Công trình lấy nước

bờ

bờ thường gồm: cửa lấy nước ( giếng bờ 1 ) và đoạn nối tiếp ( bảo vệ chống xói cắt với bờ và kè )

Sơ đồ lấy nước bờ.

a - công trình lấy nước tách biệt với nhà máy;

b - công trình lấy nước kết hợp với nhà máy.

1- giếng bờ, 2- nhà máy ; 3- ống hút; 6- tầng lấy nước trên.

Với trạm bơm loại nhỏ và trung bình trang bị máy bơm li tâm trục ngang có h_S > 0 và biên độ giao động mực nước không qúa 10 m thì cửa lấy nước thường đứng tách rời khỏi nhà máy ( Hình 12 - 2,a ). Khi trang bị máy bơm li tâm và hướng trục trục đứng (và đôi khi cả bơm trục ngang có h_S nhỏ ) biên độ giao động mực nước trong sông lớn hơn 10 m mà nền nhà máy ổn định thì chọn kiểu công trình lấy nước bờ kết hợp với nhà máy là hợp lý ( Hình 12 - 2,b ).

Nước từ sông qua cửa vào để vào giếng bờ. Thường khi giao động mực nước lớn, để lấy nước trong người ta bố trí nhiều tầng cửa ở các cao trình. Việc chỉ đặt một tầng chỉ dùng khi nước sông tương đối sạch. Trên các cửa của tầng lấy nước đều đặt lưới chắn rác, van trượt phẳng hoặc van điều tiết.

Diện tích lỗ vào cửa lấy nước lấy theo công thức sau:

Trong đó: ω - diện tích toàn phần của lỗ cửa, ( m² ); Qtk - lưu lượng thiết kế của một cửa, ( m³/s ) ; v - vận tốc cho phép qua lỗ, ( m/s ); K - hệ số co hẹp do lưới, ( K > 1 ).

Vận tốc cho phép ở lỗ vào giếng bờ , nếu không tính đến yêu cầu bảo vệ cá và đối với điều kiện lấy nước trung bình và khó thì v = 0,2 ... 0,6 m/s; còn đối với nguồn có yêu cầu bảo vệ cá thì lấy v theo quy định của thiết bị bảo vệ cá.

Chiều cao của ngưỡng lỗ lấy nước thấp nhất phải đặt cao hơn mặt đất ít nhất 0,5 m để tránh bùn cát cuốn vào cửa lấy nước, mép trên của lỗ lấy nước trên cùng phải thấp hơn mực nước thấp nhất một đoạn để tránh rác và vật nổi trôi vào giếng. Vận tốc dòng nước hút vào ống hút có đường kính miệng hút Dv, lấy bằng 0,8 ... 1 m/s, miệng vào ống hút đặt cách đáy từ ( 0,8 ... 1 ) Dv, độ ngập miệng vào của ống hút thẳng đứng dưới mực nước nhỏ nhất bằng 2 Dv và không nhỏ hơn 0,5 m. Bề rộng mỗi ngăn buồng hút lấy trong giới hạn ( 2 ... 2,5 ) Dv, thể tích nước nhỏ nhất ở ngăn buồng hút bằng Vmin = Q.t ( trong đó Q là lưu lương máy bơm, m³/s; t = 15 ... 20 giây ). Cũng từ điều kiện này tính ra chiều dài ngăn buồng hút.

Chiều cao giếng bờ phụ thuộc vào giao động mực nước trong sông và đặc tính của đất. Để ngăn ngừa xói rửa đất nền cần để đáy móng thấp hơm cao trình xói rửa đất 2 m; khi nền yếu cần đóng cừ, đáy sông trong vùng cửa lấy nước cần được gia cố bằng đá đổ hoặc các tấm bê tông cốt thép. Phần trên giếng bờ cần nâng cao hơn mực nước lớn nhất cộng với chiều cao sóng và không nhỏ hơn 0,6 m.

Khi công trình lấy nước có nhiều bùn cát và lưu lượng trạm bơm nhỏ hơn 25 m³/s thì công trình lấy nước bờ có thể bằng cách lấy nước kiểu hố đào ( gàu ). Gàu là một cái vịnh nhân tạo được tạo thành nhờ các đê bao chìa ra sông

Sơ đồ lấy nước kiểu hố đào không ngập và ngập.

a - lấy nước tuyến trên; b - lấy nước tuyến dưới không ngập: 1- đê;

2- phần lấy nước; 3- gàu; 4 - kè chắn tuyến trên.

c - hố đào lấy nước ngập : 1,3 - kè tuyến trên và tuyến dưới; 2- đáy sâu cục bộ;

4 - phần lấy nước của công trình.

