Править]Зона санитарной охраны (ЗСО) источника водоснабжения

Основная статья: Зона санитарной охраны

Зона санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения регламентируется СанПиН 2.1.4.1110-02 «2.1.4. ПИТЬЕВАЯ ВОДА И ВОДОСНАБЖЕНИЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения». ЗСО состоит из 3-х поясов:

§ первого пояса — зона строгого режима обносится глухим забором, устанавливаются знаки охраны.

§ второго пояса — зона по бактериологическому загрязнению.

§ третьего пояса — зона по химическому загрязнению.

Зона санитарной охраны 2-го и 3-го поясов определяется расчетным путём.

[править]

§ 7. Подземные воды и водоприемные сооружения для захвата подземных вод - (Все иображения)

Условия залегания подземных вод зависят от характера напластования водопроницаемых (водоносных) и водонепроницаемых (водоупорных) слоен грунтов.

Верхний водоносный слой 1 (рис. 4) вода не заполняет полностью, так как при наличии уклона подстилающего его водоупорного пласта вода свободно фильтруется в нем, образуя грунтовый поток. Верхний уровень потока находится на различной глубине от поверхности земли в зависимости от гидравлического уклона потока и рельефа местности.

|

Рис. 4. Схема образования подземных вод

Если в этом слое имеется колодец Л, то вода установится в нем на уровне а—а, соответствующем уровню грунтового потока. Такой водоносный горизонт называют безнапорным. Подземные воды, находящиеся в безнапорном горизонте, называют грунтовыми. Для питьевого водоснабжения грунтовые воды могут быть использованы при условии их обеззараживания.

Межпластовые (артезианские) воды 11 и 1/1 в отличие от грунтовых заключены между двумя водонепроницаемыми пластами, заполняют весь водоносный слой и обладают напором. Величина напора определяется пьезометрической линией (на рис. 4 показана пунктиром). При устройстве колодца Б (буровой скважины) для получения воды уровень воды в колодце поднимается в зависимости от напора, который в свою очередь обусловливается отметками водоносного пласта. Если отметка водоносного пласта выше поверхности земли, уровень воды в колодце поднимается также выше поверхности земли (уровень б—б). Такая скважина называется самоизливающейся (фонтанирующей). Если же отметка водоносного пласта ниже отметки поверхности земли, то вода в колодце находится на глубине ниже поверхности земли (уровень &—б').

На склонах оврагов и балок часто происходит обнажение водоносных слоев, из которых на земной поверхности образуются ключи (родники) Г.

При выборе места расположения водозаборов для захвата подземных вод необходимо учитывать глубину залегания водоносного горизонта, направление течения подземного потока, санитарные условия, мощность пласта, напор, рельеф местности.

Для определения наличия подземных вод, глубины их залегания, направления движения и дебита потока подземных вод производится разведочное бурение скважин, которые часто используют как опытно-эксплуатационные, с откачкой воды.

Уровень воды, наблюдаемый до откачки ее из скважины, называется статическим. По мере откачки воды он понижается. Уровень, установившийся при откачке постоянного количества воды, называют динамическим .

Падение уровня воды вокруг скважины в поперечном разрезе изображается кривой, которая называется кривой депрессии (рис. 5, с). Радиусом депрессии, или радиусом влияния скважины, называется расстояние от оси скважины до линии касания кривой депрессии и первоначального статического уровня (рис. 5, б). Радиус депрессионной кривой для различных водоносных пород находят по формулам, приводимым в курсах гидравлики. Вопрос взаимодействия скважин, т. е. понижение дебита их при совместной эксплуатации, зависит от ряда факторов: расстояния между скважинами, крупности частиц водоносного пласта, напора межпластовой воды.

Рис. 5. Депрессионные воронки: а — безнапорных вод; б — напорных вод: АА — статический уровень; А'А' — линия пьезометрического напора при отсутствии откачки; ББ и Б'Б' — динамические уровни

Характер взаимодействия скважин можно определить на основании данных пробных откачек из скважины.

