)

Зависимости йф и т от <1 и пропускной способности фильтров с нашими уточнениями по фактическим данным приведены на рис. 3. В наших исследованиях, работах В.А.Яроцкого, Коэн де Лара и др., установлено, что при Яе г 1500 сопротивления фильтрации в каменном материале характеризуются законом, близким к квадратичному (при й > 15 мм; т « 1,8...1,9), что объяснимо турбулизацией течений.

Анализируя опыт исследований, проектирования, строительства и эксплуатащш фильтрующих сооружений, было важно установить, что крупнопористая наброска (в дамбах, плотинах) не заиливается и промывается потоком при содержании в нем до 22 % взвеси (по весу), однако для фильтрующего водоприема кольматаж материала фильтров, промыв их, регенерация, поведение при шуте, засорениях, водорослях и др. — не были исследованы. Отчасти возможна некоторая аналогия гидравлического замыва каменной наброски взвесенесущим (песок) речным потоком работе фильтра водоприемника, ориентированного на вымыв (прохождение) наносов сквозь его толщу, что возможно при некотором размывающем градиенте /р.

При предельном равновесии скорость турбулентной фильтрации в порах каменного материала

=*рЩ, <21)

равна выносящей наносы средней скорости фильтрации:

т (22)

и V V м

где с0 — коэффициент обтекания, зависящий от крупности взвеси, формы ее фракций; у и у, — удельный вес воды и взвеси, соответственно.

а) РУ/с

0,20

0,Ю

О 50 100 150 200(1, ММ

К<р, м/с

0,20 -

0,20-

0,10 ^

О

Рис. 3. Графики для расчета фильтров водозаборов

а — пропускной способности фильтров разлившей крупности; 6 — связи ^ф и с?; в -- связи <1 и т; 1 — для щебня; 2 — для гальки; 3 — для смеси

КрЧврИ

50

100

150

200(1,

мм

При турбулентном режиме выносящая скорость щ в порах камня меньше скорости оа в речном потоке и равна:

(23)

Р

Нами установлено, что при > 30, где с?Е — диаметр наносов, величина щ в порах камня мало зависит от й.

Внешние взаимодействия водоприемников с источниками достаточно точно моделируются по Фруду. Но фильтрация водоотбора и промывки по Фруду точно не моделируется. Ибо при промывке фильтров определяющая не сила тяжести:

(24)

а сила выпора:

Л, = р*Пйф/> (25)

где О. — площадь фильтра; йф — его толщина; Кв — сила выпора.

'V

Поскольку J - и критерий Ньютона в общем случае:

w

Ktu = = idem - (26)

где FB — сила, определяющая моделируемое явление.

Если основная — сила тяжести, то критерий Ньютона принимает вид, обратный критерию Фруда:

= (27)

V

При подстановке в (26) определяющей силы — выпора (25):

\т и 1

^ = idem. (28)

л.„ -- -

ikï V2

рОфЛф

Правило пересчета при моделировании по Рт на натуру получится делением соответствующих частей выражений (26) и (27), дающих инварианту моделирования

^-=1. (29)

Однако из (28) видно, что моделировать работу фильтров по Фруду нельзя. Для равенства Кф и т в натуре и модели необходимо модель воспроизводить в масштабе натуры. Крупность фильтра 6, значения К^ и йф, определяемые имя значения / и т для модели и натуры должны быть одинаковы. Перепишем (28) в виде:

Кп = (30)

где

г = V = АР = Рпоя ф. - Рнад ф.. (31)

Выражение (30) оказывается известным критерием Эйлера. Выражая его инвариантой моделирования, получим из (29):

а0 = = , (32)

т.е. чтобы получить для зассряемостн и обратной промывки фильтра условия, соответствующие критерию (30), необходимо принять й и »ф одинаковыми для натуры и модели, т.е. необходимо равенство /м = /.„. Тогда, вписываясь во Фрудовы модели водоприемников, можно по Рт принять лишь /¡ф. Поэтому исследования фильтрующих водоприемников с разными фильтрами выполнялись в лабораториях, на укрупненных моделях (фрагментах) сооружений и на действующих водозаборах. Регенерация проницаемости фильтров исследовалась на специально созданных установках и в натуре гидроимпульсами (по А.С.Образов-скому), обратными промывками водой и водовоздушной смесью.

