Поверхностных вод

Категория надежности	С числом жителей	Снижение подачи воды от расчетной потребности	Расчетная обеспеченность, %
уровней	Минимальных расходов
%	продолжительность	максимального	минимального
I	>50000		1-3 сут
II	<50000		1 мес 3-5 ч
III	<500		1 мес 1 сут

Категории надежности для промышленных предприятий приведены в работе [32].

Рельеф местности имеет существенное значение для схемы - ИВПВ. Например, в долине р. Арагви первая над­пойменная терраса (довольно широкая) вдоль долины имеет уклон около 0,01; это позволяет всю систему ИВПВ сделать самотечной от реки в отстойник, далее в инфиль­трационные бассейны и по горизонтальным дренажным трубам до сборного колодца. При таких условиях заметно снижается себестоимость воды (до 30% и более).

При размещении инфильтрационных и водозаборных сооружений необходим генеральный план в районе уча­стка системы ИВПВ, в масштабе 1:10 000—1:2000 с горизонталями поверхности земли через 0,5—1 м, гидроизогипсами (или гидроизопьезами) при минимальном и максимальном уровнях подземных вод, с отметками ми­нимального и максимального уровней поверхностных вод, а также с показанием расположения поверхностных вод, леса, всех зданий и сооружений. Такие требования к показателям на плане могут уточняться по материалам местных условий. Для проектирования отдельных соору­жений ИВПВ (кроме скважин) необходимы планы пло­щадок в масштабе 1:500—1:2000 с горизонталями через 0,5—1 м.

Глава III. СХЕМЫ СИСТЕМ ИВПВ И ИХ ВЫБОР

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Как отмечалось ранее, системы искусственного вос­полнения подземных вод подразделяются на три основ­ные типа — открытые, в основном с инфильтрационными бассейнами; закрытые, в основном с инфильтрационными скважинами, и простые с поверхностной фильтрацией, с использованием естественных и нарушенных условий, главным образом гидрогеологических и гидрологических.

В открытой безнапорной системе ИВПВ (I тип), суще­ственное значение имеет поверхностная инфильтрация со специальными сооружениями — инфильтрационными бас­сейнами, которые выполняют важную роль при улучшении качества воды. Для закрытых систем ИВПВ (II тип) ин­фильтрация происходит через, поглощающие скважины (иногда колодцы и др.), куда должна подаваться уже чистая вода. В III типе ИВПВ при поверхностной фильт­рации вместо бассейнов используют естественные пони­жения в рельефе и старицы, а также участки пойменных и низких надпойменных аллювиальных террас.

В состав I и II типов систем ИВПВ могут входить водозаборы из поверхностных и подземных вод как ис­точника ИВПВ, насосные станции, сооружения для предварительного «и последующего улучшения качества воды, резервуары, инфильтрационные сооружения (бас­сейны, скважины и др.), водозаборы из подземных вод для получения искусственно восполняемой подземной во­ды и водоводы. В III типе систем ИВПВ все проще: вода поступает на участки для инфильтрации обычно самоте­ком и реже подкачивается; предварительного улучшения качества исходной воды обычно не делается. В соответст­вующих условиях III тип ИВПВ выгоден и начал приме­няться (в СССР); такой способ распространен и в США. В Западной Европе, где реки загрязнены, III тип ИВПВ почти не применяется. Самостоятельно выделяются систе­мы ИВПВ с травянистыми покрытиями. Такие системы содержат в себе элементы ИВПВ I и III типов.

Следует также не забывать, что важнейшей частью систем ИВПВ является водоносный горизонт, куда посту­пает вода для восполнения и где также происходит улуч­шение качества воды. Системы ИВПВ могут быть непре­рывно действующими при одновременном восполнении и отборе из них воды. В этом случае, в особенности при безнапорной фильтрации, основная задача систем ИВПВ заключается в дешевом улучшении качества поверхност­ных вод. Есть системы ИВПВ с периодическим восполне­нием в течение года и даже один раз в течение нескольких лет, в связи с режимом расхода поверхностных вод. В этом случае одним из важнейших показателей систем ИВПВ является получение емкостных запасов, аналогич­но поверхностным водохранилищам. Затем, например, для орошения вода из систем ИВПВ получается в течение не всего года, т. е. вода используется периодически. Меж­ду указанными выше системами по срокам восполнения и отбора есть промежуточные системы, которые работают с прекращением восполнения в периоды плохого качестваповерхностных вод или во время очистки инфильтрацион­ных бассейнов от осадка (пленки), а также в связи с ремонтом в системе ИВПВ.

Ниже более подробно рассмотрим отдельно системы инженерного ИВПВ I и II типов, а также простые системы ИВПВ III типа с использованием для поверхностной ин­фильтрации естественных условий.

2. СИСТЕМЫ I ТИПА (ОТКРЫТОГО)

В инженерных системах ИВПВ I типа чаще применяют для инфильтрации бассейны, реже инфильтрационные каналы. Одна из схем ИВПВ с инфильтрационными бас­сейнами (см. рис. 1) предусматривает предварительное улучшение качества воды, чтобы создать благоприятные условия для работы инфильтрационных бассейнов. Чаще всего для этого требуется снижение мутности воды и осо­бенно для отдельных периодов — паводков на реках. Од­нако в некоторых случаях необходимо более фундамен­тальное (предварительное улучшение качества поверхност­ных вод.

