Водозаборное фильтрующее сооружение с ручейком биоплато для очистки воды Российский патент 2025 года по МПК E02B9/04 E03B3/36 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к водозаборным фильтрующим сооружениям, используемым для забора воды на участках рек со сложными гидрологическими условиями и загрязненными потоками.

Известен фильтрующий придонный русловой водоприемник с вихревыми камерами [1], содержащий водоприемные отверстия, фильтрирующие кассеты и самотечные трубы. Основными недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и низкая эффективность работы.

Известны также и подрусловые водприемники, которые даются в этом же источнике [1]. Конструктивно такие водоприемники выполняют в виде дрен, галерей, лучевого водозабора и т.п. (рекомендуются для забора воды из периодически промерзающих водотоков, или для забора воды на горных участках рек с периодическим отсутствием поверхностного стока). Основными недостатками данных водоприемников являются низкая эффективность работы и невозможность их использования в условиях равнинных и предгорных участков рек с загрязненными потоками воды.

Относительно близким аналогом является подрусловой водозабор с фильтрирующим водоприемником [2], состоящий из металлической решетки, сверху которой уложены в два плотные ряда фильтрирующие гибкие тюфяки, выполненные из легких фашин, завернутых в геосетку, при этом первый ряд тюфяков уложен вдоль продольной оси галереи, а второй ряд - в поперек галереи и по направлению руслового потока, а также с уклоном, большим уклона русла реки. Перед водоприемной галереей под руслом реки с одной его стороны и по направлению потока устроен дополнительный трубчатый водоприемник, состоящий из перфорированных труб и уложенных вокруг них аналогичных гибких тюфяков. Основным недостатком данного водозабора является низкая эффективность работы в руслах малых рек со сложными гидрологическими условиями и загрязненными потоками.

Технический результат предлагаемого технического решения - повышения эффективности работы фильтрующего водозабора на участках малых рек со сложными гидрологическими условиями и загрязненными потоками.

Для решения технической проблемы и достижения заявленного технического

результата водозаборное фильтрующее сооружение, содержащее водоприемную галерею с фильтрующим водоприемником, состоящим из металлической решетки и уложенных поверху нее фильтрующих гибких тюфяков, выполненных из легких фашин, завернутых в геосетку, поверху которых растянут геотекстиль, водоприемная галерея устроена рядом и вдоль реки, из которой к началу галереи возведен подводящий канал в виде ручей биоплато, засыпанного гравийно-щебеночным слоем и засаженного высшими водными растениями, которые обеспечивают очистку речной воды, поступающей в водоприемную галерею, причем отметка дна концевой части подводящего канала, сопрягающейся с водоприемной галереей, выполнена выше отметки поверхности фильтрующего водоприемника, при этом в конце водоприемной галереи устроен водосборный колодец, оборудованный водозаборным трубопроводом для подачи очищенной и профильтровавшейся воды потребителю, а на верху колодца, сбоку в стенке выше поверхности водоприемника из гибких тюфяков и геотекстиля предусмотрен водослив для сброса излишних вод в отводящий канал.

На фиг. 1 показан план подруслового водозабора с ручейком биоплато, устроенного рядом с участком реки; на фиг. 2 – разрез по оси подводящего канала и водоприемного лотка с водосборным колодцем; на фиг. 3 – поперечное сечение водоприемного лотка; на фиг. 4 - сечение водосборного колодца по линии водозаборного трубопровода; на фиг. 5 - гибкий тюфяк из легких фашин; на фиг. 6 – легкая фашина из камыша.

Водозаборное фильтрующее сооружение устроено рядом и вдоль реки, состоит из водоприемной галереи (лотка) 1 с металлической решеткой 2, смонтированной внутри лотка (на 1/3 высоте); гибких тюфяков 3 из легких фашин 4, завернутых в геосетку и уложенных плотными рядами сверху решетки 2. Поверху гибких тюфяков 3 по всей площади растянут геотекстиль 5 (Сибур марки 300). В конце водоприемного лотка 1 устроен водосборный колодец 6, оборудованный водозаборным (всасывающим) трубопроводом 7. Сверху водосборного колодца 6 выше гибких тюфяков 3 и сбоку в стенке предусмотрено водосливное отверстие 8 для сброса излишних вод в отводящий канал 9. От реки до начала водосборного лотка 1 предусмотрен подводящий канал 10 с входным участком 11, выполненный в виде ручья биоплато, на дне которого по всей длине уложен слой гравийно-щебеночной засыпки 12 и посажены высшие водные растения 13.