Исследования сороудержнвающей способности фильтров выявили зависимости и связи г>ф, й, р, /р, рода каменного материала и засорителя, величин г>вх и соотношения , исходя их технологических требований к фильтрам. В фильтрах оголовков целесообразнее использо-

вать щебень, т.к. его пропускная способность по натурным исследованиям на 7...12 % выше, чем у гальки и гравия при d 'í 25 мм; щебень имеет более высокую copo- и шугозащитную способность. Удельная пропускная способность q фильтров различных d определяется:

<7 = pK^yfj м3/с-м2. (33)

Для материалов d > 100 мм и У < 2,0 пропускная способность может определяться по формуле:

q = 0,35^7 mVc-m2. (34)

Потери напора Дz в однородных фильтрах слоем при переходном и турбулентном режимах равны

Аг =

или

'О2

К, (35)

Аг = УАф. (36)

Формулу (36) подтверждает практика с запасом в 15...20 %. В 2...3-сл0&шх фильтрах Аг определяется, в основном, верхним рабочим слоем.

В фильтрах I типа крутость верхнего слоя dpc с гидравлической крупностью и. - 1,38^ м/с определяется скоростью потока по

отношению к ней неразмывающей:

, >,0,25

». = 143^^1 . (37)

Для шероховатых русел

' И л ~ >100 \dVc J

получим — = —— = 2,65 J tt. 0,38

или 1,38yjgdfc. - 0,38иа, следовательно,

dpc>0,0075vl, (38)

откуда при иг = 1,0; 1,2; 1,5; 2,0 м/с

dft = 0,0045; 0,0070; 0,0113; 0,020 м.

Крупность верхнего слоя фильтра I типа должна обеспечивать устойчивость его при промывке и действии сносящего речного потока, т.е.

1.38- 0.38i>a + ипр, (39)

где

<40)

Хорошей сороудерживающей способностью обладает dpc = = 15...25 мм; крупные засорения надежно удерживает щебень d < < 80 мм, в основном в верхнем слое (12...15 см). Засоряемость фильтров, кроме их крупности, зависит от vt и vtJvBX . С увеличением и соотношения а„/Чв возрастает надежность водоприема, улучшается самопромыв фильтра.

Кольматация фильтров водоприемников зависит от типа и конструкции их, характера источника и засорений воды его, скоростей во-доотбора, возможности регенерации материала.

Натурно-экспериментальными и производственными исследованиями установлено, что количество наносов и засорений т^«, задерживаемых фильтром, от общего содержания их в реке г)р при vit > 0,10 м/с равны:

для фильтров I типа

для фильтров II типа

Ч-=4,1^^18.1: <42)

для фильтров III типа

'v„ + 0,5«.^

где и. — средняя гидравлическая крупность наносов;

е — коэффициент гидродинамического влияния потока на наносы при разных направлениях vtx в фильтр, определенный нами для I типа Gj = 0,60; для II типа £п = 0,20, для III типа еш = 0,40.

Соответственно, максимальный размер засорений г,ас, задерживаемых фильтрами, составляет: в фильтрах I типа

r»acI * 0,30d; (44)

в фильтрах II типа

га»сП * 0,1 Od; (45)

в фильтрах III типа

Гв«ш « 0,70</. (46)

По условиям задержания засорений, водорослей и шути крупность фильтров d определена:

для I типа — ¿j — 25...60 мм; для II типа — ¿и = 60...80 мм; для III типа — dm = 80... 100 мм.

Эти крупности удовлетворяют требованиям рыбоохраны, d < 15 мм будут кольматироваться; промывка их сложна (из-за образования "свищей").

Толщина йф целесообразна в пределах:

Лф а 3d (при d > 20 мм); Лф > 6d (при d а 60 мм). Но по условиям устойчивости и надежности водоприемников рекомендуется йф > 0,8 м, что обеспечивает равномерность водопраема и промывок.

Фильтрующий водоприем наибольший интерес на Севере представляет как мера защиты от шуги и при внутриводном льдообразовании, что потребовало выполнения комплексных натурно-производ-

твенных исследований, ибо имитировать шугу в лабораториях сложно. Наилучшую защиту от шуги имеют фильтры с крупностью d, опреде-генной для каждого типа фильтра по условиям задержания взвеси и за-орений.

Засоряемость (кольмататдия) и восстановление фильтров водозабо->ов оценивались для случаев:

— затопленные водоприемные оголовки с фильтрами I, II, III ти-[ов площадями до 100 м с устройствами промыва;

— водоприемники с Оф = 500...700 м2 с устройствами регенерации фильтров (фильтрующие откос, дамбы, лотки, инфильтрационно-[жльтрующие галереи, дрены, траншеи);

— инфильтрационно-фильтрующие и комбинированные водопрн-:мники с периодической регенерацией фильтрующих элементов, рабо-ающих в режиме свободной инфильтрации;

— водозаборы (колодцы, скважины, галерея и др.), ориентиро->ашше на кольматацию при эксплуатации.

