24.ЗОНЫ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ ВОДОЗАБОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
1. ИСТОЧНИКИ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Природные источники делят на две основные группы:
- поверхностные источники,
- подземные источники.
К поверхностным источникам относят
- водотоки - реки, каналы,
- водоемы - озера, водохранилища, пруды, моря.
Достоинства поверхностных источников заключаются в следующем:
- можно забирать много воды;
- доступность, небольшие затраты на подачу воды;
- минимальное содержание солей и низкая жесткость.
Их недостатки :
- загрязнены (в особенности бактериально);
- колебания температур и качества по периодам года;
- не защищены при чрезвычайных ситуациях и экологических катастрофах.
Подземные воды по сравнению с поверхностными источниками имеют ряд существенных преимуществ :
- высокая степень чистоты, в том числе бактериальной;
- постоянство температур и других показателей и поэтому наилучшим образом отвечают требованиям технологии многих промышленных производств;
- санитарная надежность;
- защищенность от факторов массового поражения.
Их недостатки:
- затраты на подъем воды;
- ограниченный дебит;
- глубокое залегание (труднодоступность);
- содержат железо, соли, имеют повышенную жесткость.
Подземные воды обычно надежнее в санитарном отношении и являются наиболее приемлемыми источниками хозяйственно- питьевого
водоснабжения.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ВЫБОРУ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Основные требования при выборе источника водоснабжения:
1 . Обеспечение необходимых потребителю расходов воды с учетом перспективного развития объектов.
2. Заданная степень надежности снабжения водой потребителей.
3. Обеспечение качества воды, наилучшим образом соответствующей требованиям потребителей, либо позволяющей достичь такого качества после очистки.
4. При отборе воды из поверхностного источника ниже места отбора должен быть обеспечен гарантированный расход воды, необходимый для удовлетворения потребностей ниже расположенных населенных мест, предприятий, сельского хозяйства, рыбного хозяйства, судоходства и т.п.
5. Отбор воды из источника не должен ухудшать экологическую обстановку.
6. Экономические требования – минимальные затраты при строительстве и эксплуатации.
Помимо указанных требований для правильного выбора источника следует учитывать такие факторы:
1. Расходный режим и водохозяйственный баланс источника с прогнозом на 15-20 лет.
2. Качественную характеристику воды в источнике и прогноз возможного ее изменения.
3. Качественные и количественные характеристики наносов и сороа, их режим перемещения.
4. Устойчивость берегов.
5. Наличие вечномерзлых грунтов.
6. Возможность промерзания и пересыхания источника.
7. Наличие снежных лавин и селевых явлений, а также других стихийных явлений.
8. Осеннее зимний режим источника и характера шуголедовых явлений в нем.
9. Колебание температуры воды в источнике по месяцам года на различной глубине.
10. Характер прохождения весеннее летних паводков.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ЗАБОРА ВОДЫ ИЗПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Водозабор - комплекс сооружений, включающий водоприемник, колодец, насосную станцию первого подъема. В настоящем издания принята следующая терминология: водоприемником называется часть водозаборного сооружения, служащая для непосредственного приема (забора) воды из источника.
Сооружения для забора вод из поверхностных источников разделяют следующим образом:
1.По типу водоёма:
речные
водохранилищные
озёрные
морские
канальные
2. По назначению:
хозяйственно-питьевые
производственные (технические)
оросительными
3. По длительности периода эксплуатации:
постоянные
временные
4. По производительности:
малые – до 1 м3/с;
средние – 1-6 м3/с;
большие – более 6 м3/с.
6. По компоновке основных сооружений:
совмещённые (всё в одном сооружении);
раздельные;
комбинированные.
7.По месту расположения водоприёмника:
береговые
русловые.
8. По характеру подвижности:
стационарные
фуникулёрные
плавучие.
По категории надёжности подачи воды:
а) первой категории – не допускается перерыв в подаче, возможно снижение расхода на 30% сроком до 3-х суток;
б) второй категории – допускается перерыв в подаче воды до 5 часов, возможно снижение расхода на 30% сроком до одного месяца;
в) третьей категории – допускается перерыв в подаче воды до 24 часов, возможно снижение расхода на 30% сроком до одного месяца.
4. ВЫБОР МЕСТА И ТИПА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЗАБОРОВ
При выборе места расположения, типа и конструктивной схемы водозаборных сооружений необходимо учитывать:
назначение водозабора и предъявляемые к нему требования;
наличие в источнике необходимых глубин для размещения водозабора;
качество воды в источнике должно соответствовать санитарным требованиям; возможность организации зон санитарной охраны.
требования надёжности и бесперебойности подачи воды потребителю;
условия строительства сооружений и их последующей эксплуатации и перспективы водохозяйственных мероприятий на данном водоисточнике;
возможность наиболее простого и экономичного способа забора воды.
При выборе места расположения водозабора должен составляться и учитываться прогноз:
качества воды в источнике;
руслового процесса;
ихтиологической обстановки;
гидротермического режима.
