К устройству водозаборных сооружений

В состав водозаборных сооружений входят: 1) водозахватные устройства, т. е. сооружения для отбора воды из водоносного го­ризонта — вертикальные скважины, шахтные колодцы, горизон­тальные линейные открытые или закрытые дрены, трубчатые дре­ны, горизонтальные скважины-лучи (лучевые водозаборы), капта­жи источников. В комбинированных водозаборах горизонтальные дрены, галереи, штольни и шахтные колодцы сочетаются с верти­кальными скважинами, вскрывающими напорный водоносный го­ризонт; 2) насосные станции первого подъема воды из водопри­емных устройств; 3) водоводы для сбора воды из водоприемных устройств и последующей подачи ее, если это необходимо, на со­оружения по подготовке и улучшению качества воды или сразу в резервуары для дальнейшей транспортировки к потребителям; 4) сооружения по подготовке и улучшению качества воды; 5) насос­ные станции второго и при необходимости третьего-четвертого подъемов (при сифонном способе отбора воды скважинами и шахтными колодцами насосные станции первого и второго подъ­емов совмещаются в одном здании); 6) магистральные водоводы для транспортировки воды потребителям; 7) сооружения, регули­рующие напор и расход воды, подаваемой в водопроводную сеть потребителя.

В состав сооружений горизонтального водозабора входят: а) одна или несколько линейных дрен, проложенных под уклоном к водосборному колодцу; б) смотровые колодцы над дренами; в) водосборный колодец и обычно совмещенная с ним насосная стан­ция.

Лучевой водозабор состоит из водонепроницаемого шахтного колодца; горизонтальных скважин-лучей, выведенных из колодцев в водоносный горизонт веерообразно в одной или двух горизон­тальных плоскостях; насосной станции, монтируемой в шахтном колодце.

Для перехвата естественных выходов подземных вод сооружа­ются каптажи — камеры или колодцы, работающие дном или стен­ками. Каптажи отдельных источников соединяются трубами, по которым вода самотеком поступает в сборный колодец (камеру), а из него также самотеком или с помощью насосов подается по­требителям. При пластовом выходе подземных вод их сбор осу­ществляется с помощью горизонтальной дрены.

При необходимости в состав сооружений горизонтальных и лу­чевых водозаборов, а также каптажей родников вводятся устрой­ства для обработки воды.

При искусственном пополнении запасов подземных вод в со­став водозабора входят: 1) сооружения для забора воды из источ­ника пополнения, в качестве которого используются поверхност­ные, шахтные, дренажные воды, очищенные сточные воды или под­земные воды другого водоносного горизонта; 2) насосная станция первого подъема для подачи воды из источника пополнения; 3) со­оружения предварительной подготовки «сырой» воды, используе­мой для пополнения; 4) инфильтрационные сооружения, через ко­торые подготовленная вода подается (инфильтруется) в водонос­ный горизонт, — открытые (бассейны, каналы, площадки, канавы, борозды, русла водотоков, естественные и искусственные пониже­ния рельефа) или закрытые (поглощающие буровые скважины, шурфы, колодцы, галереи, штольни); 5) водозахватные устройства (скважины, шахтные колодцы, лучевые или горизонтальные водозаборы); 6) сборные водоводы; 7) резервуары; 8) сооружения для обработки подземных вод (при необходимости); 9) резервуары чистой воды; 10) насосная станция второго подъема; 11) магист­ральные водоводы.

Выбор типа водозахватного сооружения определяется геологи­ческими и гидрогеологическими условиями, заданной производи­тельностью водозабора, а также величиной затрат на строитель­ство и эксплуатацию сооружений.

Наиболее распространенным типом водозахватных устройств являются водозаборные скважины, применяемые для отбора под­земных вод в различных гидрогеологических условиях с глубин от 10 до 1000 м, а также при залегании водоносного горизонта на глубине менее 10 м, если мощность горизонта не менее 5 м. Шахт­ные колодцы используются для отбора воды из напорных и без­напорных водоносных горизонтов, залегающих на глубинах до 50 м. Горизонтальные водозаборы с укладкой в открытой траншее трубчатой дрены или каменно-щебеночной призмы применяются в тех случаях,- когда подошва безнапорного водоносного горизонта залегает на небольшой (до 8 м) глубине; для получения подзем­ных вод с больших глубин используются водосборные галереи и штольни.