Увеличивая расстояние между скважинами, мы уменьшаем взаимное влияние их, но вместе с тем удлиняем коммуникации.

Для ориентировочных подсчетов расстояния между скважинами можно принимать по следующей таблице:

Дебит скважин, м3/ч	500—100	100-15	до 15
Наименьшее допускаемое расстояние между скважинами	В трещиноватых породах	300-200	150—100
	В песчаных породах	250—150	100—50

Количество воды, полученное из колодца или скважины, отнесенное к 1 м понижения уровня воды из них, называют удельным дебитом

где <7уд — количество воды, даваемое скважиной, или ее дебит при глубине откачки S.

Зная удельный дебит скважины, можно определить количество воды, получаемой из какого-либо горизонта.

По установившемуся удельному дебиту подача воды из скважины <7i при заданном понижении 5t равна

И, наоборот, заданному расходу qt соответствует понижение:

Скорость грунтового потока определяют из выражения

где К — коэффициент фильтрации, определяемый по таблице справочника; J — гидравлический уклон.

Для получения подземной воды применяют следующие сооружения: а) трубчатые колодцы (буровые скважины); б) горизонтальные водосборы; в) шахтные колодцы; г) сооружения для каптажа родников; д) лучевые водозаборы.

Трубчатые колодцы. Устройство трубчатых колодцев при глубоком (более 10 м) залегании подземных вод является единственно возможным решением.

Скважины на воду бурят ударным или (при большой глубине) роторным способом, по типу бурения скважин на нефть. Стенки буровых скважин закрепляют обсадными трубами (стальными трубами на муфтах с резьбой).

При большой глубине залегания водоносных пластов по мере опускания труб поверхность соприкосновения трубы с грунтом увеличивается и сила трения возрастает. Поэтому бурение сначала ведут на глубину hi (рис. 6) и стенки скважины закрепляют трубами диаметром Dt (первая колонна); затем диаметр скважины уменьшают до Z)2. Таким диаметром скважину бурят на глубину h2—Л, (вторая колонна). Далее после закрепления стенок скважины трубами диаметром D2 могут понадобиться трубы диаметром D3 и т. д., пока не будет встречен водоносный пласт, из которого намечается получение воды.

Рис. 6. Схема трубчатого колодца: а—вовремя бурения; б — после бурения

Рис. 7. Шахта над трубчатым буровым колодцем

В зернистых породах водоносного пласта вода поступает в трубчатый колодец через отверстия в стенках фильтра, вставленного в нижнюю часть обсадной трубы; в трещиноватых устойчивых водоносных породах устанавливать фильтр не нужно.

После установки фильтра кольцевые пространства между трубами смежных колонн на высоту 2—3 м заделывают цементным раствором (тампонируют), а колонны труб перерезают труборезом или вывинчивают из муфт и извлекают верхние части колонн наверх; колодец приобретает телескопический вид. Для предупреждения попадания в колодец воды из верхних горизонтов необходимо применять тампоны. Верхнюю часть второй колонны труб не вырезают, а пространство между трубами полностью заливают цементным раствором.

В отдельных случаях при малой глубине скважины можно бурить ее при помощи только одной колонны обсадных труб.

Над скважиной обычно сооружают небольшую насосную станцию, в которой устанавливают насосы. Иногда над трубчатым колодцем устраивают кирпичную, бетонную или железобетонную шахту, а вокруг нее делают глиняный замок для предохранения от загрязнений. Входят в шахту через люк (рис. 7).