На схеме (см. рис. 1) принято по одному ряду ин­фильтрационных бассейнов и водозаборных скважин. Применяют также схемы, из двух и трех рядов бассейнов и скважин; при этом параллельное линейное их располо­жение в зависимости от конкретных условий может быть заменено и другим расположением бассейнов и скважин. На указанной схеме вода из скважин откачивается по­гружными электронасосами и поступает в резервуары или в несколько резервуаров для регулирования работы систем ИВПВ. По этой схеме предусматривается после­дующее улучшение качества воды, когда качество во­ды, поступающей из водозабора подземных вод, ниже кондиционных требований. Чаще всего для последующего улучшения качества воды применяют хлорирование, если бактериальные показатели воды несколько хуже требова­ний ГОСТ 2874—73. Однако и при качестве воды, соот­ветствующем требованиям ГОСТ, хлорирование применя­ют как профилактическое мероприятие, предупреждая возможность ухудшения бактериального состава при по­даче по водоводам и разводящей сети к потребителю. Од­нако хлорирование может вести и к ухудшению качества воды, например, органолептических показателей, в част­ности при наличии закисного железа в воде, подаваемой из водозабора.

Предварительное улучшение качества воды до инфиль­трационных бассейнов делается не всегда. Например, при малой мутности воды, когда источником ИВПВ являются озера и водохранилища или при выключении подачи воды в инфильтрационные бассейны при высокой мутности воды в период паводков и при других показателях качества во­ды. Если поверхностная вода хорошо улучшается в инфильтрационном бассейне и водоносном горизонте, то предварительное улучшение качества воды не нужно. По такой схеме непрерывно в течение года работает система ИВПВ в районе Прибалтики, источником которой являет­ся озеро.

Вместо погружных электронасосов для получения воды из водозаборов со скважинами применяют также сифоны и всасывающие линии. По схеме водозабора из скважины с сифонами работает одна из систем ИВПВ в Прибалти­ке. Последнее время часть сифонных линий подсоединена к всасывающим горизонтальным центробежным электро­насосам, перед которыми установлен воздушный колпак (с отсасыванием воздуха вакуум-насосом). Таким обра­зом, получается рациональная схема сифона с всасываю­щим насосом. В этом случае не нужен резервуар или сборный колодец между водозабором и насосной станцией II подъема, а вода в системе подается насосной станцией сразу в водовод к потребителю, и регулирование подачи воды в системе ИВПВ на самом участке водозабора ис­ключается.

Иногда инфильтрационные бассейны располагают как бы цепочкой: вода подается сначала в первый инфильтрационный бассейн, из него — во второй и т. д. При этом первый инфильтрационный бассейн служит, по существу, и отстойником. По такой схеме работают в настоящее время системы ИВПВ в долине р. Сочи и с некоторыми изменениями в долине р. Чирчик. Недостатком этой схемы является неравномерное образование фильтрующей плен­ки на дне бассейнов, что влечет за собой разную ско­рость фильтрации в бассейнах и, самое важное, неравно­мерное улучшение качества воды при фильтрации через пленки с отличающимися фильтрационными свойствами. На некоторыхобъектах при такой схеме ИВПВ с распо­ложением инфильтрационных бассейнов «цепочкой» наб­людается неравномерное качество воды и в особенности по бактериальным показателям в различных скважинах водозабора, получающих воду из бассейнов. Недостатком вышеприведенной схемы расположения бассейнов являет­ся также необходимость выключения всей системы ИВПВ для чистки бассейнов от осадков (пленки). Такую схему «цепочкой», как правило, рекомендовать нельзя.

Развитием схемы расположения бассейнов «цепочкой» является замена их инфильтрационным каналом. ИВПВ с инфильтрацией из каналов применено, например, в рай­оне Прибалтики, где водозабор из линейного ряда сква­жин расположен между двумя инфильтрационными кана­лами. При таком типе фильтрационного сооружения неравномерность выпадения осадков по длине канала сохраняется; осадок (пленка) легко удаляется промыв­кой. Однако маневренность в системе ИВПВ с инфильтрационными каналами по сравнению с бассейнами хуже. При мощности водоносного слоя до 6—8 м вместо скважин в ряде случаев целесообразно применять горизонтальный водозабор из дренажных труб.

а — план; 1 —река; 2 — водозабор из реки; 3 — отстойник; 4 — водоводы для по­дачи воды в инфильтрационные бассейны; 5 — инфильтрационные бассейны; 6 — горизонтальные водозаборы (дренажные трубы); 7 — сборный колодец с хлориро­ванием; 8 — водовод к потребителю

б — разрез: 1 — река; 2—инфильтрационные бассейны; 3 — дренажные трубы; 4 — водоносные породы; 5 — водонепроницаемые породы

Рис. 6. Схема дренажно-инфильтрационной скважины

I — верхний водоносный го­ризонт в песчано-гравийных отложениях; II — водоупор­ные глины; III— нижний на­порный водоносный горизонт в трещиноватых песчаниках; IV— водоупорные глинистые сланцы; 1 — статический и 2 — динамический уровни во­ды в верхнем водоносном го­ризонте; 3 и 4 — соответст­венно динамический и стати­ческий уровни в нижнем на­порном водоносном горизонте,

Такой водоза­бор подает воду самотеком. При достаточном продольном уклоне долины, как отмечено выше, и вся система ИВПВ может быть самотечной. На рис. 5 и 6 показана в плане и разрезе схема самотечной системы ИВПВ с горизон­тальными водозаборами и инфильтрационными бассейна­ми. Для предварительного осветления воды предусмотрен отстойник-ковш. По такой схеме работает система ИВПВ в долине р. Арагви с несколькими рядами инфильтраци­онных бассейнов и горизонтальных водозаборов. В этой схеме насосная станция отсутствует: Нет и регулирующе­го резервуара. Хотя последний в ряде случаев может быть рационален, например, после сборной камеры перед на­сосной станцией для регулирования подачи воды потреби­телю.

Дата добавления: 2015-07-08