Результаты исследований засоряемости (колъматации) фильтров и ix регенерации достаточно различны для каждого типа и конструкции »одоэаборов.

По первой группе водоприемников необходимая скорость воды гри промывке vnp нами установлена для фильтров принятых d:

I типа »„рф1 =~~> 0,10 м/с;

II типа ипрфц >0,05 м/с;

III пша опр ф ш > 0,20 м/с.

В водозаборах других типов с фильтрующим водоприемом приемы дегенерации существенно отличны. По II и III группе водоприемников регенерация зяколъмагаровалньгх фильтров решается по участкам, зо-1ам, секциям и т.п., ибо промыв сильно развитого водоприемного фрон-

та единовременно трудно реализуем. Автором разработаны и исследованы некоторые приемы и устройства регенерации закольматированных участков фильтрующих площадей (снятием верхних слоев, гидросмывом энергией речных потоков, гидравлическим декольматированием, струенаправляющими и руслорегулирующими устройствами, в том числе, со льда и др.).

Исследован фильтрующий водоприем при шуголедовых проявлениях, гидравлико-термические характеристики которых определяют тремя видами критериальных скоростей рек:

1-ая — ук, = 0,5 м/с (транзит шуги возможен по поверхности ре-га!); Н-ая — !),2> 0,9 м/с (шуголед по всему сечению потока; ледостав затягивается до 12... 17 суток); Ш-ая — ок3 > 1,5 м/с (шуголед во всем русле; ледостав — до 20...30 суток и не гарантирует прекращения внут-риводного ледообразования).

При шуголедовых помехах водоприемники с крупнопористыми фильтрами (оголовки, ряжи) отбирают воду по одному из режимов втекания, характеризуемых (по А.С.Образовскому) соотношением М, = vlx/vi:

— водообмен при М, < 0,11;

— переходный при 0,11 < М2 й 0,17; (47)

— деления при Мг > 0,17.

Вода в фильтр (как и в решетки) оголовков втекает с распределением отбираемого из реки потока <р8Х по всей площади Ог1, дробясь, в зависимости от значений vlx/vл с большей или меньшей турбулизацией, образуя входные водовороты на всей £>6Х. Втекание в фильтр можно представить 4-мя характерными схемами, определяемыми ивх и ьл (рис. 4). При значениях М > 0,17 имеем режим деления с забором воды переохлажденной, вызывая обледенение и закупорку фильтра. При М < 0,11 фильтр омывается водой смешанной (из источника — пере-

Рпс. 4. Схемы режимов втекания в фильтр (щебень, d = 50...80 мм)

I — режим водообмена (М, = иа < 0,07); II — режим переходный (Л/2 < 0,11); III — то же (Л/2 < 0,17); IV — режим деления (М2 > 0,17);

1 — щебень; 2 — границы смешения речных струек со струйками входного водоворота; 3 — эпюра распределения скоростей в зоне смешения; 4 — водоворот на входе

охлажденной; из водоворогного слоя — без переохлаждения), что ликвидирует переохлаждение. При М < 0,07 отбор воды — в режиме водообмена. Мелкозернистые фильтры (смеси камня с песком), предопределяя 1>„ < 0,05 м/с, не испытывают шуголедовых помех, но снижается из-за роста вязкости до 20...30 %. Условия фильтрации в смеси камня с песком определяются формулой:

(48)

где 'Псм ~ коэффициент разнозернистости материна фильтра;

¿см17 — диаметр частиц смеси, меньше которых в ней (по весу) 17 %;

V кинематический коэффициент вязкости воды.

В шестой главе рассмотрены результаты исследований по совершенствованию технологий водоприема и водозаборных сооружений в условиях Севера.

Основная проблема водоснабжения из малых и перемерзающих рек сводится к нахождению наиболее рациональной технологии водоприема и конструкций водоприемных сооружений и устройств по поддержанию оптимального технологического и теплового режима водоисточников и всех элементов водозаборных комплексов.

Необходимость упрощения и удешевления обработки воды диктует совмещение технологий водоотбора и улучшения качества воды в едином водоприемно-очисгном узле (М.Г.Журба и др.). Наиболее рационально это решается при фильтрующем водоприеме, позволяющем получать воду с показателями, удовлетворяющими требованиям ГОСТ 287482. Это подтверждается долголетними исследованиями автора на ряде водозаборов Севера, совместно с Ю.В.Якуниным — в Красноярском крае, В.М.Берданова — в центре РФ. Надежный водопрнем, орненти-

>ванньга на улучшение качества отбираемой воды, достигается примечем соответствующих дренажно-водоотводяхцих устройств.

