Жумартов Е.Б., д.т.н.,проф., Толеш А., магистрант Казахский

Актуальные проблемы управления водными ресурсами и водосбережения: Труды Международной научно-практической
конференции, посвященной 80-летию со дня рождения Н. Кипшакпаева. - 2014. - № 1. - С. 83-86
Жумартов Е.Б., д.т.н.,проф., Толеш А., магистрант Казахский
национальный технический университет имени К.И.Сатпаева, г. Алматы
ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ НА ГОРНОЙ РЕКЕ АКСАЙ В ПРИГОРОДНОЙ
ЗОНЕ
Г. АЛМАТЫ
В пригородной зоне г. Алматы протекают горные реки Талгар, Аксай, Есентай, Большая и
Малая Алматинка, Каскеленка, которые служат для целей водоснабжения отдельных районов г.
Алматы, поселков городского типа, малых населенных пунктов Алматинской области.
Особенностью горных рек являются небольшие уровни воды и расход воды, высокая
скорость течения, крутые склоны, продолжительные паводки, высокая мутность, влечения
наносов, прохождение селевых потоков, в результате которых реки проносят большое количество
рыхлообломочного материала.
Все эти обстоятельства затрудняют забор воды из горных рек, обработки их до питьевого
качества, вызывают затруднения к выбору водозаборных и водоочистных сооружений.
Кроме того, окружающая территория этих рек выделена как заповедная зона, ИлиАлатауский государственный национальный природный парк ,на которой запрещено
строительство надземных сооружений.
Целью настоящей работы явилось выбор оптимальных горных водозаборов из этих рек,
выбор технологических схем подготовки воды и исследования рациональных технологических
параметров сооружений.
В статье рассматривается строительство горного водозабора с донной решеткой на реке
Аксай.
Река Аксай берет начало на северном склоне Заилийского Алатау, в 3 км восточнее
возвышенности с отметкой 4690 м. Река Аксай имеет горный тип на всем своем протяжении. Река
в горном участке слабо извилистая, долина V-образная. Склоны крутые 30-40°, местами отвесные,
высокие. Ширина долины достигает до 30 м. Склоны преимущественно вогнутые, рассечены
долинами притоков. Наибольшая рассеченность склонов наблюдается в верховьях реки. Русло
местами загромождено крупными камнями и валунами. Русло реки сложено каменисто-галечными
отложениями неустойчиво, подвержено деформации. Ширина реки по урезу 8 м, глубина – 1,2 м,
при средней скорости течения – 2,87 м/с. Глубины возрастают вниз по течению с увеличением
водности реки. Берега реки преимущественно обрывистые, оголенные.
Среднемноголетний модуль стока в р. Аксай составляет 17,1 л/с на км2, слой стока 540 мм.
Наибольший расход воды за рассматриваемый период достигает 11,4 м3/с, наименьший – 0,77 м3/с.
Наивысший уровень воды отмечается в период половодья (июнь-июль) и составляет в
среднем 143 см. Наименьший показатель уровня воды зафиксирован в меженный период (ноябрьянварь) до 94 см.
Ледостав в реке начинается в середине декабря и длится до марта. Продолжительность
ледостава 79 дней. Твердый сток на р. Аксай не измерялся и принят по аналогии с изучаемыми
реками северного склона Заилийского Алатау.
Река Аксай относится к рекам весенне-летним половодьем. Половодье начинается в конце
апреля - начале мая, а заканчивается в сентябре. Продолжительность половодья в среднем равна
79 дней, наибольшая - 179 дней. Подъем уровней продолжается 50-70 дней. Объем стока в
половодье составляет в среднем 48,3 млн. м3, то есть 65 % годового стока.
Средняя многолетняя мутность принята р=400 г/м3 , с учетом которой средний многолетний
твердый расход Ro=P-Qo=400-2,11=0,84 кг/c. Годовой объем W=205 м3, при р=1300
кг/м3.Основная масса годового стока наносов (95-98%) транспортируется во время паводка. От 80
до 90% всего годового стока наносов приходится на период апрель-август. Большое влияние на
колебания стока
оказывают периодически проходящие по реке селевые потоки, во время которого, река проносит
громадное количество рыхлообломочного материала.
Система водоснабжения на р. Аксай обеспечивает хозяйственно - питьевой водой
населенные пункты: Акжар, Жанатурмыс, Кыргаулды и Республиканскую детскую больницу,
расположенную в Карасайском районе.
До строительства водозаборного сооружения состояние системы водоснабжения
оценивалось как неудовлетворительное. Забор воды из р. Аксай осуществляли из трубы d = 500
мм., в конце которой, была приварена решетка. составляющая прутья с прозорами в 20 мм.
Фактически среднесуточный расчетный расход воды составлял - 1200,0 мЗ/сутки или 438,0
тыс.мЗ/год. Распределительные трубопроводы водопроводных сетей по селам были смонтированы
в 1972 году, очистные сооружения построены 1986 году, а водовод диаметром 200 мм,
протяженностью 8,0 км от водозабора до очистных сооружений построен 2004 году,
Со временем наблюдались большие перебои в подаче и нехватка воды в отдельных домах,
коттеджах, в квартирах многоэтажных жилых домов. Качество воды в отдельные сезоны года
ухудшалось из-за попадающих в систему разных примесей. Трубопроводы в распределительной
сети водовода по селам забивались наносами песка, из-за чего давление в трубах, расположенных
в верхней части участков была низкой, был недостаточен напор воды в системе водоснабжения.