Рис. 8. Типы фильтров:

а — дырчатый; б — проволочный; в — сетчатый; г—каркасно-стержневой; д—гравийный; е — щелевой; 1 — замок; 2 — надфильтровая часть; 3 — рабочая часть; 4 — отстойник; б— пробка; 6 — дырчатый каркас; 7 — опорная проволока; 8 — проволочная обмотка; 9 — сетка; 10 — песчано-гравийная обсыпка; 11 —металлические стержни; 12 — опорные фланцы

Фильтры применяют различных типов: дырчатые, проволочные сетчатые, каркасно-стержневые, щелевые и гравийные. Фильтр (рис. 8, а) состоит из трех основных частей: верхней с замком 1, надфильтровой части трубы 2, рабочей части 3 и отстойника 4, закрываемого снизу пробкой 5. Длину верхней части фильтра в среднем принимают не менее 3 м. Эта часть должна входить в обсадную трубу не менее чем на 1—2 м. Полезная высота или рабочая длина фильтра должна быть на 0,5—1,0 м меньше высоты водоносного пласта. Для изготовления "фильтров можно применять нержавеющую сталь, пластмассы и другие материалы.

Дырчатый фильтр (рис. 8, а) состоит из труб с круглыми отверстиями диаметром 5—25 мм, просверленными в шахматном порядке на расстоянии 10—50 мм друг от друга, или с вертикальными прорезями. Отношение общей площади отверстий к боковой поверхности фильтра называют скважностью каркаса, которая для дырчатых фильтров должна составлять 20—25%.

Проволочный фильтр (рис. 8, б) устраивают на каркасе из дырчатой трубы 6, при этом на трубу и опорную проволоку 7 навивают спирально обмотку 8 из нержавеющей проволоки толщиной 2—3 мм с прорезями между витками от 0,5 до5лш в зависимости от крупности зерен водоносного пласта.

Сетчатый фильтр (рис. 8, в) устраивают также на каркасе из дырчатой трубы 6. На каркас напаивают спиральную проволоку 7 из нержавеющей стали, а к проволоке прикрепляют сетку 9 из тонкой проволоки латунной или из нержавеющей стали.

Проволочные и сетчатые фильтры быстро подвергаются коррозии, и их приходится заменять новыми. Однако такие фильтры еще широко применяются ввиду простоты изготовления.

Каркасно-стержневой фильтр (рис. 8, г) устраивают не из труб, а из стальных стержней 11, закрепленных в опорных поясах 12. На каркас наматывают по спирали проволоку (1,5—2 мм) из нержавеющей стали 7 с расстоянием между витками от 0,5 от 5 мм. Каркас изготовляют в виде звеньев длиной до 3 м, соединяемых между собой патрубками. С применением такого рода каркасов расход металла уменьшается на 30—40%, а скважность каркаса увеличивается до 60%.

Гравийный фильтр (рис. 8, д) устраивают на каркасе из дырчатой трубы 6. На каркас напаивают проволоку 7 , а к проволоке прикрепляют сетку 9. Пространство между сетками заполняют песчано-гравийной обсыпкой. Применяют его при мелких песках водоносного горизонта с крупностью частиц 0,1—0,25 мм. Гравийные фильтры могут быть клееными и керамиковыми.

Щелевые фильтры могут быть сделаны из пластмассы (рис. 8, ё), нержавеющей стали. Скважность фильтров из пластмассы достигает 25—30%; они устойчивы против коррозии.

Рис. 9. Схема горизонтальных водосборов:

А — Сборные трубы; Б —водосборный колодец; Г — смотровые колодцы

Горизонтальные водосборы применяют при неглубоком (до 5— 8 м) залегании водоносного горизонта и небольшой его мощности (до 2—3 м), а также в тех случаях, когда требуется захватить подземный поток на возможно большей ширине.

Рис. 10. Горизонтальные водосборы:

1—кладка из рваного камня или щебня; г —гравий; 3 — крупнозернистый песок; 4 — экран из мягкой глины; 5— засыпка местным грунтом; в — трубка керамическая, железобетонная или асбестоцементная с отверстиями; 7 — камни; 8 — отверстия для притоков воды; 9 — бетонная плита с лотком; 10 — каменная плита

Трубы следует укладывать перпендикулярно направлению движения подземного потока с уклоном не менее 0,001 к сборному колодцу.

