1. Береговые водозаборы. Проверка устойчивости на опрокидывание. Береговой тип водозаборов малой производительности при неблагоприятных геологических условиях у берега сооружают с раздельной компоновкой. При этом водоприемник соединяют самотечными линиями с водоприемным и всасывающем отделениями, а насосная станция может располагаться отдельно или вместе с ними. Водозаборы средней и большой производительности при благоприятных геологических условиях и колебаниях уровней воды до 5 метров устраивают совмещенного типа.

Совмещенный водозабор берегового типа представляет собой железобетонный колодец, передняя стенка которого выдвинута в русло. Вода поступает через окна в ней, которые оборудуют сороудерживающими решетками для задержания плавающего мусора и крупной рыбы. Водоприемное отделение и всасывающее разделены стенкой, в окнах которой устанавливают сетки для задержания рыбной молоди и мелкого сора. Над водоприемником устраивают павильон для очистки решеток и сеток, управления ими. С целью повышения надежности колодец разделяют на секции. Форма колодца в плане может быть круглой овальной или прямоугольной. Насосы могут быть горизонтальными, вертикальными или погружными. При этом отметка оси горизонтального насоса определяется найнизшим уровнем воды в источнике и допустимой высотой всасывания насоса. В водозаборах первой категории надежности обычно горизонтальные насосы устанавливают под залив, что облегчает запуск в работу насосных агрегатов. Рыбозащитные сооружения устраивают в виде элементов водоприемника или специального устройства на водоподводящем канале. Это рыбозаградительные сетки, кассеты и пр. На затопленных водоприемниках, где меженная скорость в три раза превосходит скорость втекания воды в водоприемные отверстия, рыбозащитные мероприятия не предусматриваются. На период ската рыбной молоди решетки заменяют на сетки с малыми ячейками, которые периодически промывают обратным током воды. Проверка на опрокидывание производится по формуле где (x) и (y) плечи моментов сил, действующих на оголовок;

опрокидывающие силы F и P определяются как сила давления грунта – F и архимедова сила взвешивающего давления воды P. Устойчивость работы водозаборов может быть нарушена в результате подмыва, переработки берегов. Поэтому они должны располагаться на удалении от уреза воды, а водоприемные оголовки следует выносить на глубины вне зоны прибойных явлений. Кроме креплений самих берегов для повышения их устойчивости сооружают защитные дамбы на основе изучения береговых течений, направлений ветров и т.д.

2.Горизонтальные водозаборы. Горизонтальные водозаборы, точнее водосборы, используют для отбора воды из безнапорных пластов глубиной до 10 метров и их небольшой мощности. Располагают их перпендикулярно потоку подземных вод. Подразделяются они на три группы:- траншейные с каменно-щебеночным дренажем;- трубчатые;- водосборные галереи (штольни).Могут быть и комбинированные – галереи со скважинами – усилителями. Горизонтальные водосборы – это обычно система горизонтальных водоприемных устройств в виде заполненных фильтрующим материалом траншей, трубчатых дрен или водосборных галерей, объединенных водосборным колодцем. Вода из пласта через водоприемные отверстия поступает в колодец самотеком, а оттуда насосами перекачивается потребителю. Каменно-щебеночные водозаборы рекомендуется применять при глубине уровней воды до 3…4 метров для временного и нецентрализованного водоснабжения. Для этого в траншее устраивают каменно-щебеночную призму с двуслойным обратным фильтром. Траншея должна иметь уклон 0,01…0,05 в сторону водосборного колодца. Трубчатые горизонтальные водосборы устраивают из керамических, пластмассовых или железобетонных труб диаметром более 150 мм с круглыми или щелевыми отверстиями. Скорость воды в них должна быть незаиляющей. Поэтому рекомендуют укладывать их с уклоном 0,001…0,007. Водосборные галереи применяют для централизованных систем водоснабжения. При глубине заложения до 8 метров их устраивают открытым способом, а при большей – подземным (тоннельным). Такие галереи называются штольнями. В стенках галерей устраивают водоприемные окна, а на дне – лоток для отвода воды в сборный колодец. Выполняют галереи из сборного железобетона на бетонном основании для предотвращения осадки. Для наблюдения за работой горизонтальных водосборов, их вентиляции, профилактической прочистки и ремонта устраивают смотровые колодцы, которые располагают:- на трубчатых водозаборах диаметром 150…500 мм через 50 метров; - то же, диаметром более 500 мм – через 75 метров; - на галерейных водозаборах – через 100…150 метров. Кроме того. колодцы устанавливают в местах изменения направления водоприемной части в плане или в качестве перепада. Колодцы выполняют диаметром не менее одного метра с выходом над поверхностью земли не менее 0,2 метра. делают отмостку шириной не менее одного метра и глиняный замок. В колодцах устанавливают вентиляционные трубы высотой более двух метров над землей. Насосные станции обычно совмещают с водосборным колодцем.Расчет водосборных колодцев производится для условий установившейся фильтрации. При этом следует определять : - приток воды к водозабору; - длину горизонтального водозабора, обеспечивающую требуемый расход; - диаметр труб, галерей и т.п. При одностороннем притоке воды к совершенной водосборной дрене или галерее из безнапорного пласта расположенной перпендикулярно потоку и перехватывающей его, расход определяют по формуле

где k – коэффициент фильтрации пласта;l - длина галереи или дрены; H - мощность пласта; h - слой воды в галерее; R - радиус кривой депрессии. При двустороннем притоке расход удваивают.

