Водосброс через шандорные колодцы

Лекция 6.

Водосброс и очистка вод. Оборотное водоснабжение.

Водосбросные сооружения.

Водосбросные сооружения хранилищ предназначаются: для отвода из хранилищ поверхностного стока, собранного с прилегающей к хранилищу водосбросной площади, если этот сток не используется частично или полностью для оборотного водоснабжения; для отвода осветленной и предварительно очищенной от химических компонентов воды за пределы хранилища, если эта вода частично или совсем не используется в оборотном водоснабжении; для частичного или полного опорожнения пруда хранилища, если в этом возникнет необходимость в процессе его эксплуатации. Конструкция водосбросных сооружений должна обеспечить отвод вод с различных отметок горизонта воды в прудке хранилища в связи с непрерывным подъемом гребня плотины или дамб обвалования в процессе эксплуатации (должна быть возможность наращивания водосбросных колодцев в процессе увеличения высоты дамбы). Отвод поверхностных вод (кроме осадков, выпадающих непосредственно в чащу хранилища) может быть осуществлен следующими способами: аккумулированием поверхностного стока в хранилище с последующим сбросом его в ближайшие водоемы (или водотоки) или использованием его в системе оборотного водоснабжения; пропуском поверхностного стока в обход хранилища с устройством плотин с обводных и нагорных каналов; различными комбинированными способами.

Преимущественно используют шахтные колодцы, береговые или сифонные водосбросы, соединенные с отводящим коллектором, уложенным по дну накопителя или бортам. Сифонный водосброс целесообразно использовать в районах с суровыми климатическими условиями.

При решении вопросов о размещении водосбросных колодцев рекомендуется учитывать следующее: расстояние от места выпуска пульпы до водосброса должно обеспечивать требования к осветлению пульпы; в условиях русловых хранилищ коллектор укладывается по дну водотока, а водосбросные колодцы постепенно поднимаются по склону; при этом шаг поднятия должен равняться глубине прудка, необходимой для осветления пульпы. При окончании сброса через верх предыдущего яруса колодцев в работу вступает низ последующего яруса; если длина косогорных и пойменных хранилищ больше ширины и при расположении в них водосбросных колодцев в одну линию не достигается надлежащего осветления, то водосбросные колодцы располагают в две линии так, чтобы при намыве отходов в районе одной линии через другую осуществлялся сброс осветленной воды. Выбор варианта сброса воды тоннелем, коллектором или открытым каналом для хранилища плотинного типа и для хранилища с постоянным наращиванием первичной дамбы решается экономическими и эксплуатационными соображениями. Водосбросный колодец предназначен для сброса осветленной воды из хранилища, а также для приема осветленной воды в систему оборотного водоснабжения.

Водосброс через шандорные колодцы.

Конструкцию и размеры водосбросных сооружений определяют расчетом, исходя из обеспечения требуемой пропускной способности при различных отметках поверхности воды в накопителе, изменяющихся в процессе эксплуатации. Высоту водосбросного колодца рекомендуется принимать не выше 20 м. Расстояние от водосбросных колодцев до мест выпуска пульпы определяется требуемой степенью осветления (обычно его принимают не менее 2500 м. Если такой возможности нет, то увеличивают путь движения воды при помощи «усов», дамбочек, отсыпаемых непосредственно в прудке хвостохранилища). Конструкция колодца зависит от его назначения. При повторном использовании осветленной воды в водообороте конструкция колодца должна обеспечивать равномерный расход. В этом случае применяют колодец стоечно-шандорного типа, представляющий собой в плане квадрат, образованный четырьмя стойками из металла или железобетона. В пазы стоек опускают шандоры. Находят применение так же колодцы из железобетонных колец с отверстиями, расположенными в разных местах по высоте и закрываемыми заглушками.

Рис. 1. Односекционный шандорный колодец

Рис.2. Двухсекционный шандорный колодец

Коллекторы водосбросных сооружений выполняют из металла или сборного железобетона, обеспечивая водонепроницаемость стыков и предотвращая попадание в коллектор шламов. Рекомендуется укладывать коллектор на уплотненное основание. Статический расчет водосбросных колодцев проводят на действие льда и волновой нагрузки при полностью заполненном накопителе. Водосбросные сооружения должны обеспечивать забор воды при различных глубинах пруда и отметках гребня дамбы с учетом динамики заполнения и наращивания накопителя. Поверхностный сток, не учтенный в балансе накопителя, направляется в обход его по обводным и нагорным каналам. Шахтный водосбросной колодец не позволяет регулировать уровень воды в пруде и расход сбрасываемой осветленной воды путем подъема или опускания шандорных затворов.

Количество колодцев назначают исходя из расхода сбрасываемой осветленной воды. В овражно-балочных накопителях основной сбросной коллектор обычно прокладывают по дну балки, а дополнительные коллекторы – на ее склонах. По мере заполнения емкости и наращивания дамбы система «коллектор – колодцы» развивается вверх по склону, постепенно для каждого нового яруса наращивания оборудуется и вводится в эксплуатацию соответствующий ярус колодцев. Если расположение колодцев не препятствует намыву придамбового пляжа и наращиванию дамбы, то производится многоярусное наращивание колодцев по высоте, наиболее характерное для равнинных, пойменных и карьерных накопителей.

Рис.3. Водосбросной колодец шандорного типа

Шандорные водопереливные колодцы с подземными водосбросными коллекторами являются наиболее распространенными техническими решениями по отбору осветленной воды на накопителях. Они являются важнейшими элементами системы гидротранспорта и оборотного водоснабжения предприятия. Но этим сооружениям свойственны известные недостатки:

· Засорение пульпой и химическое зарастание, особенно при складировании высококальциевых зол и шламов;

· Чувствительность к ледовым воздействиям (врастание в ледяной покров, смещение, опрокидывание и выдергивание при подвижках ледяного поля);

· Необратимые деформации при осадках сильносжимаемых и намывных оснований и термопросадках оттаивающей мерзлоты;

· Невозможность намыва пляжа на участках расположения колодцев; Невозможность маневрирования вслед за изменением глубины слоя осветленной воды и перемещением отстойного пруда по площади чаши накопителя; Невозможность контроля состояния, сложность очистки и ремонта подводных частей колодцев и коллекторов; Сложность наращивания колодцев и продления коллекторов при наращивании очередного яруса накопителя.

Указанные недостатки могут быть исключены при использовании некоторых относительно новых технических решений. Одним из них является плавучий сифонный водозабор.