Можно устраивать водосборы из труб небольшого диаметра или галерей простейшего типа (рис. 10) в виде сложенных насухо камней, обсыпанных гравием.

Для приема воды в стенках труб устраивают круглые отверстия диаметром 8 мм или щели размером 10 х 100 мм. Керамические и бетонные трубы малого диаметра применяют без отверстий в их стенках, но укладывают их без заделки стыков, через которые и поступает вода.

Крупные горизонтальные водосборы выполняют из железобетонных труб яйцевидного сечения с круглыми или щелевыми отверстиями с обеих сторон. Иногда устраивают проходные водосборные галереи. Горизонтальный водосбор должен быть обсыпан сверху и с боков слоями гравия с увеличивающейся к водосбору крупностью.

Шахтные колодцы устраивают при относительно неглубоком залегании водоносной породы верхнего безнапорного горизонта и небольшой мощности водоносного слоя (5—10 м). Такие колодцы используют для индивидуального водоснабжения в сельских и дачных поселках.

Рис. 11. Схема шахтного водосбора:

; — сифонный водосбор; 2 — сборный колодец; $ — всасывающая труба; 4 — насосная станция

Рис. 12. Сооружение для приема восходящего ключа

Колодец представляет собой шахту из кирпича, бетона, железобетона, бутового камня или дерева. В дне колодца сооружают фильтр из крупнозернистого материала, насыпанного слоями с постепенным увеличением крупности зерен снизу вверх. Верхний слой целесообразно укладывать из гальки размером 50—100 мм. Бетонные и железобетонные колодцы небольшого диаметра можно монтировать из колец.

Для получения больших количеств воды устраивают не один, а несколько шахтных колодцев, располагаемых в ряд перпендикулярно направлению движения грунтового потока.

В таких водосборных системах прием воды производится насосами из одного сборного колодца, соединенного с остальными колодцами самотечными или сифонными линиями (рис. 11).

Каптаж ключей. Подземную родниковую воду, выходящую на поверхность, забирают посредством так называемых каптажей. Под каптажем ключа понимается обделка выхода воды с целью использования ее. Выход напорной воды называют восходящим ключом, безнапорной— нисходящим.

Вода восходящих ключей принимается через дно каптажного сооружения, как показано на рис. 12. Здесь ключ выходит из песков и поэтому на дне его сделана засыпка только из гравия и гальки. Для поддержания постоянного рабочего уровня предусмотрена переливная труба, сбрасывающая воду, как только уровень поднимается выше установленного.

Рис. 13. Сооружение для приема

нисходящего ключа: 1 — смотровая камера; 2— шток для регулирования спуска воды; 3 — приемный клапан; 4 — переливная труба; 5—грязевая труба; 6 — всасывающая труба

На рис. 13 показано каптажное сооружение нисходящего ключа; в стене имеются отверстия, куда поступает вода из водоносного, пласта.

Каптажи выполняют из кирпича, бетона, железобетона и местного камня. При устройстве каптажей необходимо предусмотреть мероприятия, препятствующие проникновению в них загрязненной поверхностной воды.

§ 8. Поверхностные воды и водоприемные сооружения для забора поверхностных вод - (Все иображения)

К поверхностным водам относят реки, озера, водохранилища и моря.

Основным фактором, влияющим на выбор места водозаборного сооружения для хозяйственно-питьевых целей, является санитарное состояние местности, в частности возможность организации зоны санитарной охраны. Поэтому при выборе источником водоснабжения реки водозаборные сооружения следует располагать по течению реки обязательно выше населенных пунктов и промышленных объектов, которые могут загрязнять их. Учитывая это, иногда приходится водозаборные сооружения относить на значительные расстояния от населенного пункта.

Местоположение водозаборных сооружений выбирают на основе детальных исследований, которыми устанавливают устойчивость русла на выбранном участке и выше его, гидрологические и гидрометрические показатели водоема, режим расходов и горизонтов, ледовые режимы и геологическую характеристику участка.