Не допускается расположение водоприёмника водозабора:
в пределах зон движения судов;
в зоне отложения донных наносов;
в местах зимовья и нереста рыб;
на участках возможного разрушения берега;
в местах скопления водорослей;
на участках возникновения шугозажоров, заторов и перемерзания водотока;
на участках нижнего бьефа ГЭС, непосредственно прилегающих к гидроузлу;
в зоне оползней;
в верховьях водохранилищ;
на участках, расположенных ниже устьев притоков рек и в устьях подпёртых рек.
5. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ВОДОПРИЕМНЫХСООРУЖЕНИЙ БЕРЕГОВОГО ТИПА
6. КОМПОНОВКА ВОДОЗАБОРА БЕРЕГОВГО ТИПА
Насосная станция совмещена с береговым колодцем.
Применяется:
-при прочных грунтах дна,
-при сложении берега -
из скальных пород
(скала, известняк и т.п.).
при большой амплитуде
колебания уровней воды
в реке (разности минимальной
и максимальной отметок воды)
более 6 м;
-при большой производительности водоприемника.
Насосная станция ибереговой колодецразделены.Применяется при условиях:- сложение берега из рыхлых или неоднородных грунтов;- использование насосов с допустимой высотой всасывания более 3-4 м;- производительности до 1 м3/с.
Насосная станция примыкает к береговому колодцу.
Применяется при условиях:
незначительные колебания
уровней воды в реке;
использование насосов
с допустимой высотой
всасывания не
более 3-4 м или
при необходимости
установки насосов
-под залив;
небольшой глубине
берегового колодца.
Насосная станция совмещена с береговым колодцем.
Применяется при условиях:
значительные колебания
уровней воды в реке (7-10м);
большой глубине
берегового колодца;
насосная станция
оборудуется вертикальными
насосами или насосами
для забора воды из скважин.
7. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙССТВА ВОДОПРИЕМНЫХСООРУЖЕНИЙ РУСЛОВОГО ТИПА
Водозаборные сооружения берегового типа (русловые водозаборы) проектируют при пологих берегах и дне реки, когда требуемые для приёма воды глубины находятся на значительном расстоянии от берега.
Состоят из трех основных элементов (рис. 7.1): водоприёмного устройства – оголовка 1, располагаемого непосредственно в русле реки или канала и удаленных от берега; береговых колодцев 4 и связывающих их самотечных (сифонных) линий 3.
8. КОМПОНОВКА ВОДОЗАБОРА РУСЛОВОГО ТИПА
Насосная станция разделена с береговым колодцем. Водоводы самотечные
Применяется при условиях:
слабой несущей способности
береговых грунтов
незначительной амплитуде
колебаний уровней
воды в реке (до 6-8 м);
использование насосов
с допустимой высотой
всасывания более 3-4 м;
производительности до
1 м3/с.
Насосная станция разделена с береговым колодцем. Водоводы сифонные.
Применяется при условиях:
скальных и полускальных
грунтах берега
незначительной амплитуд
колебаний уровней воды
в реке (до 6-8 м);
использование насосов
с допусти-мой высотой
всасывания более 3-4 м;
производительности
до 1 м3/с.
Насосная станция примыкает к береговому колодцу. Водоводы самотечные или сифонные.
Применяется при сложении берега из скальных и полускальных пород (скала, известняк и т. п.).
9.Классификация водоприемников:
1. По способу приема воды : открытые поверхностные, глубинные, донные, фильтрующие, инфильтрационные, комбинированные.
2. По месту расположения : береговые, русловые.
3. По расположению относительно уровня воды: затопленные, затопляемые при высоких уровнях воды, незатопляемые (крибы).
4. По расположению водоприемных отверстий и направлению втекающего потока воды (рис. 9.1):
а) с отверстиями - горизонтальными, вертикальными, наклонными;
б) с втеканием - лобовым, боковым, низовым;
в) с приемом воды – односторонним, двусторонним.
5. По конструкции: ряжевые, свайные, трубчатые, бетонные, бетонные в металлическом кожухе, железобетонные, с вихревыми камерами.
6.По числу секций: двухсекционные, трехсекционные и более.
10. ТИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДОПРИЕМНЫХ ОГОЛОВКОВ
Простейшими и самыми дешевыми являются раструбные свайные незащищенные оголовки. Их раструб может располагаться не только вертикально но и наклонно или горизонтально. Иногда для их защиты от плывущих предметов выше по течению забивают защитные сваи. На небольших реках, не используемых для лесосплава и судоходства с относительно легкими природными условиями при малой (от 0,02 до 0,2 м3/с) производительности водозабора.
Достоинства : простой, компактный, экономичный.
Недостатки : вносит возмущения в поток, труднодоступный, боится ударов, требует установки рыбозаградителей.