Таким образом, для улучшения качества подаваемой населению воды, удовлетворяющей
санитарным требованиям, в объемах покрывающих биологическую потребность, а также для
обеспечения надежного технического состояния системы водоснабжения необходимо было:
а) составить проект и построить водозаборные сооружения;
б) произвести демонтаж установки по очистке природной воды «Струя-800» и составить
проект новых очистных сооружений на производительность соответствующую современной
потребности.
Наибольшее распространение для забора воды на высокогорных и горных участках рек,
несущих в большом количестве наносы крупных фракций получили водозаборы с донной
решеткой. Рекомендуется применять донные решетчатые водозаборы на реках с уклоном 0,02 и
насыщенностью потока песчаными донными наносами крупностью до 6мм в количестве не более
25% общего объема донных наносов [1].
Для забора воды из р. Аксай в створе возле бывшего п/лагеря «Ленинец» запроектирован
водозабор с донной решеткой, который представляет собой врезанную в русло р. Аксай
водоприемную галерею, перекрытую сверху решеткой. Вода, пройдя решетку, поступает в
наклонную галерею, по которой попадает в камеру с промывным устройством, откуда она
отводится трубопроводом d=300мм к отстойнику. Это позволило увеличить забор воды из реки до
3000 мЗ/сутки или 1095тыс. мЗ/год.
Донная водоприемная решетка, стальная, изготовлена из уголков размером 50*50, состоит
из 4 секций. Вес каждой секции-65кг. Ширина просвета между стержнями 12мм, а толщина
стержней, сложенных из двух уголков, составляет 110мм.
Ширина галерей в свету-1,2м, высота галереи начальная -0,6м, конечная 1,2м, с уклоном в
сторону промывной камеры равным 0,2. Скорость течения воды в галерее нарастающая и в конце
галереи достигает 2-2,5м/с.
Поперечное сечение галереи прямоугольное. Связывающим звеном между галереей и
водозаборным трубопроводом является промывная камера. Она служит для задержания крупных
наносов (прошедших через данную решетку и галерею) и сбросе их в нижний бьеф при промывке,
для забора воды в зимнее время и в период ремонта или очистки галереи и решетки. Кроме этого
промывная камера используется для промывки наносов в верхнем бьефе, сбросе шуги, а также
пропуска части максимальных расходов в паводок.
Вода из промывной камеры по стальному трубопроводу d=300м самотеком подводится к
существующему трубопроводу d=500мм, затем подается к существующему отстойнику.
Промывная вода от промывной камеры отводится по стальному трубопроводу d=100мм в русло р.
Аксай.
Водозаборный узел расположен на р. Аксай, в районе бывшего пионерского лагеря
«Ленинец», в 10 км выше от с. Жанатурмыс Карасайского района. Местоположение сооружения
выбрано из условии:
- участок реки менее подвержен к селевым стокам и проектируемый водозаборный узел
расположен выше существующего;
- обеспечение забора расчетного расхода воды для подачи ее потребителям;
- нанесения минимального ущерба заповедной зоне и водоохраной зоне р. Аксай;
- удобства при производстве работ, исключающие водоотливные и другие работы.
Согласно [2] СНиП 4.01-02-2001 п.4.4 для И- категорий водозаборов (водоснабжение от 5 до
50
тыс. человек) класс сооружения назначен III, обеспеченность расчетных уровней и соответственно
расходов назначается для:
- максимального расхода - 3%;
- минимального расхода - 95%;
- гидрологические расчеты показали, что при 3% обеспеченности максимальный расход
составляет -3,0 мЗ/сек., а минимальный -0,6 мЗ/сек.
В будущем к групповому водопроводу могут подключится остальные населенные пункты,
которые в настоящее время обеспечиваются подземными водами, с учетом этого водозабор
рассчитан на максимальный суммарный расход.
Река Аксай в весенне-летний период и во время дождей несет влекомые наносы крупностью
5 -15 и более мм, для борьбы с которыми требуется специальные мероприятия и промывные
расходы порядка 10-15 % от забираемого расхода воды.
Таким образом, были предложены к строительству водозаборные сооружения, которые
представляет собой:
-донные решетчатые водозаборные сооружения из монолитного железобетона длиной – 2м,
шириной – 1,5м, глубиной – в среднем – 0,8м
В состав сооружений включены:
- промывной и регулирующий колодец – шириной – 0,5м, длиной – 2,5м, глубиной – 2,2м;
- затвор в количестве – 1шт; шириной – 0,5м, высотой – 0,5м;
- сорозадерживающая сетка, в количестве – 1 шт, шириной – 0,5м, высотой – 1,2м;
- трубопровод отвода осадка из стальных труб d=100мм и длиной 32,5 м;
- железобетонные закрытые лотки, размером В*Н=0,6*0,4м и длиной-32,5 м.
- подпорные ж/б стены, размером Н=2,5м и L=5м и 3м.
- трубопровод отвода воды d300 мм, стальной, длиной 30м, смонтированный в ж/б закрытом
лотке размером ВхН=0,6х0,4м.
Вместе забора воды установлены границы первого пояса зоны санитарной охраны. Расстояние от
створа донного водозабора вверх по течению – 200 м , вниз по течению – 100 м, по прилагающему
к водозабору берегу – 50 м, и по противоположному берегу – 50 м. [см.п.10.8.СНиП РК 4.01.022001]. Границы второго пояса – режимов ограничения, включают территорию Или-Алатауского
государственного национального природного парка, где ведутся постоянные наблюдения.
Ширина санитарно-защитной полосы водовода, согласно п. 10. 20. СНиПа РК 4.01.022001, принята равной 10 м.
Литература
1. Абрамов Н.Н.Водоснабжение.- М.: Стройиздат,1982
2. СНиП РК 4.01.02-2001 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.- Астана.: 2002