НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИМПУЛЬСНОЙ ПРОМЫВКИ САМОТЕЧНЫХ ЛИНИЙ РУСЛОВОГО ВОДОЗАБОРА

Чистая вода является основой жизни. Она необходима для правильной жизнедеятельности человека. Вода регулирует температуру тела, увлажняет воздух при дыхании, обеспечивает доставку питательных веществ и кислорода клеткам тела, защищает жизненно важные органы, помогает преобразовывать пищу в энергию, выводит шлаки и отходы процессов жизнедеятельности. 

Употребление неочищенной или загрязнённой воды может привести к накоплению токсинов в организме и тем самым увеличить потенциальную опасность для здоровья. 

Обеспечение населения чистой питьевой водой — важнейшее направление социально-экономического развития страны. [3, c. 1]

На данный момент существует два важных направления для поддержания и обеспечения жителей чистой питьевой водой – это модернизация и реконструкция существующих водозаборных сооружений, а также улучшение эксплуатационных алгоритмов.

Одним из главных этапов эффективной эксплуатации водозабрного сооружения является поддержание элементов водозабора в первоначальном виде. Для предотвращения замусоривания и биологического зарастания самотечных линий их промывают [4, c. 57].

Как правило, существует 3 вида промывки самотечных линий водозаборов:

• прямая
• обратная
• импульсная промывка

При прямой промывке одну из подающих линий отключают, насосы работают в нормальном режиме, и весь расход движется по оставшимся в работе линиям. Из-за этого уровень в колодце падает, увеличивается перепад отметок в источнике и в колодце, то есть создается увеличенный напор на работающей трубе, вследствие чего скорости движения воды в ней возрастают, смывая загрязнения в береговой колодец, откуда удаляются эжектором.

При обратной промывке к подающим линиям подводят дополнительный трубопровод от насосной станции 1 подъема, связывающий напорные водоводы с самотечными линиями. Этот трубопровод может подключаться как внутри, так 

и вне колодца (рисунок 1) [2, c. 13].

Рисунок 1. Схема обратной промывки водозабора

Для импульсной промывки в береговом колодце на каждой подающей линии устанавливается вертикальная колонна (труба), закрытая сверху, подключенная к вакууму–насосу и снабженная клапаном (усилие на рычаге от 10 до 30 кг) впуска воздуха (рисунок 2, А). После закрытия задвижки на подводящей трубе включают вакуум–насос. Уровень воды в колонне повышается и после наполнения вакуум - насос выключается и открывается клапана впуска воздуха. Столб воды в колонне быстро движется вниз и в сторону реки в самотечной линии, создавая волну положительного давления, воздействующей на решетку. По инерции уровень воды в стояке опускается ниже равновесного и над водой самопроизвольно создается вакуум, под действием которого вода поднимается по стояку вверх, а в самотечной линии движется к колодцу. Таким образом, в трубах создается затухающее колебательное движение воды (рисунок 2, Б), эффективно очищающее самотечные линии от отложений, а решетки - от скоплений сора и шуги. При необходимости зарядку колонны повторяют [2, c. 12].

Рисунок 2. Схема импульсной промывки

На данный момент импульсная промывка является наиболее эффективным вариантом из имеющихся, поэтому ее развитие носит приоритетный характер.

Российские ученые провели исследования по оптимизации операций импульсной промывки водозаборных сооружений.

Одно из ключевых направлений исследований было сосредоточено на определении идеальной частоты и продолжительности импульсных промывок. Слишком частая промывка может привести к снижению эффективности и производительности, в то время как недостаточная частота промывки приводит к чрезмерному нарастанию биологических микроорганизмов на водоприемных устройствах и увеличению масс наносов на самотечных линиях. Исследователи разработали модели для прогнозирования скорости накопления наносов и определения наиболее экономичного графика промывки.

Другим важным аспектом является конструкция самой системы промывки. [1, c. 29]. Исследователи экспериментировали с различными конфигурациями клапанов, геометрией промывочных линий и системами управления, чтобы добиться максимального эффекта очистки при минимальном потреблении энергии. Для оптимизации режимов промывки используется компьютерное моделирование гидродинамики.

В ходе исследований импульсных промывок также изучалось воздействие на окружающую среду, например, воздействие смывных потоков, несущих наносы, на экосистемы ниже по течению. В настоящее время изучаются методы минимизации экологических нарушений.

В целом, исследования по импульсной промывке в России направлены на повышение эффективности, надежности и экологичности работы водозаборных сооружений за счет научно обоснованной оптимизации методов промывки и проектирования систем. Результаты могут быть использованы в гидроэнергетике, ирригации и других отраслях, использующих поверхностные водозаборы.