Водозаборное фильтрующее сооружение с ручейком биоплато для очистки воды строится следующим образом.

Вначале выбирается место строительства водозабора рядом с рекой (на левом или правом берегу) и осуществляется привязка основных элементов сооружения. Также заранее заготавливаются необходимый объем сухого камыша, из него изготавливают легкие фашины и из них выполняют гибкие тюфяки 3 в необходимом количестве. После разрабатывается котлован под водосборную галерею 1 и водосборный колодец 6, и планируют участки строительства подводящего и отводящих каналов 10 и 9, а также водозаборного трубопровода 7. Сначала строятся водоприемная галерея (лоток) 1 и водосборный колодец 6 из монолитного бетона или железобетона, и сразу внутри лотка 1 монтируется металлическая решетка 2, примерно на 1/3 высоте и параллельно дну лотка 1 и до конца водосборного колодца 6. И внутри колодца 6 монтируется металлическая решетка 2, как продолжение решетки водоприемного лотка 1. При строительстве водосборного колодца 6 на верху его боковой стенки (расположенной со стороны реки) оставляется прямоугольный проем в качестве водослива с отметкой порога на 0,25 м выше поверхности водоприемника (геотекстиля 5). А под водосливом 8 от стенки колодца 6 до реки строится отводящий канал 9.

После этого над металлической решеткой 2 внутри лотка 1 и колодца 6 возводится водоприемник из гибких тюфяков 3 и геотекстиля 5, сверху решетки 2 по всей площади укладываются плотными продольными рядами гибкие тюфяки 3, поверху которых, также по всей площади растягивается и прикрепляется геотекстиль 5. После чего, от входного участка 11 до начала водоприемного лотка 1, без соединения с рекой строят подводящий канал 10 (глубиной 0,5 – 0,6 м) в виде ручья биоплато, дно которого по всей длине засыпают слоем гравийно-щебеночной смеси 12 (толщиной 0,3-0,4м) и засаживают высшими водными растениями 13 (камыш, рогоз, ирис и другие) на расстоянии, примерно, 30 – 40 см друг от друга, которые обеспечивают необходимую очистку речной воды, поступающей в водосборный лоток 1. При этом подводящий канал 10 строят с уклоном и направлением по оси водоприемного лотка 1 так, чтобы в концевой части, сопрягающей с водоприемным лотком, отметка дна канала была выше отметки поверхности водоприемника лотка (поверхности геотекстиля 5). После посадки высшие водные растения 13 сразу поливают их водой, чтобы корны быстрее развились и заросли.

Водозаборное фильтрующее сооружение с ручейком биоплато для очистки воды работает следующим образом.

После строительства всех сооружений и элементов водозаборного фильтрующего сооружения, и озеленения посаженных водных растений 13 открывают входной участок 11 подводящего канала 10. В результате из реки вода начинает поступать в подводящий канал (ручей биоплато) и через него в водоприемный лоток и далее в водосборный колодец 6. При этом речная вода, проходя через ручей биоплато - гравийно-щебенчатую смесь и корневую систему густо заросших растений, будет очищаться от различных загрязнений (биологических и химических). Высшие водные растения 13 обладают сильно разветвленными корнями, они легко закрепляются в крупнофракционной гравийно-щебенчатой засыпке, вытягивают из воды всю органику. Благодаря растительности вода в искусственно созданном мелководье постоянно очищается, максимально насыщается кислородом, становится прозрачной, у нее исчезает малоприятный запах. Засаживать дно подводящего канала лучше такими представителями высших водных растений, как камыш озерный, ирис болотный, рогоз широколистый, осока (черная, ситниковая, острая), аир, белокрыльник и вахта трехлистная. Такие высшие водные растения способны очистить воду, поступающую в водозабор от опасных тяжелых металлов, продуктов нефтепереработки и других загрязнений. Для этого подводящий канал 10 должен быть тесно засажен разными водными растениями и глубина воды в нем не должна превышать 15 см, а толщина гравийно-щебеночной засыпки 12 должна быть не менее 30 см (наиболее оптимальная толщина засыпки лежит в пределах 30-40 см).  Таким образом, вода из реки, проходя через подводящий канал – ручей биоплато, заросшее высшими водными растениями, очищается и фильтруется, и поступает в водоприемный лоток 1, и далее в водосборный колодец 6, который заполняется и обеспечивает подачу (забор) очищенной воды в водозаборный трубопровод 7 для транспортировки к водопотребителю. При этом глубина воды над водоприемной частью лотка 1 и колодца 6 лежит в пределах 30 – 35 см, и основной объем воды очищается, проходя через гравийно-щебеночную засыпку 12, пронизанной развитой и разветвленной корневой системой водных растений. Максимальная глубина воды над водоприемной частью не превышает 35 см, так как происходит фильтрация воды через геотекстиль 5 и гибкие тюфяки 3 в водоприемный лоток 1 и колодец 6. И при превышении уровня воды над водоприемной частью выше 25 см происходит сброс излишней воды через водослив 8 (на верху стенки колодца 6) в отводящий канал 9, который проходит до русла реки. Гибкие тюфяки 3 из легких фашин 4 и геотекстиль 5 являются хорошими фильтрующими материалами, которые обеспечивают полную очистку воды от взвешенных частиц (мутности). В качестве геотекстиля 5 наиболее подходит Геотекстиль Сибур (марки 300), это продукт известного российского производителя из города Сургут «Сибур-Геотекстиль». Геотекстиль Сибур давно себя зарекомендовала и характеризуется высокими экологическими и фильтрационными свойствами.