Средняя скорость Оф в фильтрах водоприемников, рассчитанных i очистку воды, определяется формулой:

^./CtW+Ma.K (49)

С>

te С — коэффициент, равный 1000; ta — температура воды *С; ¿ф — действующий диаметр фильтра дрены.

Предельно допустимый водоотбор Qn tBiX фильтрами дрен диа-етром Вф£р при длине ее Lap при слое аллювия (засыпки) т^ равен: Q,x гих ~ '"алл^фдрД'Лр^'ф лоп'

(50)

Iе &Фдоп ~ допустимая входная скорость воды в фильтр дрены, м/с. [о С.К.Абрамову и В.С.Алексееву

до л = м/с. (51)

Iе ^Ф адл — коэффициент фильтрации обводненных пород над дреной, [/сутки.

Фильтрующий водоприем получил развитие как мера рыбозащиты, то было проверено на ряде действующих водозаборов в разных регио-;ах РФ и СНГ. Исследованиями в лабораторных, натурно-производ-твенных и экспериментально-эксплуатационных условиях установлено, то фильтры водоприемников являются достаточно надежными и эффективными рыбозаградительгаыми элементами водозаборов. В кон-трукпгвно-технолоптческом исполнении фильтры могут быть весьма Iаркообразны (дамбы, фильтрующие обсыпки, кассеты, плиты и панели [ пр. из различных материалов).

Фильтрующий водоприем наиболее просто и эффективно решает гроблему рыбозащиты даже при крупнопористых материалах. Филь-рующие элемента водозаборов в инфильтрациокно-филътрующих и

комбинированных модификациях вне конкуренции любым другим решениям рыбозащнты.

В седьмой главе рассмотрены вопросы практического использования результатов исследований; изложены основы управления режимом источников для водоцриема с акцентированием внимания на вопросах, специфичных на мерзлоте, на регулировании гидротеплового режима источников, защиты водозаборов от перемерзания, устранения неблагоприятных для водозабора процессов с использованием сурового климата, режима водоисточников, самой мерзлоты.

Автором обоснованы теоретически, разработаны, исследованы в производственных условиях приемы: а) регулирования стока малых и перемерзающих рек (созданием водохранилищ, перехватом поверхностного и подруслового стока, нетрадиционными приемами, включая сезонные сооружения); б) управления гидротермическим режимом и во-дозатасамн подруеловых таликов; в) руслорегулпрования и управления наносами; г) управления дедовым покровом и ледовыми явлениями в источниках.

Предельная глубина оттаивания мерзлоты % под водохранилищами, создаваемыми на реках, определяется формулой:

, (52)

* т г гО,а лм г 'а*

где Вахр — ширина водохранилища, м;

¿о,а ~ температура мерзлоты на глубине нулевых амплитуд, *С; ¿Бхр — температура воды, 'С; к, г и г — коэффициенты теплопроводности талого и мерзлого грунтов, ккал/(ч'м**С).

Сезонное регулирование поверхностного стока малых рек на зимний (бессточный ) период предлагается ледовыми и ледово-грунтовыми сооружениями из льда, производимого агрегатами типа "Град", созданного и нсследованного ЯО СибНИИГиМ. Характеристики льда, произ-

водимого методами факельного диспергирования в холодной среде (коэффициент теплоемкости С/, вязкости т|л, скрытой теплоты кристаллизации Ькрд , коэффициента фильтрации в зависимости от степени переохлаждения воды £°С, плотности льда рл по глубине массива Ияк) приведены на рис. 5. Конструкции ледовых плотин различны по их функциональному использованию в практике водоснабжения и водо-приема.

Управление ледовыми процессами и явлениями в источниках, в частности, заторообразованием, при 8... 10 месяцах ледового покрова радикально влияет на технологию водоотбора. Автором предложены способы и устройства управления заторами с проверкой их на практике.

