Лекция 4. Водозаборные сооружения
Основными источниками забора волы в России являются поверхностные (64% общего объема забираемой воды), а доля подземных источников составляет 36%. Такие крупные потребители воды, как Москва и Санкт-Петербург, на долю которых приходится суммарно 16,2% общего забора воды по Российской Федерации, почти весь объем воды забирают из поверхностных источников. Наиболее распространены поверхностные источники в регионах Северо-Западного (88,9% общего объема забираемой воды), Уральского (66,5%), Сибирского (66%) и Приволжского (64,2%) федеральных округов.
Наряду с этим имеется ряд регионов, забор воды в которых полностью производится из подземных источников. К ним относятся Воронежская, Курская, Орловская, Смоленская области, республики Чеченская, Северная Осетия, Алания, Ингушетия, Мордовия, Алтай, Тыва, Еврейская автономная область. Также подземные воды являются единственным источником водоснабжения для городов Белгород, Липецк, Тула, Майкоп, Нальчик, Улан-Удэ, Абакан, Чита.
Требования, предъявляемые к месту расположения водозаборных сооружений, и их классификация
Водозаборные сооружения (водозабор) – эго комплекс гидротехнических сооружений и устройств для забора воды из водного объекта. Водным объектом является природный или искусственный водоем, водоток или иной объект, постоянное или временное сосредоточение вод в котором имеет характерные формы и признаки водного режима. Водный режим – это изменение во времени уровня, расхода и объема воды в водном объекте.
Водозаборные сооружения предназначены для забора воды из источника питьевого водоснабжения, ее предварительной очистки и подачи под необходимым напором потребителю или на сооружения для очистки воды. Основным требованием, предъявляемым к водозаборным сооружениям, является обеспечение бесперебойной подачи воды в нужном количестве и соответствующего качества. Они должны быть приспособлены к работе в условиях возникновения затруднений в заборе воды, вызванных снижением глубин или расходов воды в русле реки; образованием в потоке внутриводного льда и шуги; регулированием стока на ГЭС; наледеобразованием, заторами, навалами льда и другими причинами. Водозаборное сооружение включает водоприемник, оборудование предварительной очистки (решетки, сетки), насосную станцию I подъема.
Источник питьевого водоснабжения – это водный объект (или его часть), который содержит воду, отвечающую установленным гигиеническим нормативам, и используется для забора воды в системе питьевого водоснабжения. Выбор источника питьевого водоснабжения, месторасположение и тип водозаборного сооружения должны быть обоснованы результатами топографических, гидрогеологических, гидрологических, ихтиологических и санитарных обследований. Выбранный источник водоснабжения требуется согласовывать с органами государственного и санитарного надзора.
Водозаборное сооружение обеспечивает забор воды из поверхностных и подземных источников питьевого водоснабжения. Для забора воды из поверхностных источников применяют береговые, русловые, приплотинные и другие типы водозаборных сооружений, а для забора подземных вод – скважины, шахтные колодцы, горизонтальные водозаборы, лучевые водозаборы, каптажи источников.
Тип водозаборного устройства определяется гидрогеологическими и гидрологическими особенностями источника водоснабжения. Выбор типа водозаборных сооружений зависит от комплекса местных факторов: условий забора воды; требований гарантии надежности подачи воды; общей водоносности источника; величины отбора и требований к качеству воды; морфологических, геологических и прочих местных природных условий; строительных и эксплуатационных условий.
Место расположения водоприемника выбирают в зависимости от назначения водозабора и источника водоснабжения, однако в любых условиях оно должно удовлетворять следующим основным требованиям:
– количество и качество воды должны соответствовать требованиям водопотребителя;
– водозабор должен быть расположен как можно ближе к водопотребителю с учетом обеспечения благоприятных санитарных условий, исключающих возможность загрязнения источника бытовыми и промышленными сточными водами;
– выбранное место расположения водоприемника должно отвечать наиболее экономичному и надежному техническому решению забора воды с учетом затрат на создание зон санитарной охраны при хозяйственно-питьевом водоснабжении;
– топографические, геологические, гидрогеологические и гидрологические условия должны быть приемлемыми для строительства и эксплуатации сооружений в течение расчетного срока;
– устройство водозабора должно быть согласовано со всеми другими видами водопользования в данном районе (лесосплав, судоходство, орошение, рыбоводство и т.д.).
При выборе места расположения водозабора для хозяйственно-питьевого водоснабжения требование к качеству воды в источнике является основным. Причем необходимо иметь прогноз качества воды на весь расчетный период эксплуатации водозабора.
Устройство водозаборных сооружений не должно вызывать нарушения водного режима в источнике. При этом необходимо обеспечить гарантированный расход воды в водостоке для всех водопользователей, расположенных ниже места расположения водоотбора.
В случае недостаточно остающегося расхода воды в поверхностном источнике ниже водозабора следует предусматривать регулирование естественного стока. В зависимости от местных условий может быть принято сезонное или многолетнее регулирование стока с устройством водохранилищ.
Сооружения водозабора рассчитывают на обеспечение подачи воды, как в обычных, так и в редко повторяющихся условиях в источнике.
Одним из мероприятий обеспечения бесперебойности работы водозаборных сооружений является их секционирование. Число независимо работающих секций должно быть не менее двух. Разделение на секции обязательно для водоприемника, самотечных линий и сеточных колодцев.
При невозможности обеспечить отбор воды в заданном количестве одним водоприемным сооружением устраивают комбинированные водозаборы в виде двух независимо работающих сооружений, размещенных в местах, отличающихся шуголедовыми или наносными условиями, либо одного сооружения, выполненного с двумя разными типами приема воды.
Водозаборные сооружения должны быть прочными, долговечными, устойчивыми, простыми в постройке и архитектурном оформлении. Их различают:
– по виду водоисточника – речные, подрусловые, из каналов, водохранилищные, морские, озерные;
– по назначению – хозяйственно-питьевые, промышленные и ирригационные;
– по требуемой категории надежности подачи воды – I, II и III;
по производительности – малой (меньше 1 м3/с), средней (1...6 м3/с), большой (> 6 м3/с);
– по месту расположения – береговые, русловые;
– по компоновке основных элементов – совмещенные, когда они компонуются в одном здании; раздельные, когда они осуществляются в виде комплекса сооружений;
– по конструктивным особенностям водоприемника – трубчатые, ряжевые, бетонные и железобетонные, затопляемые и незатопляемые, с водоподводящим канатом или ковшом.