Лучевые водозаборы применяются для.получения воды из во­доносных горизонтов, сложенных песчано-галечниковыми безва­лунными отложениями мощностью 3 — 20 м и залегающих на глу­бине до 20 м от поверхности земли.

В санитарном отношении наиболее уязвимы водозаборные со­оружения, обычно отбирающие неглубокозалегающие подземные воды: шахтные колодцы, горизонтальные и лучевые водозаборы, каптажи родников, водозаборы в системе искусственного пополне­ния подземных вод.

При выборе типа водозахватного сооружения (скважины, лу­чевой или горизонтальный водозабор) и схемы расположения скважин (одиночные, группы скважин, линейный ряд, кольцевая или площадная система) учитываются гидрогеологическая эффек­тивность водозабора, оцениваемая оптимальными значениями по­нижений уровня подземных вод и расхода водозабора, технико-экономические показатели (протяженность и стоимость коммуни­каций, стоимость строительства водозабора, площадь и народнохозяйственное использование отводимых под водозабор земель), а также экологическое влияние отбора подземных вод на окружающую среду, например на лесные массивы, пастбища и т. д.

В зависимости от того, какую роль в питании эксплуатируемо­го водоносного горизонта играют поверхностные воды (река, озе­ро, водохранилище, море), выделяют водозаборы водораздель­ные, удаленные от поверхностного источника питания, и бере­говые (или инфильтрационные), размещаемые вблизи уреза ре­ки или водоема и получающие из них постоянное или периодичес­кое питание. Это разделение имеет и санитарное значение. Так, подземные воды, отбираемые береговыми водозаборами, часто испытывают неблагоприятное влияние загрязненных поверхностных вод. Характер и степень изменения качества определяются соста­вом речных вод, производительностью и размерами водозабора, расстоянием его от реки, а также гидрогеологическими фактора­ми — фильтрационной однородностью и водопроводимостью водо­носного горизонта, уклонами естественного (т. е. не нарушенного работой водозабора) потока подземных вод и др.

Ухудшение качества подземных вод, как отмечено выше, не­редко происходит вследствие случайного проникновения загряз­ненных атмосферных осадков, поверхностных или некондиционных вод неэксплуатируемого горизонта непосредственно в водозабор­ное сооружение — скважину, дрену. Для предупреждения этих явлений место расположения сооружения и конструкция водоза-хватных и других сооружений, входящих в состав водозабора, должны удовлетворять определенным санитарно-техническим тре­бованиям. Прежде всего, участок расположения скважин, дрен или других водозахватных сооружений должен находиться в бла­гоприятных санитарных условиях. Кроме того, необходимо выпол­нение специальных мероприятий по оборудованию скважин. Для предупреждения затопления устья скважины (шахты) грунтовыми или паводковыми водами устраиваются асфальтированные откосы от стен сооружений и водоотводные каналы. Конструкция оголов­ка скважины должна быть герметична, чтобы не допустить про­никновения в межтрубное и затрубное пространство поверхностной воды и загрязнений. Верхняя часть выведенных на поверхность зем­ли колонн должна возвышаться не менее чем на 0,5 м. При вы­воде устья скважины в шахту на дне последней устраивается приямок с уклоном к нему пола для откачки просочившейся воды. Металлическая крышка должна защищать шахту от атмосферных осадков; вокруг устья скважины и на дне шахты устраивается глиняный «замок».

Изоляция эксплуатируемого водоносного горизонта от выше- и нижележащих горизонтов осуществляется с помощью цементации межтрубного и затрубного пространства, а также тампонажа сты­ков обсадных труб. Первый от поверхности неиспользуемый водо­носный горизонт перекрывается двумя колоннами обсадных труб или одной колонной с затрубной цементацией. Скважины для питьевого водоснабжения, как правило, оборудуются металличес­кими трубами; использование труб из полимерных материалов или специальных покрытый для металлических труб возможно только с разрешения Министерства здравоохранения СССР. Об­садная труба в верхней части скважины, находящаяся под воздей­ствием грунтовых вод, должна быть коррозионно-устойчивой, что, в частности, может быть достигнуто цементацией затрубного про­странства под давлением с выдавливанием цемента от башмака до устья скважины.