Ряжевые оголовки изготавливаются в виде сруба из бревен на берегу со смонтированными раструбами и концами самотечных линий. Такая плавучая конструкция буксиром транспортируется к месту установки и затапливается с пригрузом камнями. Ряжевый оголовок может быть устроен без раструбов, а с фильтрующей засыпкой из гравия или щебня в полости сруба. Такой оголовок частично осветляет воду и обеспечивает рыбозащиту. Прием воды осуществляется передним фронтом сооружения, который может иметь большую площадь и обеспечивать среднюю производительность водозабора.
Железобетонный оголовок устраивается в виде железобетонной скорлупы на берегу, оснащается раструбами, транспортируется в русло, затапливает-ся в проектном месте и утяжеляется каменной наброской. Получившаяся конструкция стойка к ударам, обтекаема потоками воды. Находит широкое применение на практике.
Бетонный оголовок выполняется на берегу в виде корыта из листовой стали с распорками и раструбами. В таком виде он транспортируется к месту установки, затапливается и под водой заполняется бетоном. Его особенностью является двухстороннее расположение входных окон (2...4 окна в одной секции), что позволяет принимать большие расходы воды.
При выборе места размещения оголовка руководствуются следующими требованиями:
1. Водоприемник должен быть защищен от повреждения льдом, плотами, якорями. Место установки ограждается бакенами.
2. Низ оголовка должен возвышаться над дном реки не менее, чем на 0,5 м, верх – на расстоянии не менее, чем на 0,2 м от нижней кромки льда и не менее 0,3 м ниже ложбины волны .Оголовок выносят в русло реки на расстояние, при котором выполняются все эти требования. Заглубление оголовка в дно должно быть не меньше глубины возможного размыва дна. При этом учитывают, что верх самотечного трубопровода должен заглубляться под дно не менее чем на 0,5 м. Обычно заглубление оголовка в дно - 1,01,5 м. При выборе места для оголовков учитывают геологические условия.
11. ПОДАЮЩИЕ ЛИНИИ РУСЛОВЫХ ВОДОЗАБОРОВ
Линии, подводящие воду из оголовка в береговой колодец, бывают самотечные и сифонные. Число этих линий должно быть не меньше 2, обычно число линий равно числу секций берегового колодца. Сифонная линия прокладывается на значительно меньшей глубине, чем самотечная . В зависимости от способа прокладки водоводы выполняют из стальных, железобетонных, чугунных или асбестоцементных труб. По СНиП скорости воды в самотечных линиях должны быть в пределах 0,7...2,0 м/с, в зависимости от категории водозабора и диаметра трубы. Эта скорость должна быть незаиляющей и в общем случае зависит от производительности водозабора, диаметра трубы и крупности наносов.
Необходимость промывки этих элементов водозабора обусловлена тем, что по ним транспортируется неочищенная вода. Кроме того, во многих случаях решетки и трубы могут зарастать водорослями, моллюсками и т.п.
Прочистка самотечных линий может осуществляться:
1) механическим способом (совками, скребками и т.п. по типу прочистки канализационных коллекторов), метод связан с длительным выключением водоводов из работы, трудоемкий, но при больших диаметрах предпочтителен;
2) гидравлическим методом - созданием повышенных скоростей движения воды в трубе, промывной способ наиболее распространен. Известно, что для разрушения и выноса отложений нужны скорости, на 25-50 % превышающие нормальные.
Способы промывки подающих линий и оголовка:
1. прямая,
2. обратная,
3. импульсная.
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.
Достоинства этого способа:
1) простота эксплуатации;
2) отсутствие специальных устройств для промывки;
3) подача потребителю при промывке проектного расхода.
Недостатки:
1) не промываются решетки (от мусора и шуги) (вода прижимает задержанные загрязнения к решетке);
2) загрязнения из трубы выносятся в береговой колодец, и часть из них поступает в очистные сооружения, увеличивая нагрузку на них;
3) промывка невозможна при низких уровнях воды в реке, то есть не
обеспечивается надежность.
При промывке одна из самотечных линий отключается и по ней в обратном направлении подается вода из напорных водоводов. Во второй самотечной линии происходит прямая промывка.
Достоинства обратной промывки:
1) одновременная промывка решеток;
2) возможность отбрасывать шугу от входных окон (автоматическая обратная промывка обеспечивает русловому водозабору 1 степень надежности забора воды);
3) промывка может быть осуществлена в любое время (обеспечивается
надежность);
4) загрязнения уносятся промывным потоком в реку.
Недостатки:
1) сложность эксплуатации;
2) большие капиталовложения на устройство промывного трубопровода;
3) снижение подачи воды потребителю;
4) потери воды.
Для импульсной промывки в береговом колодце на каждой подающей линии устанавливается вертикальная колонна (труба), закрытая сверху, подключенная к вакуум–насосу и снабженная клапаном (усилие на рычаге от 10 до 30 кг) впуска воздуха.
12. БОРЬБА С БИОЛОГИЧЕСКИМИ ОБРАСТАНИЯМИ
Кроме отложений проблему для самотечных линий могут создавать биологические обрастания - мхи, моллюски (особенно дрейссены), микроорганизмы, мидиями и т.п. Они также могут приводить к уменьшению сечения и увеличению гидравлического сопротивления труб. Для подавления развития биологических обрастаний применяют следующие мероприятия:
• Покраска внутренних поверхностей труб специальными красками, (неприменимо для питьевых водопроводов).