. При заборе воды из наледных рек, водоприемник должен располагаться на участках, где возможно создать ширину поймы Вп, обеспечивающую безналедный пропуск суммарного £)э = £>пс>8 + ОгАЛ:

в < 2,35 • ю5(ого. + далл)у(/?а „ + *са) (53)

П "" '»-«ф.с+Я*.) '

где 2,35-105 — эмпирический коэффициент;

— расход подледного (поверхностного) потока, м5/с;

/ — уклон долины, %;

С?»лл — расход аллювиального потока, м3/с;

р ла пов — термическое сопротивление теплоотдачи с поверх

ности подледного потока, м2 • 'С • сугкп/ Вт; Яс п — то же, снежного покрова льда; Яь а. ~ приток тепла со дна источника, кДж/м2#сутки;

— разность температур воды подо льдом а расчетной наружного воздуха, "С. Известные решения фильтрующих водоприемников в виде ряжей, дамб, стенок, оголовков и др. — для подавляющего большинства водо-потребителей Севера оказались нереальными из-за необходимости боль-

6)

Рис. S. Ледовые плотины и некоторые харакгерксгпкп искусственного льда а) ледовые плотины: I - с полимерным зкраном; II - ступенчатые; III - с СОУ и полимерным экраном; IV - льлогрунтовые с СОУ: 1 - дно; 2 - экран; 3 - лед; 4 - охладительный канал; 5 - ригели; 6 - вытяжка; 7 - пористый лед; 8 - термоскважнна; 9 - известь; 10 -рейки; 11 - полимерная пленка; 12 - вода; 13 - растяжка; 14 - жерди; 15 - термосифоны; 16 - фиксаторы; 17 - скважина; 18 - траншея; 19 - камень; 20 - берег; б) зависимость Т] переохлажденной воды от С; 1 - по Г.Пруппачеру; 2 - по дазтым ЯО СибНИИ-ГнМ; 3 - для тяжелой воды (D,0); а) график связи о с г) изменение t°C по глубине- Я) гплЛи* г.в«гяи п п 7

ших глубин, отсутствия ресурсов отработавшей горячен воды, невозможности развития водоприемного фронта в подледном потоке, угрозы разрушения водозаборов мощными ледоходами и заторами льда и др.

Сооружения фильтрующего водопрнема, чаще всего, ориентированы на совместный отбор поверхностных и подрусловых вод, реализуясь в различных модификациях фильтрующих, инфильтрационно-фильт-руюших и комбинированных водозаборов. Выбор места расположения водозаборного узла диктуется мерзлотно-гидрологической переработкой берегов (15...20 м/год и более). При этом необходимо либо создать термоустойчивый откос берега, либо решать берегоукрелленне с минимальными деформациями. Автором предлагается один из вариантов прогноза переформирования откосных берегов в условиях мерзлоты, а также рассматривается рад инженерных приемов берегоукрепления и бере-гозащиты, ориентированных на создание откосов берега, близких к углам естественного откоса грунтов, т.е. с заложением 1/7... 1/10.

Защита водоприемных, водоотводящих и водосборных устройств водозаборов от перемерзания и образования шуги в отводимой воде — специфичная задача. Возникает и крайняя задача — защита от перемерзания самого источника, что решается накоплением водо- и теплозапасов в акваториях водозаборов, сбросом отработавшей воды с решением задачи охлаждения оборотных вод, обводнением или утеплением подрусловых таликов (например, установками "Град"), обогревом водоприемников и водоотводящих трактов линейными источниками и др.

Выполнены исследования и производственное внедрение электрообогрева водозаборов и самотечно-отводящих устройств с помощью электрокабелей, работающих как линейные нагревательные элементы. Разработана и проверена в производстве методика расчета и использования электрообогрева скважин, колодцев, каптажей и др. с подбором марок кабелей и установлением режимов их эксплуатации.

Тепловой поток От в горизонтальных элементах водозаборов, отводящих воду в предположении стационарного теплового режима в однородном грунтовом мерзлом массиве определяется формулой:

> кВт> (54)

Ъ2±+ V ¿АР У^ЯР

где Л — глубина заложения дрены (галереи, штольни) под уровнем

межени, м; , , 2(а + Ь)

лдр — диаметр дрены, м; а =- — при галереях с харак-

71

терными размерами а и Ь.

Автором разработана методика расчета (и приемов создания) подземных полостей для хранения запасов воды при водозаборах — решения достаточно перспективного для практики водоснабжения на мерзлоте.

Рассмотрены особенности фильтрующего водоприема из водоемов в условиях Севера. Наиболее перспективны водозаборы типа "фильтрующий откос" (внедрены в практику на 0ВХ >2,5 м3/с в 1974 г., РС(Я), фильтрующих колодцев, дрен, дамб, ковшей и др.

Для забора воды из малых водоемов (()8К <0,1 м3/с) автором разработаны, исследованы и внедрены водоприемники (фильтрующие и инфильтрациошю-фильтрующие колодцы, галереи, дрены) с использованием укрупненных элементов береговых и водоприемных устройств из пористобетонных, керамикометаллических н т.п. материалов.

