16. Водообеспечение. Типы водозаборных сооружений

16.1. Понятие о водообеспечении

История водообеспечения насчитывает несколько тысячелетий. Ещё в Древнем Египте для получения подземных вод строились весьма глубокие колодцы, оборудованные простейшими механизмами для подъёма воды, использовались гончарные, деревянные и даже металлические (медные и свинцовые) трубы. В античном Риме имелись уже довольно крупные централизованные системы водообеспечения: сохранились акведуки, служившие для перехода самотёчных водопроводных каналов через овраги и долины.

При раскопках в Новгороде был обнаружен водопровод из деревянных труб, время постройки которого относится к концу XI – началу XII вв. Имеются сведения о самотёчном водопроводе из гончарных труб, построенном в Грузии в XIII в. В XV в. был сооружен родниковый водопровод для Московского Кремля. В первой половине XVIII в. были построены водопроводные сооружения в Петербурге, Петергофе, Царском Селе.

Водообеспечение, как совокупность мероприятий по обеспечению водой населения, промышленных предприятий, транспорта и прочих потребителей, выросло в самостоятельную отрасль промышленности.

Приборы и устройства, обеспечивающие здания и сооружения водой, стали частью сложных систем, требующих научного подхода при проектировании, создании и эксплуатации.

Выбор типа водозаборных сооружений и схемы их размещения зависит от глубины залегания водоносного пласта, его мощности и водообильности, условий залегания, геологических и гидрологических условий. При проектировании новых и расширении существующих водозаборов должны учитываться условия взаимодействия их с существующими и проектируемыми водозаборами на соседних участках, а также их влияние на окружающую природную среду (поверхностный сток, растительность и др.). Сооружения, применяемые для захвата подземных вод, подразделяются на следующие группы: скважины, шахтные колодцы, горизонтальные водозаборы, лучевые водозаборы, каптаж источников.

Водозаборные скважины и шахтные колодцы широко применяют при эксплуатации как безнапорных, так и напорных подземных вод. Шахтные колодцы используют чаще при небольших объемах потребления и глубине залегания подземных вод до 20–30 м.  Эффективное использование водозаборных скважин возможно при глубине подошвы водоносного слоя более 8–10 м и при минимальной его мощности 1–2 м.  Эффективность их применения возрастает с глубиной залегания вод: при этажном залегании водоносных горизонтов, когда один  или несколько из них являются источниками водоснабжения, скважины становятся незаменимыми. Горизонтальные водозаборы могут применяться при неглубоком залегании водоносного пласта небольшой мощности. Зачастую их использование позволяет  добиться более высокого эффекта в заборе воды, чем использование вертикальных водозаборов. Горизонтальные водозаборы в виде дренажных труб и галерей, применяемые для захвата грунтовых вод, укладывают в вырытые канавы и располагают на глубине не более 5–8 м. Горизонтальные лучевые водозаборы пробуривают из центральной шахты – камеры и чаще, применяют для захвата грунтовых вод, а в последнее время – и для захвата напорных вод на глубине 20–30 м.  Каптажные сооружения предназначены для приема воды из восходящих и нисходящих источников (ключей, родников). В зависимости от условий выхода на поверхность земли из водоносного горизонта каптажи могут иметь различную конструкцию: в виде дренажных труб со сборным колодцем и камерой, одной каптажной камеры, а иногда в виде шахты с отводной трубой.

Требования, предъявляемые к водозаборам систем  водоснабжения:

1) Водозаборные сооружения должны обеспечивать подачу воды  потребителю в необходимом объеме и требуемого качества. Бесперебойность подачи воды при выбранной обеспеченности должна быть гарантирована при самых неблагоприятных  возможных сочетаниях гидрологических, технологических и других условий.

2) Водозаборные сооружения должны: обеспечивать забор из водоисточника и подачу ее потребителю; защищать систему водоснабжения от попадания в нее сора, водорослей, планктона, биологических обрастателей, наносов, льда и т. п.; защищать молодь  рыб от проникновения в водозаборные сооружения.

3) Водозаборные сооружения хозяйственно-питьевого назначения должны удовлетворять санитарным требованиям. В местах  расположения этих сооружений организовывают  зоны санитарной охраны.

4) Водозаборные сооружения должны быть прочными, долговечными, устойчивыми, простыми в строительстве удобными в эксплуатации и экономичными.

При выборе источника централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, прежде всего, рассматривают подземные воды, залегающие в

горных породах верхнего слоя земной коры. Вначале изучают возможность использования межпластовых напорных вод, затем межпластовых безнапорных, далее трещинно-карстовых и грунтовых вод.