ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Водные ресурсы России для среднего по водности года оцениваются примерно в 4-4,5 тыс. км³/год, из них около 80 % составляют поверхностные воды и около 20 % - подземные.

Для сельскохозяйственного водоснабжения можно использовать практически все природные источники воды и искусственные водоёмы – подземные воды, реки, озёра, водохранилища, каналы, цистерны для сбора атмосферных осадков.

Пригодность источника водоснабжения определяется следующими основными требованиями:

- минимальный расход его должен быть достаточным для удовлетворения нужд водоснабжения;

- вода в источнике водоснабжения должна быть пригодной для использования потребителями непосредственно или после её очистки. В любом случае вода, подаваемая в систему хозяйственно- питьевого водоснабжения, должна отвечать стандарту (СанПиН 2.1.4.559-96);

- источник водоснабжения должен иметь хорошее санитарное состояние и находиться в условиях, позволяющих организовать его санитарную охрану, исключающую попадание в воду загрязнений;

- режим источника и условия забора воды из него должны быть благоприятны для осуществления бесперебойного водоснабжения;

- использование источника водоснабжения должно быть экономически выгодным.

Выбирают источник на основании технико-экономического сопоставления различных вариантов. В первую очередь подлежат использованию напорные артезианские воды, надёжно защищённые от внешнего загрязнения. При их отсутствии или экономической нецелесообразности использования следует переходить к использованию других источников в следующем порядке: межпластовые безнапорные воды, ключи и родники, грунтовые воды, открытые водоёмы (реки, озёра, водохранилища).

Воду из различного вида источников забирают водозаборными сооружениями (водозаборами). Водозабором называют комплекс гидротехнических сооружений, служащих для забора воды из водоисточника, её предварительной очистки и подачи под необходимым напором и в необходимом количестве потребителю или на очистные сооружения.

13.1 Подземные воды и сооружения для их захвата

Подземные воды широко используют в сельскохозяйственном водоснабжении из-за их повсеместной распространённости и высокого качества. Свыше 90 % систем сельскохозяйственного водоснабжения базируется на подземных водах.

Грунтовые воды залегают в верхнем водопроницаемом слое, не прикрытом сверху водонепроницаемыми породами, имеют питание по всей площади их распространения.

Межпластовые подземные воды (напорные и безнапорные) имеют отдельные области питания, не совпадающие с местом их залегания. Качество воды и дебит межпластовых вод сравнительно постоянны. Они отличаются чистотой, так как хорошо защищены от попадания загрязнений.

При выклинивании подземной воды на поверхность земли образуются нисходящие и восходящие родники.

Для забора подземных вод применяют три основных вида сооружений:

- вертикальные водозаборы;

- горизонтальные водозаборы;

- каптажи.

К вертикальным водозаборам относятся водозаборные буровые скважины и шахтные колодцы. Те и другие принято также объединять общим названием – колодцы.

А – область питания межпластовых вод;

В – область питания грунтовых вод;

3 – верховодка; 4 – грунтовые воды; 5 – пьезометрическая линия;

6 – нисходящий родник; 7 – река; 8 – восходящий родник;

9 – межпластовые напорные воды; 10 – межпластовые безнапорные воды; 11 – водопроницаемые грунты; 12 – водоупоры; 13 – артезианская скважина.

Рисунок 27 – Схема залегания подземных вод

Колодцы состоят из трёх основных частей:

- ствол или шахта – вертикальная горная выработка в земле, с помощью которой достигают водоносного пласта;

- водоприёмная часть – выработка, заглублённая в водоносный пласт, в которую поступает вода из водоносной породы;

- устье или оголовок – верхняя часть колодца, служащая для его вентиляции и защищающая колодец от попадания в него загрязнений.

В рыхлых породах стенки колодцев крепят для предотвращения обвала породы. Крепление ствола колодца должно быть плотным без щелей, через которые могли бы проходить частицы грунта или просачиваться непригодная вода. Крепление водоприёмной части выполняется проницаемым для воды, в виде фильтра. Он обеспечивает свободный доступ подземной воды в колодец, но задерживает частицы водоносной породы.

Водозаборные буровые скважины сельскохозяйственного назначения имеют диаметр 150 – 400 мм и глубину до 500 м. Они применяются в основном для добывания межпластовых вод, залегающих на большой глубине.

Шахтные колодцы применяют в основном для добывания грунтовых вод, залегающих на глубине до 30 м и редко более. Диаметры шахтных колодцев 1 м и более.