Водоприемные сооружения следует располагать на участке реки с устойчивым руслом и с достаточными для забора воды постоянными глубинами.

Благоприятный гидравлический режим речного потока чаще всего бывает у вогнутых берегов. Такие берега значительно меньше заносятся песком, который оказывает отрицательное влияние на работу водозаборных сооружений.

Неблагоприятные условия эксплуатации водозаборных сооружений создаются на выгнутых участках берега, перекатах, на реках с изменяющимся руслом, с перемещающимися песчаными островами. Если же необходимо располагать сооружения в таких местах, то должны быть приняты меры к закреплению островов.

Нельзя располагать водозаборные сооружения на берегах, где могут возникнуть оползни.

Существенным фактором в выборе местоположения водозабора является также образование в реке подводного льда и шуги*, которые могут закупорить решетки приемных окон водоприемных сооружений. Во избежание этого следует предусматривать мероприятия, предохраняющие водоприемные сооружения от вредного воздействия шуги и подводного льда.

В зависимости от глубины реки, величины колебания уровней воды и строения грунтов берега выбирают различные конструктивные формы водозаборных сооружений.

По месту расположения водоприемные сооружения подразделяют на береговые, русловые, комбинированные и ковшовые. Первые три типа сооружений могут быть раздельного и совмещенного типа с насосной станцией. Временные водоприемники применяют трех типов: эстакадные, катучие и плавучие.

Береговые водоприемники устраивают двух основных типов: раздельные или совмещенные с насосными станциями. Их сооружают на реках с достаточной глубиной воды у берега.

При прочных скальных или плотных глинистых грунтах, когда исключена возможность неодинаковой осадки отдельных частей всего сооружения, водоприемник сооружают вместе с насосной станцией (совмещенные).

Береговой водоприемник раздельного типа (рис. 14) представляет собой колодец, разделенный на секции для обеспечения бесперебойного приема воды в случае ремонта. Колодец сооружают непосредственно у берега. Вода из источника поступает в колодец через приемные окна, которые перекрываются решетками с вертикально расположенными металлическими стержнями диаметром 6—10 мм с расстоянием в свету 30—100 мм. Приемные окна располагают на разных уровнях, с тем чтобы забирать более чистую воду в разные периоды года.

Размеры приемных окон и их число определяют по расчетному количеству забираемой воды и расчетной входной скорости. Скорости движения воды через окна в водоприемниках берегового типа принимают 0,4—1,0 м/сек, а в окнах затопленных оголовков, удаленных от берега, —0,2—0,6 м/сек; при заборе из шугоносных рек и каналов — 0,2—0,6 м/сек.

Чтобы очищать решетки, их делают съемными и устанавливают в направляющих из швеллеров. Внутри колодца монтируют сетки (с отверстиями в 4—5 мм) для задержания из воды крупных взвешенных частиц.

Высота водоприемника должна быть такой, чтобы площадка управления затворами была не менее чем на 0,5 м выше самого высокого горизонта воды. Осадок удаляют из водоприемника при помощи эжектора, устанавливаемого в нижней части водоприемника.

Из колодца вода по всасывающим трубам забирается насосами и подается по назначению.

Береговой водоприемник, совмещенный с насосной станцией, отличается компактностью.

Рис.14. Тип раздельного водоприемника;

1 — плоские сетки; 2 — водоприемник; S— всасывающие трубы; 4 •— электронасосы; 5 — насосная станция первого подъема

Рис. 15. Тип водоприемника, совмещенного с насосной станцией:

1 — водоприемное отделение; 2 — насосное помещение; S — плоские сетки; 4 — горизонтальный центробежный насос; 5 — вертикальный центробежный насос

На рис. 15, а и б показаны типы водоприемников, оборудованных горизонтальными насосами, а на рис. 15, в — вертикальными насосами. В последнем" случае вода поступает в подвальную часть насосного отделения, имеющую перекрытие, на котором размещают насосы. Это перекрытие должно быть водонепроницаемо и рассчитано на давление воды снизу при самом высоком горизонте воды в реке. В приемнике (рис. 15, б) насосы устанавливают ниже уровня воды в реке, т. е. они всегда залиты водой, и в этом случае нет надобности в вакуум-насосе для пуска насосов.