• Промывка водой с температурой 45-550С.
• Обработка воды хлором или медным купоросом.
• Анодное растворение медных электродов.
На стадии исследований находятся методы воздействия ультразвуком, другими излучениями.
Дозы, периодичность и продолжительность обработки устанавливают на основе технологических исследований и опыта эксплуатации. Дозы хлора принимают на 2 мг/л больше хлорпоглощаемости, но не менее 5мг/л, а доза медного купороса - 1,01,5 мг/л. Для подачи этих реагентов на берегу предусматривают соответствующие сооружения (хлораторные и т.п.). Подвод и подача реагентов к оголовкам должен производиться так, чтобы избежать попадания реагентов в реку. Более подробно указанные методы изложены в 15.
Контрольные вопросы
13. ЗАЩИТА ВОДОЗАБОРОВ ОТ СОРА
Поверхностные источники водоснабжения особенно в период паводков содержат большое количество загрязнений. Крупные загрязнения представляют собой стволы и ветки деревьев и кустарников, щепки, пластиковые бутылки и т.п. Мелкие загрязнения – мелкий мусор, остатки растений, водоросли и т.п. Как крупные, так и мелкие загрязнения могут вызвать нарушение работы насосных станций, очистных сооружений и водоводов.
Сороудерживающие сетки облегчают работу очистных, сооружений, защищают трубы и насосы от засорения, при технической воде позволяют отказаться от очистки. Они предназначены для задержания мелких примесей типа листьев, травы, щепок. При фильтрующих оголовках сетки могут не устраиваться.
Сетки устанавливаются в окна перегородки между водоприёмным и водозаборным отделениями берегового колодца. Они могут быть двух типов плоские (съёмные) и вращающиеся.
Плоская (съёмная) сетка применяется при малой производительности (до 1 м3/c) и малой мутности воды. По конструкции они подобны решеткам. Размеры каркаса (размеры перекрываемого окна) от 800x1000 мм до 2000x3000 мм.
Очистка плоских сеток производится вручную. Для этого сетку поднимают по пазам в верхнюю часть водозаборного сооружения подъёмным механизмом, устанавливают в специальный поддон и промывают струями воды из брандспойта от напорного технического водопровода. Для перехвата струй с загрязнениями устанавливаются ванны-экраны, от которых грязная вода отводится по лоткам или трубам. Эта операция довольно трудоемкая, поэтому и применяется при малой производительности водозаборных сооружений.
При борьбе с водорослями различают три основных группы методов.
Биологические методы:
• заселение водоемов моллюсками (двустворчатые унии, анодонты), которые поедают водоросли;
• устройство "биопоглотителей" в виде пластмассовых решеток с грузилами у дна и поплавками у поверхностей, которые концентрируют на себе водоросли;
• разведение в водоемах растительноядных рыб (белый амур, толстолобик);
• использование вирусов и фагов, поражающих сине-зеленые водоросли (метод на стадии исследований).
Физические методы:
• ультразвук разрушает водоросли, но они остаются в воде во взвешенном состоянии, поэтому целесообразно это делать перед коагуляцией;
• обработка электротоком; при этом водоросли отделяются от воды и направляются к аноду (метод дорогой и малоприемлем).
Химические методы:
• Купоросованне. Для гибели сине-зеленых водорослей достаточна доза медного купороса 0,2...0,5 мг/л. вода считается безопасной для людей (в питьевой воде Си содержание меди не должно превышать 0,1 мг/л). Однако применяемые технологии ввода медного купороса (распыление авиацией, растворение из мешков с лодок) неэкологичны и неэффективны. К недостаткам купоросования относятся также:
1) дозирование примитивно и нельзя создать равномерную концентрацию;
2) купорос губителен для мальков;
3) водоросли поедаются рыбами, рыбы человеком, идет накопление меди в трофической цепи.
Купоросование питьевых и рыборазводных водоемов нежелательно.
• Хлорирование. Смертельная для сине-зеленых водорослей доза хлора составляет 0,5...1,0 мг/л. Прехлорирование проводят на водоочистной станции, которое при этом убивает водоросли. После этого они коагулируются и садятся с хлопьями на дно отстойника. Но многие флотируют (богатые жирами) и в отстойниках не задерживаются, для их удаления нужны флотаторы или процеживание на микрофильтрах. (Альгицидом является также перманганат калия, но он дороже хлора).
14. РЫБОЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ НА ВОДОЗАБОРАХ
Попадание в водозабор большого количества рыбы и особенно мальков наносит большой вред природным рыбным ресурсам. Кроме того, попавшая в водозабор рыба погибает и загнивает, что создаёт недопустимую санитарно-гигиеническую обстановку на сооружениях, обеспечивающих подачу воды на хозяйственно-питьевые нужды.