Khi lượng bùn cát đáy lớn dùng kiểu hố đào tuyến dưới , để rửa bùn cát lắng đọng nên thiết kế theo kiểu tự rửa. Tốc độ dòng chảy ở hố đào nên lấy trong phạm vi từ 0,05 ... 0,3 m/s và không được vuợơt quá tốc độ dòng chảy trong sông. Khi đáy sông cần có độ ngập 1,5 ... 2 m ở giếng bờ và cần tạo một dòng chảy tuần hoàn để tạo độ sâu nhân tạo thì giếng được làm kiểu ngập tự rửa ( Hình 12 - 3,c ). Chiều rộng và chiều dài hố đào cần đủ thỏa mãn lắng đọng bùn cát hoặc tháo vật nổi.

Cửa lấy nước lòng sông

lòng sông thường gồm có nút lấy nước đặt tực tiếp trong lòng sông, đường dẫn kín ( tự chảy hoặc xi phông ) nối nút lấy nước với giếng bờ hoặc với bể hở trên bờ. Từ giếng bờ hoặc bể hở nước sẽ được ống hút vào máy bơm. Việc xây dựng cũng như khai thác công trình lấy nước lòng sông phức tạp hơn loại bờ mà tính an toàn của nó lại kém hơn, vì khó quan trắc nút lấy nước và đường dẫn nước dễ bị đọng rác. Do vậy nó được xây dựng với trạm bơm nhỏ và trung bình, đôi khi cũng xây dựng đối với trạm bơm lớn khi điều kiện tự nhiên không cho phép xây dựng cửa lấy nước kiểu bờ.

Hình 12 - 4,a là cửa lấy nước lòng sông loại ngập, loại này nút lấy nước luôn bị ngập dưới mực nước sông . Cửa lấy nước nằm cách xa nhà máy, gọi là cửa lấy nước lòng sông tách riêng. Hình 12 - 4,b là loại cửa lấy nước lòng sông không ngập, nút lấy nước và nhà máy xây kết hợp đặt trong lòng sông và phần cửa lấy nước luôn cao hơn mực nước lớn nhất trong sông. Cửa lấy nước lòng sông kết hợp loại này có giá thành cao, vận hành phức tạp đặc biệt vào mùa lũ. Do vậy nó ít được sử dụng.

Sơ đồ công trình lấy nước lòng sông.

a - Nút lấy nước lòng sông ngập, kiểu tách riêng: 1 - sông; 2- nút lấy nước ngập; 3- ống tự chảy; 4- giếng bờ; 5- ống hút; 6- nhà máy bơm.

b - Nút lấy nước lòng sông không ngập, kiểu kết hợp : 1- sông; 2- phần lấy nước của công trình; 3- nhà máy; 4- cầu treo; 5- ống áp lực.

Nút lấy nước là phần quan trọng của công trình lấy nước sông, nó không chỉ lấy nước từ sông mà còn gia cố và bảo vệ phần đường dẫn kín ( tự chảy hoặc xi phông ). Nút lấy nước chia ba loại: nút ngập, nửa ngập và nút không ngập.

Hình 12 - 5 trình bày một số nút lấy nước ngập:

Sơ đồ nút lấy nước ngập.

a - loại bê tông cốt thép : (1- đoạn loe; 2- vỏ bêtông cốt thép, bên trong đổ đa hộc; 3- vật trôi; 4- lưới chắn rác ). δ - dạng buồng xoắn hở : ( 1- vật trôi; 2- lổ lấy nước; 3,6- vỏ bê tông và tấm; 4- khớp nối; 5- tuyến dẫn; 7- nắp để đổ bê tông đường dẫn ).