Водоприемники русловые (трубчатые) с самотечными трубами применяют для забора воды из рек с пологими

берегами, когда требуемые для забора воды глубины реки находятся на некотором расстоянии от берега.

Рис. 16. Тип водоприемника с самотечными линиями: а — без окон в береговом колодце: б — с окнами

На рис. 16 изображена схема руслового водоприемника. Вода из реки поступает в оголовок 1, из которого по трубам 2 самотеком направляется в береговой колодец 3, а из него посредством всасывающих труб 4 забирается насосами 5.

Дно колодца заглубляют не меньше чем на 0,5 м ниже самотечной трубы. Число самотечных труб принимают не менее двух в расчете на аварийный случай и для промывки.

Скорость движения воды в трубах принимают не менее 0,7 м/сек. Для уменьшения количества взвешенных веществ, захватываемых потоком воды, самотечные трубы заканчиваются воронками с раструбами, повернутыми вниз по течению, а иногда направленными вверх.

Минимальный слой воды над оголовком при ледоставе принимают не менее 0,2 м, а при самом низком горизонте воды без льда— 0,3 ж. Низ самотечных или всасывающих труб в подводной части устанавливают на уровне не менее 0,5 м от дна реки.

Рис. 17. Ряжевый оголовок

На рис. 17 показан ряжевый оголовок, а на рис. 18 — оголовок в виде бетонного массива обтекаемой формы, заключенный в металлический кожух. При наличии легко размываемых грунтов в основании оголовка необходимо предусмотреть крепление дна реки вокруг последнего тяжелыми фашинами, фашинными тюфяками или каменной наброской.

Ковшовые водоприемники для забора больших количеств воды применяют для борьбы с шугой, подводным льдом и с целью уменьшения количества захватываемых из реки наносов. Ковши представляют собой каналы, отделяемые от основного русла дамбами. Вода в ковшах движется со значительно меньшими скоростями порядка 0,05—0,10 м/сек, что и является причиной попадания в ковш лишь незначительного количества шуги и меньшего захвата из воды наносов.

Периодически ковши необходимо очищать от осадка.

Рис. 18. Бетонный оголовок с металлическим кожухом

Схема устройства ковшовых водозаборов в плане показана со входом воды в него против течения (рис. 19, а) . Ковши со входом по течению (рис. 19, б) питаются в основном поверхностными струями. Такие ковши применяют в реках, имеющих большое количество взвешенных веществ, но мало шугоносных.

Применяют также ковши с двумя входами, т. е. двойного питания (рис. 19, в).

Водоприемники из водохранилищ и озер сооружают, учитывая ряд специфических факторов, из которых главные — цветение, зарастание водяной растительностью и заиливание.

Рис. 19. Схемы ковшовых водоприемников: 1 — водоразборное сооружение; 2 — дамба

В большинстве случаев для забора воды применяют береговой тип совмещенных или раздельных водозаборов. Однако не исключается возможность устройства сооружений и руслового (трубчатого) типа. Необходимо предусмотреть прием воды с нескольких уровней, чтобы иметь возможность забирать воду наиболее чистую. Для этого концы приемных труб делают подъемными (рис. 20, а) или с поплавками (рис. 20, б).

Рис. 20. Водоприемники с поплавками на приемных трубах

В водозаборных сооружениях автоматически контролируется и сигнализируется на диспетчерский пункт образование шуги, необходимость электрообогрева или подачи теплой воды, предельно допустимый перепад уровней на водоочистных сетках и решетках, характеризующий степень их засорения.