Рыбозащита водозаборов должна рассматриваться по двум направлениям:
• первое направление предусматривает выбор правильного месторасположения водозаборов и связано с особенностями распределения молоди рыб, её миграции, сезонным и суточным ритмом попадания в данном конкретном водоёме. Определяется район с минимальной концентрацией рыб для устройства водозабора;
• второе направление связано с защитой рыб, попавших в зону действия водозабора, и основано на знании приёмов управления поведением рыб, их реакцией на отдельные раздражители, использующиеся для отпугивания или направления движения молоди, а также на знании скоростей движения рыб.
Наиболее полно обеспечивают защиту от рыб фильтрующие водозаборы, а также русловые водозаборы, если скорость обтекания их потоком более чем в три раза превышает скорость втекания воды в водоприёмные отверстия. В соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 при скорости воды в реке более 0,4 м/с скорость втекания в водоприёмные отверстия должна быть не более 0,25 м/с, а при скорости воды в реке менее 0,4 м/с не более 0,1 м/с.
Рыбозащитные устройства можно разделить на три группы:
1. Механические.
2. Гидравлические.
3. Физиологические.
К первой группе относятся механические препятствия для задержания рыб (плоские сетки, вращающиеся сетки, сетчатые барабаны, заграждения из камыша, хвороста, щебня, фильтрующие кассеты, фильтрующие оголовки) работают по принципу создания механических преград с размерами ячеек 2...4 мм.
Наиболее широко используются фильтры и сетки.
В последнее время распространены в практике проектирования фильтрующие кассеты из насыпного заполнителя или из пористых материалов
К группе гидравлических рыбозаградителей относятся струенаправляющие устройства, которые обеспечивают направление потока, обеспечивающее отвод рыбы от водозаборных отверстий . Обычно гидравлические заградители применяются вместе с рыбозаградителями механического типа. Простейшим мероприятием является снижение входных скоростей до 0,1...0,2 м/с (в 3...4 раза меньше скоростей движения воды в реке) с тем, чтобы рыбы ориентировались на естественные речные потоки воды и не замечали водозабор. Это мероприятие неприменимо в водохранилищах и озерах с малоподвижной водой и при большой производительности водозабора. На отводной канал обеспечивает движение потока вдоль рыбозаградителя из сетки или в виде фильтра и отводит рыбу назад в реку.
Принцип действия физиологических рыбозаградителей основан на отпугивании рыб от водозаборного сооружения за счет неприятного воздействий на различные рецепторы рыб (электрические поля, звук, свет, завес из воздушных пузырьков и т. п.), изменяя их поведение перед водоприемниками.
15.БОРЬБА С ШУГО-ЛЕДОВЫМИ ЯВЛЕНИЯМИНА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОПРИЕМНИКАХ
Скорость воды в реке препятствует образованию льда. Поэтому, при отрицательных температурах воздуха до образования ледостава осенью и после вскрытия льда весной, вода переохлаждается, и её температура вследствие турбулентности потока может стать отрицательной. Это вызывает образование внутриводного льда - шуги, которая представляет собой беспорядочно движущиеся в воде кристаллы льда.
При малоподвижной воде (скорости до 0,5 м/с) с установлением отрицательных среднесуточных температур воздуха температура воды быстро снижается на поверхности до нуля (самая плотная и теплая вода при +4°С - на дне). Дальнейшее похолодание приводит к тому, что поверхностный слой воды переохлаждается до -1,4°С. При попадании из атмосферы затравок (снежинок, пылинок) на них и на взвешенных веществах в воде возникают кристаллы льда. Они смерзаются и образуют плавающие ледяные пленки. Последние постепенно смерзаются и дают начало ледяному покрову, который со временем утолщается.
В подвижной воде (при скоростях свыше 0,5 м/с и при ветре) за счет турбулентного перемешивания кристаллики льда и переохлажденные пленки (внутриводный лед) увлекаются в толщу потока и спускаются до дна. Там они примерзают к поверхностям выступающих переохлажденных элементов дна и становятся затравкой для дальнейшего роста кристаллов - образуется донный лед. Из-за притока тепла от пород русла донный лед оттаивает отрывается и всплывает, образуя с внутриводным льдом шугу. Вместе с кристаллами льда может флотировать песок, гравиЙ и даже камни. Донный лед образуется в холодное ночное время, а днем всплывает и образует во второй половине дня шугоход.
Главным мероприятием по борьбе с шугой является правильный выбор места водозаборных сооружений и типа водозабора. Так как кристаллы льда легче воды, то они стремятся всплыть на поверхность. Малые скорости воды и спокойное её течение способствуют всплытию шуги, и наоборот, большая скорость и турбулизация потока воды приводят к тому, что шуга находится во всём потоке. Поэтому водозаборные сооружения необходимо располагать на прямых участках русла реки, где поток не зажат какими либо препятствиями и вода движется спокойно (без турбулентных вихрей) и с малой скоростью. Если в месте водозабора таких участков русла реки нет, то может быть целесообразным строительство водозаборного ковша, который как раз, и обеспечивает спрямление потока и малые скорости воды. чем больше шуги в воде, тем меньше должна быть скорость.