Горизонтальные водозаборы – дренажные трубы или галереи, заложенные горизонтально в водоносном пласте с небольшим уклоном и отводящие подземную воду самотёком в приёмные (сборные) камеры. Применяют их преимущественно для добывания неглубоко залегающих (до 6 – 7 м) грунтовых вод при малой (1-3 м) мощности водоносных пластов.

Каптажи – представляют собой сооружения для захвата ключевой (родниковой) воды.

13.2 Поверхностные воды и сооружения для их захвата

В сельскохозяйственном водоснабжении используют разнообразные поверхностные источники воды – реки, каналы, ручьи, озёра, водохранилища и другие водоёмы.

Реки – мощные водоисточники, обычно полностью обеспечивающие потребности сельскохозяйственного водоснабжения. Место для речного водозабора выбирают выше (по течению реки) населённых пунктов, животноводческих ферм, предприятий, свалок, пристаней и других очагов загрязнения. Нельзя располагать водозабор у места впадения мелких притоков, балок, оврагов, так как они могут вносить в реку загрязнения и у их устья обычно откладываются наносы. Не следует также располагать водозабор в староречьях, заводях, рукавах реки, так как качество воды в них хуже, чем в главном русле, и они обычно постепенно обмелевают вследствие выпадения здесь взвесей. Нельзя устраивать водозабор на участках со стремительным течением и в местах, где имеются пороги, так как здесь зимой интенсивно образуется донный лёд и шуга, которые могут перекрыть поступление воды в водозабор.

По месту захвата воды из реки водозаборы подразделяются на русловые и береговые. Русловые водозаборы забирают воду в середине реки, для чего водоприёмник (или целиком водозабор) располагают в русле реки, в удалении от берега. Русловые водозаборы применяют в тех случаях, когда река имеет пологие берега и небольшую глубину у берега и когда в прибрежной зоне вода хуже, чем в русле реки.

Береговые водозаборы захватывают воду у берега. Их применяют тогда, когда река у берега имеет достаточную глубину, а берег удобен для устройства водозабора (крутой, незатопляемый и устойчивый).

Русловой водозабор представляет собой самый общий тип водозаборов из открытых источников, в который входят все его элементы (рисунок 14).

Водоприемник служит для захвата воды непосредственно из водоисточника. В самом простейшем случае это стояки из труб с раструбом на конце, направленным по течению реки. Раструб закрывается сороудерживающей решёткой с прутьями, расположенными вертикально. Если существует опасность повреждения водоприёмника (река лесосплавная или судоходная), то его огораживают свайной или бетонной защитой.

1 – водоприемник; 2 – самотечная линия; 3 – береговой колодец;

4 – насосная станция.

Рисунок 28 – Общая схема забора воды из поверхностного водоисточника

Самотечная линия служит для транспортирования воды самотёком от водоприёмника к береговому колодцу. Самотечные линии, как правило, прокладывают не менее чем в две нити труб, что обеспечивает надёжную работу водозабора на случай аварии и улучшает эксплуатацию. Наличие двух и более ниток позволяет всегда устанавливать в трубах такие скорости, при которых не происходит отложения взвесей. Самотечные линии можно прокладывать из труб любого материала, однако в русле реки рекомендуется укладывать прочные стальные трубы.

Береговой колодец является промежуточным резервуаром, куда самотёком поступает вода из водоприёмника и откуда она забирается всасывающими трубами насосов. В береговом колодце устанавливают сетки для процеживания воды, задерживающие различные плавающие предметы, мусор и рыбу, здесь же происходит осаждение песка. В береговом колодце помещают трубопроводы и арматуру для управления водозабором, для промывки самотечных линий, гидроэлеваторы для удаления осадка. Береговые колодцы располагают на незатопляемом в половодье месте. Форма колодца в плане обычно круглая, размеры его выбирают из условия размещения в нём оборудования. Чаще всего береговые колодцы делают из армированного бетона, камня или кирпича.

13.3 Санитарная охрана источников водоснабжения и водопроводных сооружений

Для защиты источников водоснабжения, водозаборных и других сооружений хозяйственно-питьевого водоснабжения от загрязнения устраивают зоны санитарной охраны (ЗСО).

Основные требования к проектированию зон санитарной охраны определены СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» и СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения».

Зоны санитарной охраны в месте забора воды из подземных и поверхностных источников состоит из трёх поясов:

- первый пояс – строгого режима;

- второй и третий пояса – режим ограничения.

Характеристика поясов зоны санитарной охраны.