Способ водозабора из стратифицированного водоема

Способ водозабора из стратифицированного водоема

Реферат

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к забору воды, и может найти применение при проектировании и строительстве водозаборных устройств, обеспечивающих водоснабжение промышленных предприятий, тепловых и атомных электростанций.

Известен способ забора воды из верхних слоев водоема, где создание вращательного движения воды в водоеме производят в глубинных слоях водоема, а в поверхностных слоях водоема вращательное движение воды подавляют (авторское свидетельство 1765287, опубликовано 30.09.1992 г., МПК Е02В 9/04).

Недостатком способа является сложность изготовления устройства. Кроме того, из-за вязкости вращение жидкости отсутствует также в тонком пограничном слое на дне водоема, что ведет к подтоку жидкости в зону пониженного давления из придонного пограничного слоя.

Наиболее близким техническим решением является способ, где слой водоема, выбранный для водозабора, изолируют от выше- и нижележащих слоев поверхностью, которую формируют образующими плоское течение водовоздушными струями, направляя их под углом к горизонту на выбранную глубину (авторское свидетельство 1808904, опубликовано 15.04.1993 г., МПК Е02В 9/04).

Недостатком способа-прототипа является то, что при его осуществлении водозабор возможен только из верхнего слоя стратифицированного водоема. Кроме того, водовоздушные струи, направленные под углом к горизонту будут не только изолировать слой водоема, выбранный для водозабора, но и приводить к перемешиванию воды и нарушению стратификации водоема, что не позволяет изобретение считать промышленно применимым, снижает его эффективность.

Технический результат заявленного объекта заключается в повышении эффективности способа, так как одновременный забор воды из двух слоев стратифицированного водоема оставляет поверхность раздела практически неподвижной, что препятствует попаданию в водозаборное окно воды из другого слоя.

Техническое решение заключается в том, что в отличие от способа-прототипа, забор воды производится одновременно из двух слоев стратифицированного водоема: через водозаборное окно в одном слое - на промышленные нужды, а через водозаборное окно в другом слое вода возвращается в источник водоснабжения водоема.

Схематический чертеж предлагаемого водозаборного процесса из водоема представлен на фиг. 1 где: L - длина водоема; Н₁, H₂, ρ₁, ρ₂ - глубины и плотности верхнего и нижнего слоев соответственно, 2a₁, 2a₂ - высоты верхнего и нижнего водозаборных окон соответственно, Z₁, Z₂ - расстояния от центра верхнего и нижнего водозаборных окон до границы раздела слоев соответственно, v₁, v₂ - скорости забора воды из верхнего и нижнего водозаборных окон соответственно.

Способ осуществляется следующим образом.

Забор воды производится синхронно из двух слоев: через водозаборное окно в одном слое - на промышленные нужды, а через водозаборное окно в другом слое вода возвращается в источник водоснабжения водоема.

Пример.

На основе гидродинамического метода расчета селективных водозаборных процессов была проведена оценка динамики границы раздела слоев при следующих параметрах (фиг. 1): Н₁=Н₂=5 м, ρ₁=1000 кг/м³, ρ₂=1001 кг/м³, a₁=а₂=0,25 м, Z,=Z₂=2,0 м, v₁=v₂=1 м/с. На фиг. 2 представлено расчетное изменение во времени границы раздела слоев при водозаборе только из верхнего слоя (кривая 1), только из нижнего слоя (кривая 2) и при синхронном водозаборе из верхнего и нижнего слоев (кривая 3). Из фиг. 2 следует, что при водозаборе только из верхнего слоя (кривая 1) граница раздела слоев около 50 с от начала процесса поднимается на 2 м, т.е. вода из нижнего слоя будет затекать в верхнее окно - что недопустимо. Точно так же при водозаборе только из нижнего слоя (кривая 2) граница раздела слоев около 50 с от начала процесса опускается на 2 м, т.е. вода из верхнего слоя будет затекать в нижнее окно - что также недопустимо. А при синхронном водозаборе из верхнего и нижнего слоев (кривая 3) колебания границы раздела слоев составляют менее 0,1 м и перемешивания различных слоев воды в окнах не происходит.

Отсюда следует, что предлагаемый способ позволяет повысить эффективность водозаборных устройств, обеспечивающих водоснабжение промышленных предприятий, тепловых и атомных электростанций, так как его реализация позволяет обеспечить водозабор исключительно из одного слоя стратифицированного водоема.

Способ водозабора из стратифицированного водоема, включающий разделение слоев водоема, отличающийся тем, что забор воды производится синхронно из двух слоев: через водозаборное окно в одном слое - на промышленные нужды, а через водозаборное окно в другом слое вода возвращается в источник водоснабжения водоема.