16.ВОДОПРИЕМНЫЕ КОВШИ
Ковшевой водозабор представляет собой естественный или искусственный бассейн (каналы, заливы), подводящий воду к водоприёмнику. Скорость воды в ковше меньше, чем в реке, поэтому он применяется для предварительного осветления воды и для защиты водозабора от шуги. Ковшевые водозаборы применяют для крупных ответственных водозаборов, чаще всего промышленных, производительностью до 25 м3/с (для хозяйственно-питьевых водопроводов от 100 тыс. до 1 млн. м3/сут.).
Кроме основного назначения – борьба с шуголедовыми помехами – ковш выполняет следующие функции:
• малые скорости способствуют выпадению взвешенных веществ, обеспечивая предварительную очистку воды от взвешенных наносов при мутности 2000…4000 мг/л;
• создаются достаточные глубины (на 1-1,5 м ниже дна) для устройства береговых водоприемников при пологих берегах;
• повышается отбор воды при минимальных расходах реки (до 50% минимального суточного расхода реки).
Водоприёмный ковш представляет собой искусственный залив, который образует дамба, вынесенная в русло реки, или отрытая в береге выемка. Проще и дешевле устраивать ковш в русле реки путём сооружения дамбы. Если ковш предназначен для борьбы с шугой и льдом, то верх дамбы должен быть выше уровня воды в период шугохода и ледохода.
Основные типы ковшей
Использование того или иного типа ковша должно быть обосновано путём анализа гидрологических и других характеристик реки. Обычно проектированию ковша предшествует гидрологическое моделирование в лабораторных условиях.
Не затапливаемый с низовым входом, частично или полностью выдвинутый в реку:1 – дамба; 2 – водоприёмное сооружение; 3 – ковш.
Не затапливаемый с низовым входом, частично или полностью выдвинутый в реку, с затапливаемой в половодье верховой шпорой:1 – дамба; 2 – водоприёмное сооружение; 3 – ковш, 4 – верховая шпора.
Не затапливаемый с низовым входом, частично или полностью выдвинутый в реку, с затапливаемой в половодье верховой и низовой шпорами:1 – дамба; 2 – водоприёмное сооружение; 3 – ковш, 4 – наносозащитная верховая шпора, 5 – наносозащитная низовая шпора.
Затапливаемый с низовым входом, частично или полностью выдвинутым в русло реки:1 – дамба; 2 – водоприёмное сооружение; 3 – ковш
Заглубленный в берег с углом отвода 135:1 – ковш; 2 – водоприёмник.
Частично выдвинутый в русло, частично заглубленный в берег с самопромывающимся входом:1- дамба; 2 – водоприёмник; 3 – ковш; 4 - низовая не затапливаемая дамба; 5 - верховая затапливаемая в половодье дамба.
Чистка остальных видов ковшей должна производиться не реже раза в 2...3 года следующими способами:
• земснарядами или универсальными плавучими машинами, состоящими из понтона и землесоса (при отсутствии лесосплава и топляков);
• кранами-грейферами на баржах (при наличии на дне топляков);
• экскаваторами-драглайнами при небольших размерах ковшей.
Зоны санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения и водозаборных сооружений устанавливают с целью обеспечения их санитарно-эпидемиологической надёжности. Зона санитарной охраны для поверхностных источников водоснабжения должна состоять из трёх поясов:
первого – строгого режима;
второго и третьего – режимов ограничений.
Территорию первого пояса изолируют от доступа посторонних лиц, ограждают забором и озеленяют. На ней запрещаются:
все виды строительства;
выпуск стоков;
купание;
водопой и выпас скота;
рыбная ловля;
применение для растений ядохимикатов и удобрений.
Акватория первого пояса ограждается бакенами.
Границы первого пояса ЗСО реки или канала устанавливаются в зависимости от местных условий, но во всех случаях:
вверх по течению - не менее 200 м от водозабора;
вниз по течению - не менее 100 м от водозабора;
по прилегающему к водозабору берегу - не менее 100 м от линии уреза воды при наивысшем её уровне;
в направлении от прилегающего от водозабора берега в сторону водоёма при ширине реки или канала менее 100 м (рис. 19.1) – вся акватория и противоположный берег 50 м от линии уреза воды при наивысшем её уровне;
при ширине реки или канала более 100 м - полоса акватории не менее 100 м.
Границы первого пояса санитарной охраны водохранилища или озера, используемого в качестве источника водоснабжения, должны быть:
по акватории не менее 100 м во все стороны от водозабора;
по прилегающему к водозабору берегу - не менее 100 м от линии уреза воды при наивысшем её уровне.
Второй пояс ЗСО включает источник водоснабжения и бассейн его питания, т. е. все территории и акватории которые могут оказать влияние на качество воды источника, используемого для водоснабжения.
Границы второго пояса ЗСО должны быть:
вверх по течению, исходя из пробега воды от границ пояса до водозабора при расходе воды 95% обеспеченности, в срок от трёх до пяти суток;
вниз по течению - не менее 250 м от водозабора;
боковые границы по водоразделам.