Извлечение из скважины промежуточных колонн обсадных труб допускается только в случае, если это не вызовет соединения эксплуатационного и смежных водоносных горизонтов. При вырезке колонны труб срез колонны должен не менее чем на 5 м превышать башмак предыдущей колонны, а кольцевой зазор сле­дует заделывать цементным раствором или сальником. Фильтр скважины должен быть устойчив к химической коррозии и эрози­онному воздействию воды. Материал для обсыпки фильтров не­обходимо отбирать из незагрязненного карьера и затем следить, чтобы его состав не ухудшился при транспортировке и хранении; в некоторых случаях целесообразно промыть материал обсыпки на поверхности земли. Перед засыпкой материал дезинфицируют. При бурении скважин с промывкой забоя водой и применении глинистого раствора вода и глина также должны быть чистыми. После окончания бурения скважины, установки фильтра и стро­ительной откачки, выполняющейся до полного осветления воды в скважине, отбирают пробы воды для химических и бактериологи­ческих анализов. Повторная откачка воды из скважины на сброс выполняется после монтажа насоса. В случае интенсивного бак­териального загрязнения откачиваемой воды проводят дезинфек­цию скважины и насоса раствором активного хлора 50 — 100 мг/дм³. В случаях, когда для подъема воды используется зр-лифт, подаваемый в скважину воздух следует очистить от приме­сей смазочных материалов; он не должен быть загрязнен дымом, газами, пылью. При ремонте скважины опускаемое в скважину водоподъемное оборудование должно быть очищено от грязи и смазочного масла, а затем промыто раствором хлорной извести. После каждого ремонта проводится откачка воды на сброс, а при плохих бактериологических анализах — хлорирование скважины.

На горизонтальных водозаборах вокруг смотровых и водо­сборных колодцев устраивают глиняный замок, чтобы исключить проникновение загрязненных поверхностных вод. Колодцы обору­дуются крышками и вентиляцией.

Разведочные и неиспользуемые наблюдательные скважины дол­жны быть затампонированы, чтобы предотвратить поступление за­грязненных подземных вод из других горизонтов по стволу сква­жины, по межтрубному или затрубному пространствам. При там­понаже скважин выполняются следующие операции: очистка сква­жины от заиления и обрастаний стенок; промывка скважины и отбор пробы воды на химический и бактериологический анализы; дезинфекция скважины раствором хлорной извести; засыпка ра­бочей части скважины фильтрующим материалом (песок, гравий, щебень), предварительно промытым и продезинфицированным; заливка цементным раствором через заливочную трубу; перфора­ция скважины на участке залегания грунтовых вод; заливка ство­ла скважины цементным раствором под избыточным давлением для заполнения раствором затрубного и межтрубного пространст­ва через перфорированную часть скважины; устройство шурфа вокруг скважины на глубину 1,5 — 2 м; срез обсадных труб на 0,5 м ниже поверхности земли, заливка шурфа раствором цемента.

При использовании шахтных колодцев к основным санитарно-техническим мероприятиям относятся предохранение прилегающей территории от загрязнения, отвод от колодца ливневых вод, на­дежное крепление шахты колодца, устройство глиняного «замка» вокруг устья колодца и применение, механического способа водо­подъема. По отношению к существующим и возможным источни­кам загрязнения колодец необходимо располагать выше по тече­нию грунтового потока и выше по рельефу. Нельзя размещать шахтные колодцы на участках, заливаемых ливневыми и талыми водами или заболоченных. При бактериальном загрязнении ко­лодца можно применить хлорирование воды с помощью дозиру­ющего патрона.

Санитарно-технические требования предъявляются и к другим сооружениям водозабора. Так, резервуары для хранения запаса воды должны иметь непроницаемые стенки и дно, для чего при­меняются глиняные «замки», торкретирование, изоляция асфаль­том и др.; поверхностные воды отводятся от резервуаров с помо­щью нагорных канав. Люки резервуаров и шахт герметически за­крывают плотными металлическими крышками; на краях люков делают отливы из цементного раствора. Во избежание вторичного загрязнения воды в системе водоразводящих сетей должна быть обеспечена герметичность соединений труб. Водопроводные линии с водой питьевого качества укладывают, как правило, выше линий бытовой и производственной канализации. Проектирование и ук­ладку водопроводных линий проводят после санитарной оценки трассы; водопроводные линии испытывают под давлением воды на герметичность и прочность, промывают, дезинфицируют раствором хлорной извести или газообразного хлора. При подготовке, тран­спортировке и хранении воды, используемой для хозяйственно-питьевых нужд, следует применять реагенты, внутренние антикор­розионные покрытия, а также фильтрующие материалы, соответ­ствующие требованиям Министерства здравоохранения СССР.

Дата добавления: 2015-07-18