Лучевые водозаборы применяют для получения воды из более глубоких водоносных пластов, чем горизонтальные водозаборы. Они эффективны для забора воды из водоносных пластов под реками, водоемами. Они представляют собой систему горизонтальных дрен, сходящихся к водосборному шахтному колодцу. Вода из пласта поступает в колодец самотеком, а оттуда откачивается насосом. Дрены устраивают диаметром 60…250 мм и длиной 80 метров и более. При длине лучей до 20 метров угол между ними обычно не более 20⁰. Благодаря лучевой схеме расположения дрен область действия водозабора охватывает значительную часть водоносного пласта, в результате его производительность в 2…3 раза превосходит шахтный колодец. В процессе эксплуатации дебит лучевого водозабора снижается из-за взаимного влияния дрен, кольматации фильтров и ложа водоема, под которым они уложены. При наличии нескольких водоносных пластов лучевые водозаборы могут быть многоярусными из-за расположения дрен на разных отметках. Сооружают лучевые дрены продавливанием изнутри колодца или бурением под наклоном. Если дрены длинные, то вначале продавливают обсадные трубы, а затем бурят и вводят дренажные трубы, а обсадные демонтируют. Технология сооружения лучевых водозаборов непрерывно совершенствуется. Увеличивается длина дрен, снижаются затраты на их устройство. Приток воды к лучевому водозабору определяют по формуле: Q = 2πkmS(1/Ф_б + 1/Ф_р), где; m – средняя мощность потока используемого пласта.

3.Гидрогеологические расчеты при проектировании водозаборов подземных вод. Опред. запасов. Задачей гидрогеологических расчетов при заборе подземных вод аналогично гидрологических расчетов при заборе поверхностных вод является в первую очередь оценка возможностей источника, т.е. сколько без существенного ущерба для окружающей среды или других пользователей можно забрать воды для системы водоснабжения. Подземные воды забирают из водоносных пластов или комплексов. При этом под водоносным пластом понимается ограниченная область геологических образований, представленная обводненными пористыми ил трещиноватыми породами. Водоносный комплекс – это система гидравлически связанных водоносных пластов данной области гидрогеологических образований Водоносные пласты характеризуются формой и размером в плане, мощностью пласта, физическими параметрами водовмещающих пород, запасами находящейся в них воды и т.п. Одной из важнейших количественных характеристик пласта является запас (ресурс) воды в нем. Различают естественные статические и динамические запасы воды подземных источников водоснабжения. Статические запасы – это объем воды, накопившейся в порах пласта, динамические запасы – это расход грунтового потока в естественном состоянии пласта. Для полной оценки ресурсов пласта введено понятие эксплуатационных запасов воды. Это средний за расчетный период расход воды Q_э, получаемой из пласта с помощью водозаборных сооружений:

где Q_{ст -} расход воды, получаемой из пласта, при сработке его статических запасов V_ст за расчетное время Т; Q_дин – динамические запасы воды в пласте; Q_доп – дополнительный расход воды, обусловленный изменением граничных условий пласта при его эксплуатации. Динамические запасы воды в пласте в зависимости от типа и особенностей питания пласта можно определять по выражению Q_дин = kmbJ, где k – коэффициент фильтрации пласта; m – мощность пласта;b - ширина пласта;J - гидравлический уклон подземного потока. При длительной эксплуатации пласта с относительно постоянным водоотбором эксплуатационные запасы (ресурсы) воды необходимо принимать не выше естественных динамических. Дальнейшие гидрогеологические расчеты сводятся к: - определению дебита скважин и понижения уровней подземных вод (УПВ) в процессе эксплуатации водозабора; - оценке влияния планируемого водозабора на существующие или намечаемые к строительству; - определению размеров второго и третьего поясов ЗСО водозабора.