Границы второго пояса санитарной охраны водохранилища или озера определяют, исходя из продолжительности протекания воды от них до водозабора в течение не менее пяти суток при максимальной скорости течения и с учётом стоковых и ветровых течений.
Во всех случаях границы второго пояса должны обеспечивать качество воды по ГОСТ 2761-74 на расстоянии от водозабора для проточных источников – 1 км вверх по течению, для непроточных источников и водохранилищ 1 км в обе стороны.
Границы третьего пояса ЗСО поверхностного источника водоснабжения должны быть вверх и вниз по течению водотока или во все стороны по акватории водоёма такими же, как для второго пояса. Боковые границы - по водоразделу, но не более 3 – 5 км от водотока или водоёма.
18.ПОДЗЕМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
В зависимости от строения почв, грунтовые потоки делят на категории:
1. безнапорные;
2. напорные.
Безнапорные потоки в том случае, когда водоносный слой насыщен водой не на всю высоту, а напорные потоки – при полном насыщении водоносного пласта, находящегося между двумя водонепроницаемыми пластами.
По характеру залегания различают следующие виды подземных вод:
1) Верховодка
2) Грунтовые безнапорные воды
3) Межпластовые
4) Подрусловые
5) Родники
Различают происхождение подземных вод:
• инфильтрационное (просачивание сквозь хорошо фильтрующие породы атмосферных осадков и воды из поверхностных источников);
• конденсация паров из воздуха (в пустынях);
• ювенильное - из паров магмы (первичное образование подземных вод при формировании земной коры).
19.ТИПЫ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ЗАХВАТА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
В зависимости от конкретных условий для приема подземных вод могут применяться сооружения следующих типов:
1. вертикальный водозабор (скважина или шахтный колодец);
2. горизонтальный водозабор;
3. комбинированный водозабор;
4. лучевой водозабор;
5. каптажи.
Скважины - вертикальный водозабор, является наиболее распространенным сооружением для захвата подземных вод в различных условиях. Глубина скважины определяется глубиной залегания и мощностью водоносного горизонта и может лежать в пределах от 5 до 1000 м. Обычно, для водоснабжения используют скважины глубиной до 150 м, реже до 300 м, совсем редко до 800 м и более.
Шахтные колодцы - вертикальный водозабор, применяется, как правило, во-первых, от поверхности безнапорных водоносных горизонтах (грунтовые воды, верховодка), сложенных рыхлыми породами (песками, галечниками), мощностью не более 10 м. Применяются для забора безнапорных вод при ограниченной глубине их залегания до 20...40 м, исходя из параметров машин для изготовления колодцев. Бывают любой формы.
Горизонтальные водозаборы - дрены, галереи, штольни - устраиваются для захвата воды из безнапорных пластов при их мощности до 8м. Преимущественно располагают их вблизи поверхностных водоемов.
Комбинированные водозаборы состоят из горизонтальных дрен (галерей, штолен) с системой, соединенных с ними, вертикальных скважин. Сооружения такого типа целесообразно применять при наличии, наряду с основным каптируемым водоносным горизонтом, более глубоких напорных вод.
Лучевые водозаборы - представляют собой водонепроницаемые шахтные колодцы с расходящимися из них горизонтальными лучами скважинами. Лучевые водозаборы устраивают при глубине залегания водоносных пластов для 15 - 20м и их мощности не более 20м. Шахтные колодцы в этом случае служат для сбора воды из горизонтальных скважин.
Каптажи источников (родников) устраиваются в виде сборных камер или не глубоких колодцев и применяются для захвата подземных вод при концентрированном их выходе на поверхность в виде восходящих или нисходящих родников.
Наиболее распространенным типом водозаборного сооружения для захвата подземных вод является скважина или трубчатый колодец. Скважины рекомендуется сооружать при залегании водоносного пласта на глубине более 10 м и его мощности более 5-6 м. Ствол скважины изготавливают из стальных обсадных труб с толщиной стенок от 6 до 12 мм, которые соединяются между собой муфтами на конической резьбе.
21.ФИЛЬТРЫ СКВАЖИН
Фильтр предназначен для предохранения водоносного горизонта от обрушения и для пропуска в скважину воды без механических примесей, не создавая, при этом, больших гидравлических сопротивлений.
По конструктивным особенностям каркаса рабочей части изготавливают фильтры двух типов - трубчатые и стержневые. Фильтры на стержневых каркасах рекомендуется применять при глубине скважин до 200 м.
В зависимости от свойств грунтов рекомендуется применять следующие конструкции фильтров:
1. В полускальных неустойчивых породах, щебенистых и галечниковых отложениях с преобладающей крупностью частиц от 30 до 100 мм - фильтры каркасы (без дополнительной фильтрующей поверхности) стержневые и трубчатые с круглой и щелевой перфорацией.
2. В гравийных отложениях и гравелистом песке с крупностью частиц от 2 до 5 мм - фильтры стержневые и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки или стального нержавеющего штампованного листа.