Водозаборное фильтрирующее сооружение с ручейком биоплато для очистки воды может быть эффективно использован на предгорных и на равнинных участках малых рек со сложными гидрологическими условиями и загрязненными потоками. Наличие у предлагаемого водозаборного сооружения ручья биоплато, обеспечивающего очистку воды от различных загрязнений, повышает эффективность его работы и позволяет использовать его для питьевого водоснабжения небольших населенных пунктов, отдельных предприятий и учреждений, частных хозяйств, а также - в качестве резервного водозабора, в случае чрезвычайных ситуаций в крупных населенных местах.

Источники информации

1.Справочник проектировщика. Гидротехнические сооружения / Под редакцией д.т.н., проф. В.П. Недриги. - М.: Стройиздат, 1983. - с.434-435.

2. Патент РФ №2518634 Е02В 9/04 Подрусловой фильтрирующий водозабор комбинированной конструкции / Джамалудинов М.М., Курбанов С.О. Бюл. №16, 10.06.2014 г.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к водозаборным сооружениям, используемым для забора воды на участках рек со сложными гидрологическими условиями и загрязненными потоками. Водозаборное фильтрующее сооружение с ручейком биоплато для очистки воды содержит водоприемную галерею с фильтрующим водоприемником, состоящим из металлической решетки и уложенных поверху нее фильтрующих гибких тюфяков, выполненных из легких фашин, завернутых в геосетку, поверху которых растянут геотекстиль. Водоприемная галерея устроена рядом и вдоль реки, из которой к началу галереи возведен подводящий канал в виде ручья биоплато, засыпанного гравийно-щебеночной смесью и засаженного камышом, рогозом, ирисом и другими высшими водными растениями, которые обеспечивают очистку речной воды, поступающей в водоприемную галерею. Отметка дна концевой части подводящего канала, сопрягающейся с водоприемной галереей, выполнена выше отметки поверхности фильтрующего водоприемника. В конце водоприемной галереи устроен водосборный колодец, оборудованный водозаборным трубопроводом, обеспечивающим подачу очищенной и профильтровавшей воды водопотребителю, а на верху колодца сбоку в стенке выше поверхности водоприемника из гибких тюфяков и геотекстиля предусмотрен водослив для сброса излишних вод в отводящий канал. Водозаборное фильтрующее сооружение с ручейком биоплато для очистки воды может быть эффективно использовано на предгорных и на равнинных участках малых рек со сложными гидрологическими условиями и загрязненными потоками. 6 ил.

Водозаборное фильтрующее сооружение, содержащее водоприемную галерею с фильтрующим водоприемником, состоящим из металлической решетки и уложенных поверху нее фильтрующих гибких тюфяков, выполненных из легких фашин, завернутых в геосетку, поверху которых растянут геотекстиль, отличающееся тем, что водоприемная галерея устроена рядом и вдоль реки, из которой к началу галереи возведен подводящий канал в виде ручья биоплато, засыпанного гравийно-щебеночным слоем и засаженного высшими водными растениями, которые обеспечивают очистку речной воды, поступающей в водоприемную галерею, причем отметка дна концевой части подводящего канала, сопрягающейся с водоприемной галереей, выполнена выше отметки поверхности фильтрующего водоприемника, при этом в конце водоприемной галереи устроен водосборный колодец, оборудованный водозаборным трубопроводом для подачи очищенной и профильтровавшейся воды потребителю, а на верху колодца сбоку в стенке выше поверхности водоприемника из гибких тюфяков и геотекстиля предусмотрен водослив для сброса излишних вод в отводящий канал.