Особое внимание автором уделено технологиям водоприема из малых и перемерзающих рек. Объем воды, необходимой для водоснабжения в бессточный период из таких рек определяется формулой:

Ойп = ■ <55>

где qcyl — среднесуточное водопотребление объекта, м"; п — число дней бессточного периода;

— коэффициент учета потерь воды на льдообразование (1,25.. .1,50);

— коэффициент неравномерности вод ©потребления (1,5... 2,2); а — коэффициент учета полноты использования водозапасов

(при сработке статических запасов равен 0,6...0,8).

Фильтрующий водоприем в системах водоснабжения в районах мерзлоты позволяет решить задачи искусственного пополнения запасов подрусловых вод и охлаждения циркуляционных и оборотных вод. Для этих целей автор разработал технологии и конструкции сооружений, внедренных на объектах РС(Я), наиболее целесообразных в бассейнах малых рек с ограниченными ресурсами воды зимой.

ВЫВОДЫ

1. Проблема совершенствования технологий водоприема и водозаборных сооружений в Северной строительно-климатической зоне касается 2/3 территории РФ и острозлободневна для 2,5...3,0 тыс. промышленных и коммунальных объектов с расходами от 100 мэ/сутки до 2...30 м3/с, и для 15.,. 17 млн. жителей.

2. Природно-климатические и мерзлотно-гидрологические условия этих районов различны; общим являются суровый климат, вечная мерзлота, специфичный режим водоисточников, что делает специфичными и сложными условия водоснабжения и водозаборов, во многом зависящим от теплового взаимодействия мерзлоты и источников.

3. Исследованиями установлены зависимости расчета таликовых зон под водоисточниками; предложена классификация водоисточников по условиям водоотбора; дана оценка условий забора воды и основных мерзлогно-гидрологических процессов. На Севере наиболее целесообразны фильтрующие водоприемники различных титтов с классификацией их по типу фильтров, положению водоприемного фронта относительно поверхности, линии дна и берегов источников.

4. На основе теоретических, экспериментальных и натурно-производственных исследований предложены направления совершенствования известных, разработаны и внедрены новые конструкции водоприемников (фильтрующих, инфильтрационно-фильтрующих и комбинированных), разработаны методы расчета их, приемы и сооружения управления режимом водоисточников и мерзлоты для целей водоприема, наиболее соответствующие местным условиям.

5. Главная, диктующая выбор мест расположения, типа, конструкций, режима эксплуатации водоприемников и источника, технологий водоприема — мерзлотно-термическая ситуация конкретных районов, источников, мест и створов. Прогноз ее должен учитывать реальную угрозу перемерзания водозаборных сооружений и самих источников, требуя соответствующих мер. Результаты исследований явились основой комплексного подхода к оценке и прогнозу изменения режима источников и мерзлоты, разработки технологий водоотбора, соответствующих технических решений фильтрующего водоприема, дренажно-водоот-водящих устройств для условий шугольда, наносов, требований рыбо-захциты, улучшения качества воды, защиты от перемерзания. Дана оценка работы водоприемников при наличии этих аспектов с расчетами и обоснованиями.

6. Результаты исследований позволили решить и внедрить технологию водоприема и технические средства отбора воды из различных источников в разных мерзлотно-гидрологических условиях (в том числе, из малых и перемерзающих), приемлемыми для большинства водо-потребителей Севера по хозяйственно-техническим, экономико-эксплуатационным и экологическим показателям.

7. Разработаны и внедрены приемы управления режимом источников с использованием сурового климата, вечной мерзлоты, специфики источников: регулирования поверхностного и подруслового стока, управления пщротермикой и водозапасамн, ледовым покровом и явле-

гаями, регулирования русла и наносов, берегозащяте, преимущественно ¡езошшми мероприятиями и сооружениями.

8. На базе фильтрующего водоприема в системах водоснабжения различных объектов решается задача улучшения качества отбираемой зоды, искусственного пополнения запасов подрусловых (подземных) 5од, охлаждения оборотных и циркуляционных вод, борьбы с водо-эослями, рыбозащиты, повышения надежности н эффективности систем зодообеспечения не только на Севере, но и в других регионах РФ.

9. Результаты работы внедрены в системах водоснабжения более 70 объектов Северо-Востока, Республики Саха (Я), Красноярского кр. н других районов РФ и бывшего СССР. Годовой экономический эффект от внедрения разработок по проблеме составляет более 19,7 млн. руб. (цены на 01.01.1991 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

Монографии:

1. Водоснабжение населенных пунктов на Севере. — Л.: Стройиздат. - Л.о., 1980. - 142 с.

2. Водоснабжение приисков Якутии. — Якутск, — Институт физ.-тех. проблем Севера. — 1980. — 115 с.*5 — ДСП.