3. В крупных песках с размером частиц 1-2 мм - фильтры стержневые и трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, штампованного листа и сеток квадратного плетения.
4. В среднезернистых песках крупностью 0,25-0,5 мм - фильтры с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки и сеток квадратного плетения.
5. В мелкозернистых песках крупностью 0,1-0,25 мм - фильтры с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, сеток галунного плетения и с песчано-гравийной обсыпкой.
22.ОБОРУДОВАНИЕ ТРУБЧАТЫХ КОЛОДЦЕВ
Основное оборудование трубчатых колодцев:
1. насос с двигателем,
2. электрооборудование,
3. задвижки и обратные клапаны,
4. вантузы,
5. контрольно-измерительные приборы – расходомеры (счетчики воды), манометры, устройства для замера уровня воды в скважине.
23.ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ВОДОЗАБОРЫ
1 - водозахватное устройство, с помощью которого происходит отбор воды из водоносного пласта;
2 – водоотводящую (коллекторную часть) – служит для отвода воды в водосборный колодец. Конструктивно она является продолжением водоприёмной части водозабора, но выполняется глухой (водонепроницае-мой);
3 – водосборный колодец (камера). Обычно в камере размещаются насосы для перекачки воды на очистные сооружения;
4 - смотровые и вентиляционные колодцы.
Горизонтальные водозаборы отличаются от вертикальных (скважин и шахтных колодцев) не только характером размещения в водоносном пласте и конструкцией, но и тем, что отбор воды из пласта осуществляется ими без водоподъёмных устройств путём отвода воды в водосборную камеру самотёком. Это является их существенным преимуществом, благодаря которому эксплуатационные расходы существенно уменьшаются.
В зависимости от гидрологических и инженерных условий могут применяться следующие виды водозахватных устройств:
каменно-щебёночный водозабор;
трубчатый водозабор;
водосборная галерея;
водосборная штольня;
комбинированный горизонтальный водозабор со скважинами.
Каменно щебёночный водозабор используется для захвата подземных вод, залегающих на глубине 3-4 м. Его применяют для водоснабжения мелких, в основном сельскохозяйственных, потребителей, а так же для временного водоснабжения строящихся объектов.
Трубчатый горизонтальный водозабор используется для захвата подземных вод, залегающих на глубине 5-8 м. Его применяют для водоснабжения мелких и средних коммунальных и сельскохозяйственных потребителей второй и третьей категории надёжности.
Водосборные галереи используются для захвата подземных вод в любых гидрологических условиях. Их применяют для водоснабжения крупных потребителей первой и второй категории надёжности. При глубине залегания подземных вод на глубине не более 8 метров галереи устанавливают в траншеи. При большей глубине применяется тоннельный способ проходки.
Водосборные штольни используются для захвата подземных вод с глубины более 8 метров в благоприятных гидрологических условиях. Обычно водоносные горизонты, в которых устраиваются штольни, располагаются в крутых склонах речных долин или складываются из трещиноватых скальных пород. Их применяют для водоснабжения крупных потребителей первой и второй категории надёжности.
Лучевыми водозаборами называют горизонтальные скважины (трубчатые фильтры), расходящиеся в виде лучей в водоносном пласте от непроницаемых шахтных колодцев (шахт). При сооружении лучевых водозаборов водоносный пласт полностью или частично прорезается шахтой, из которой бурят горизонтальные скважины, радиально расходящиеся в виде лучей. Шахта служит для сбора воды из скважин.
Лучевые водозаборы устраиваются при глубине залегания кровли водоносного пласта не более 10 м и мощности пласта менее 20 м. Их применение наиболее эффективно при заборе воды из маломощных водоносных горизонтов, когда вертикальные водозаборные скважины оказываются малопроизводительными, а также при использовании инфильтрационных вод (из реки и искусственных бассейнов).
выделяют следующие типы лучевых водозаборов :а, б - подрусловый располагается под дном реки (с шахтой на берегу или в русле);в - береговой - при расположении лучевого водозабора на берегу вблизи ре-ки;г - комбинированный - водосборная шахта и часть лучей на берегу реки, а другая часть лучей под руслом реки;д - водораздельный - при расположении лучевого водозабора на значительном расстоянии от источников питания.
24.ЗОНЫ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ ВОДОЗАБОРОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Первый пояс ЗСО предназначен для исключения возможности случайного загрязнения воды непосредственно на водозаборных сооружениях. Он устанавливается вокруг участка, на котором расположен водозабор, насосных станций, установок для очистки воды и резервуаров.
Граница второго пояса ЗСО устанавливается на таком расстоянии от скважин, чтобы время микробного загрязнения воды было не менее 100-400 сут.
Граница третьего пояса ЗСО устанавливается на таком расстоянии от скважин, чтобы время продвижения химического загрязнения воды до скважин было больше времени эксплуатации водозабора, но не менее 25 лет.
Благодарю за внимание!
Презентация доступна для просмотра на сайте www.nnst.ru