Mép trên nút lấy nước ngập đặt dưới mực nước nhỏ nhất của sông một đoạn sao cho tránh vật trôi va chạm và đủ độ ngập lấy nước, thường lấy 0,5 m. Đây là loại rẻ nhất trong các loại cửa lấy nước lòng sông, tuy vậy loại lấy nước ngập không có khả năng quan trắc sự làm việc của nó và khó làm sạch lưới chắn rác. Lưới chắn rác được cấu tạo bởi những thanh thép dẹp với khoảng cách 30 ... 100 mm, đặt nghiêng một góc 135⁰ so với hướng dòng nước chảy. Tốc độ dòng nước qua lưới từ 0,1 ... 0,3 m/s, khi lấy nước có yêu cầu bảo vệ cá thì vận tốc nước không lớn hơn 0,25 m/s. Nút lấy nước buồng xoắn hở ( Hình 12 - 5,δ ) bố trí phản đối xứng với trục của buồng nhận nước, do vậy dòng chảy trong đó có chuyển động quay đảm bảo dòng nước chảy đều đến lưới lấy nước.Khi lưu lượng lấy vào dưới 2 ... 3 m³/s và mực nước sông lên xuống dưới 3 ... 4 m thì nên bố trí công trình lấy nước lòng sông kiểu ngập ( xem Hình 12 - 4,a ) .

Nút lấy nước nửa ngập

Nút lấy nước nửa ngập ( Hình 12 - 5*a) về cấu tạo tương tự loại ngập, nhưng nút lấy nước đơn giản hơn và vì đỉnh nút cao hơn mực nước sông nhỏ nhất do vậy dọn rác dễ dàng. Diện tích lổ nhận nước cũng tính theo công thức ( 12 - 2 ), tốc độ nước qua lưới lấy 0,1 ... 0,3 m/s. Nút lấy nước này trang bị lưới chắn rác và rãnh đặt van sữa chữa. Nhược điểm của loại nút lấy nước này là gây khó khăn cho tàu thuyền đi lại và làm thay đổi chế độ dòng sông, kém an toàn khai thác. Do vậy nó ít được sử dụng.

Sơ đồ nút lấy nước nửa ngập và không ngập.

a - Nút lấy nước nửa ngập: 1- cừ chắn; 2,5- các rãnh đặt lưới chắn rác và van sữa chữa;

3- nút lấy nước; 4- ống tự chảy. b - Nút lấy nước không ngập : 1- ống tự chảy; 2- lổ

nhận nước; 3- lưới chắn rác; 4,6- gian phục vụ và cầu công tác; 5- cầu trục;7- cầu thang

8- của van; 9- ống phun; 10- đá đổ; 11- giếng chìm.

Nút lấy nước không ngập

Cửa lấy nước kiểu lòng sông không ngập ( xem Hình 12 - 5*b ) đảm bảo lấy nước an toàn và khai thác thuận lợi hơn loại ngập. Về cấu tạo nó là công trình bê tông có hình lưu luyến dạng khối, như một trụ cầu rỗng nhô lên khỏi mực nước lớn nhất. Nhược điểm của loại này là giá thành đắt, bởi vậy khuyên dùng loại này đối với trạm bơm trung bình và lớn, hoặc nếu khi xây dựng công trình lấy nước bờ thì điều kiện tự nhiên khó làm được hoặc xây dựng công trình lấy nước bờ không kinh tế.

không ngập dưới tác động của áp lực thủy tĩnh và thủy động có thể không đảm bảo ổn định. Bởi vậy cần tính toán trượt, lật và đẩy nổi đối với nó. Khi xây dựng nút lấy nước không ngập sẽ gây co hẹp lòng dẫn và dẫn đến xói lòng dẫn. Để bảo vệ lòng dẫn khỏi bị xói cần dùng đá đổ hoặc các tấm bê tông để gia cố lòng. Đáy tấm móng cần đặt thấp hơn cao trình xói lở một đoạn 2 m. Khi nền đất yếu cần phải đóng cừ chắn xuống nền. Để lấy nước sạch cần lấy nước nhiều tầng . Kích thước lổ lấy nước cũng xác định theo công thức 12 - 2 ở trên, tốc độ dòng nước chỗ vào lấy 0,1 ... 0,3 m/s và đôi khi nhỏ hơn. Cửa lấy nước lòng sông không ngập trang bị thiết bị nâng vận chuyển cơ khí . Khi khoảng cách từ bờ đến cửa lấy nước lớn hơn 200 m thì dùng cầu phao, còn khi khoảng cách nhỏ hơn thì xây cầu để đi lại.