3. Водоснабжение на Севере. — Л.: Стройиздат. Л.о., 1987. — 172 с. Статьи в научно-технических изданиях:

4. Фильтрующие водозаборы // Водоснабжение и санитарная техника. - 1970. - № 5. - С. 3...10.

5. Фильтрующие водозаборные сооружения // Сб. тр. / ЛИСИ. — Л., 1970. — Водоснабжение и канализация населенных мест в районах Вост. Сибири к Кр. Севера. — С. 78..,94.

6. Рациональные водозаборы на реках Крайнего Севера // Сб, тр. — Красноярск: ПромстройНИИпроекг. — 1966. — Труды IV совещания-

семинара по строительству в суровых климатических условиях. — Секция гидротехнических сооружений, — С. 1...17,

7. Об экономике водоснабжения приисков Заполярной Якутии // Сб. тр. / Красноярский ПСНИИП. — Красноярск, 1970. — Строительство в районах Сибири и Кр. Севера. — Вып. 21. — С. 99.,.105.

8. Особенное™ расчета подруеловых ннфильтрационных водозаборов в районах мерзлоты, — Якутск. — 1967. — В кн.: Вопросы экономики Якутии. С. 380..,412.

9. Особенности фильтрующего водоприема в районах распространения мерзлоты // Сб. тр. / ВНИИВОДГЕО, 1972. - Вып. 36. - Инженерная гидравлика, — С, 38,,.52.

10. Некоторые результаты исследований затопленных фильтрующих водоприемников // Тр. лаборатории инженерной гидравлики / ВНИИ ВОДГЕО. - М.: Стройиздат, 1972. - Сб. № 3. - С. 41...57,

11. Некоторые вопросы фильтрующего водоприема // Изз, вузов. Строительство и архитектура. — 1970. — N° 2. — С. 106...112.

12. Некоторые данные об устройстве и эксплуатации речных водозаборов в районах распространения вечномерзлых грунтов // Информ. вып. / Главпромсгройпроект. — М,, 1969, — Вып. 52. — Серия 2, Проектирование водоснабжения и канализации. — С. 1...16.

13. О пределах применения фильтрующего водоприема на реках Якутии // Сб. тр. / Красноярский ПСНИИП. - Красноярск, 1970. - Строительство на вечиомерзлых грунтах. — Вып. 1. Водоснабжение и канализация, - С. 20...35.

14. Об исследованиях фильтрующих водозаборов на реках Якутии // Сб. тр. / КПСНИИП. — Красноярск, 1968. — Строительство в районах Сибири и Кр. Севера. - Вып. 6. - Т. I. - С. 45...58.

15. Об особенностях фильтрации переохлажденной воды в пористых средах // Сб. тр. / ЯГУ. - Якутск, 1971. - С, 272...293.

16. Мерзлотно-гндрологические условия водозабора из рек Крайнего Севера // Сб. тр. / ЯГУ. — Якутск, 1970. — Строительство на Крайнем Севере. - Вып. 1. - С. 103...111.

17. Водозаборные сооружения для сельхозводоснабжения // Земля сибирская, дальневосточная. — 1971. — № 10. — С. 21...25.

18. Водозаборные сооружения на реках Якутии // Сб. материалов / ВНИИВОДГЕО. — М.-Тбилиси, 1966. — Объединенное коорд. совещение по водозаборам. — С. 156..,163.

19. Водозаборы для озер и водохранилищ Севера // Сб. тр. / ЯГУ. — Якутск, 1970. — Строительство на Кр. Севере. — Вып. 1. — С. 74...85.

20. Водозаборы для рек с малыми глубинами // Сб. тр. / ЯГУ. — Якутск, 1970. — Строительство на Крайнем Севере. — Вып. 1. — С. 50...66.

21. Принципы проектирования систем водоснабжения и канализации на Севере // Водоснабжение и санитарная техника. — 1984. — № 3. — С. 12.„17.

22. Проблемы водоснабжения промышленности и населения Якутской АССР,— Якутск, 1979. — Проблемы рпзвития производительных сил Якутской АССР. - Вып. 1. - С. 119...126.

23. Инженерный расчет термического режима водозаборов с электрообогревом // Сб. тр. / ПСНИИП. - Красноярск, 1976. - Выл. 40. -Строительство в Вост. Сибири и на Кр, Севере. — С. 73...78.*'

24. Использование холода земной коры на Севере для охлаждения циркуляционных вод Ц Колыма. — 1972. — 6. — С. 35...37.**

25. Новый тки лучевого водозабора // Водоснабжение и санитарная техника. - 1966. - N6 9. - С. 23...24.*>

26. Усовершенствование лучевого водозабора Ц Водоснабжение и санитарная техника, - 1974. - № 10. - С. 19...20,**

27. Эксплуатация подземных вод в зоне вечной мерзлоты // Земля сибирская, дальневосточная. — 1974. — Ьй 7. — С. 18...21."*

28. Основные схемы фильтрующих водозаборов // Сб. тр. / ЯГУ. — Якутск, 1970. — Строительство на Кр. Севере. — Вып. 1. — С. 25..,42.*''

29. Вихревые камеры, их особенности, расчет и схемы использования // Информ. вьш. / Главпромстройпроект. — М., 1970. — Вып. 4(65). — Серия IV. — Водоснабжение и канализация. — С. 6...14.*'

30. Фильтрующие оголовки, их классификация и основные схемы // Инф. сб. / ЦИНИС Госстроя СССР. - М., 1970. - Вып. 4 (65). - Серия IV. — Водоснабжение и канализация. — С. 13...27,

31. Повышение надежности водозаборов из поверхностных источников в зоне мерзлоты // Сб. материалов семинара / МДНТП. — М., 1985. — Повышение эффективности работы водозаборов из поверхностных и подземных источников. — С. 24...36.*5

32. Временные рекомендации по гидромелиорациям и сельхозводо-снабжению в зоне БАМ. — Красноярск: СибНИИГиМ, 1984. — 21 с.*5

33. О хранении запасов воды и консервации стоков в подземных полостях в районах вечной мерзлоты // Сб. тр. / ЯГУ. — Якутск, 1986. — Приложение термодинамики сплошных сред к тепловой защите инженерных сооружений и природных объектов. — С. 17...30,*'

34. Изменение профилей берегов в условиях многолетней мерзлоты // Сб. тр. / ЯГУ. — Якутск, 1985. — Водопропускные сооружения в условиях Крайнего Севера. — С. 21...32."^

35. Управление руслом северных рек в зимнее время // Сб. тр. / ЯГУ.

— Якутск, 1985. — Водопропускные сооружения в условиях Кр. Севера.

- С. 94...102.

36. Регулирование физико-механических свойств льда применительно к задачам водного хозяйства // Сб. 3-ей Всесоюзн. конф. по механике и физике льда / ИПМ АН СССР . - М., 1988. - С. 23...25.

37. Опыт создания ледовых плотин // Сб. / Новосибирск: Наука, 1986. — Проблемы инженерной гляциологии. — С. 174...185.

38. Забор воды из перемерзающих рек // Водоснабжение и санитарная техника. — 1989. - № 4. - С. 20...22.

39. Направления совершенствования систем водоснабжения в районах Севера // Сб. материалов / ДВПТИ. — Владивосток, 1990. — Современные технологии водоснабжения. — С. 81...85.

40. Проблемы забора воды из водоемов с обильной водной растительностью // Сб. тр. — Н.-Новгород, 1993. — VII н.-г. конф. — С. 71...73.

41. О заборе воды из источников с водной растительностью // Сб. материалов конф. — Самара, 1990. — С. 18...20.

42. Другие статьи, доклады, тезисы докладов (около 110 нанм.). Изобретения:

1. Способ создания затора льда. A.c. 1194964. Б.И., 1985. —№ 44.

2. Ледовая плотина. A.c. 1206372. Б.И., 1986. - № 3.*)

3. Устройство для создания заторов льда в водотоках. A.c. 1209741. Б.И., 1986. - № 5.*'

4. Устройство для регулирования русла водотоков при наличии ледяного покрова. A.c. 1217977. Б.И., 1986. - № 10.*5

5. Дренажное устройство. A.c. 1209763. Б.И., 1986. — № 5.

6. Ледовая плотина. A.c. 1206373. Б.И., 1986. - № З.ж>

7. Устройство ннфильтранионного водозабора. A.c. 902766. Б.И., 1982. - N° 20.

8. Водоприемник для забора воды из водоемов. A.c. 712989. Б.И., 1982. - № 41.*5

9. Другие изобретения по проблеме Хйравторских свидетельств).

Работы опубликованы с соав

Вдовин Юрий Иосифович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОДОПРИЕМА И ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА СЕВЕРЕ

Подписано к печати . Бумага офсетная.

Формат 60x80 1/16. Печать офсетная. Объем псч. л Тираж 100 экз. Заказ № Бесплатно

Множительный участок Пензенской государственной архитектурно-строительной академии 440028, г. Пенза, ул. Г.Титова, 28