При этом принимается дебит, соответствующий проектируемому водопотреблению или устанавливается максимальный дебит, который может быть получен на рассматриваемом участке водоносного пласта или на всей площади его распространения. В обоих случаях должны устанавливаться: - размеры водозаборного сооружения; - количество, расположение и дебиты скважин при заданном времени эксплуатации и максимально допустимых понижениях уровня воды. Во всех вариантах расположения водозаборного сооружения (ВЗС) расчетные понижения следует сопоставлять с допустимыми. При расчетном понижении большем допустимого проектируемый дебит не может быть обеспечен. Следует увеличить количество скважин и распределить их на большей площади. При расчетном понижении меньшем допустимого может быть увеличен дебит или сокращено количество эксплуатируемых скважин.

4.Каптаж родников. Родники (ключи) являются естественными выходами подземных вод на поверхность земли и широко используются для питьевого водоснабжения. Их подразделяют на восходящие и нисходящие. Восходящие родники образуются при проникновении в поверхностные слои грунта напорных вод из нижележащих пластов в результате размыва покрывающих их водонепроницаемых пород. Нисходящие родники образуются в результате выклинивания на поверхность безнапорных водоносых пластов, покоящихся на водоупоре. Каптаж родников – это его вскрытие и инженерное оборудование, обеспечивающее поступление воды в водосборное сооружение и предохраняющее воду от поверхностного загрязнения. Восходящие родники каптируют путем устройства резервуара или шахты над местом наиболее интенсивного выхода воды. Если коренные породы, через которые поступает родниковая вода, покрыты слоем рыхлого грунта, то его удаляют, поверхность коренных трещиноватых расчищают, и, если наблюдается вынос частиц грунта, то устраивают обратный фильтр. При каптаже нисходящих родников водоприемные камеры устраивают с отверстиями в стене, в местах наиболее интенсивного выклинивания родниковой воды. Иногда устраивают сооружения в виде перемычек, подпорных стенок и т.п. перпендикулярно основному направлению движения воды для ее более полного перехвата. Вдоль этих стенок укладывают горизонтально водосборные трубы подобно дренажным, собирающие воду и отводящие ее в сборный резервуар. Каптажную камеру разделяют переливной стенкой на два отделения: отстойное водозаборное. Каптажные камеры должны оборудованы переливами, спускными трубами диаметром не менее 100 мм и вентиляционными трубами. Они должны быть защищены от поверхностных загрязнений, промерзания и затопления поверхностными водами.

5.Опред. радиуса влияния скважин. Радиус влияния (скважины или колодца) - наибольший радиус депрессионной воронки, т.е. депрессионной поверхности потока в случае притока к круглому одиночному стоку. для неограниченного пласта при постоянном дебите

где а - коэффициент пьезопроводности пласта;

t - расчетное время эксплуатации скважины, сут (25 лет).

м – коэф водоотдачи.

Однако большинство используемых водоносных пластов имеют площадное питание за счет инфильтрации осадков или перетока из соседних пластов. Радиус влияния в таких случаях быстро стабилизируется, достигнув определенного предела и для предварительных расчетов принимают его значения в зависимости от крупности частиц водоносного пласта. Радиус влияния для ограниченных пластов без площадного питания равен расстоянию от скважины до границ пласта. На практике радиус влияния определяется с помощью наблюдательных скважин.

6.Режим деятельности в зоне сан. охраны. В первом поясе ЗСО поверхностного источника запрещается: - все виды строительства, не имеющего отношения к системе водоснабжения; - размещение жилых и хозяйственно-бытовых зданий, проживание людей; - спуск любых сточных вод, в т.ч. и водного транспорта;- купание, стирка белья, водопой и выпас скота и другие виды водопользования, отрицательно влияющие на качество воды;- применение ядохимикатов и удобрений;- посадка высокоствольных деревьев. Допускается проведение санитарных и уходных рубок леса. В пределах второго пояса ЗСО поверхностного источника надлежит:- обозначать границы пояса на пересечениях дорог и пешеходных троп столбами со специальными знаками; - выявлять объекты, загрязняющие источники питьевого водоснабжения и разрабатывать водоохранные мероприятия. Во втором поясе ЗСО поверхностного источника запрещаются:- рубки леса главного пользования и реконструкции;- размещение складов горюче-смазочных материалов (ГСМ), ядохимикатов и минеральных удобрений, накопителей промышленных стоков, шламохранилищ и других химических загрязнителей источников;- размещение стойбищ и выпас скота;- применение ядохимикатов. Допускается во втором поясе ЗСО поверхностного источника:- добыча песка, гравия, проведение дноуглубительных работ по согласованию;- использование разрешенных химических методов борьбы с эвтрофикацией водоемов;- применение удобрений на расстоянии не менее 500 метров от водозабора в количествах, не ухудшающих качество воды; - купание, туризм, водный спорт и рыбная ловля в установленных местах. В пределах третьего пояса ЗСО запрещается отведение в сторону водзабора сточных вод. Не отвечающих требованиям СанП и Н.Допускается в третьем поясе то же, что и во втором. В ЦНИИКиВРе разработано «Положение о водоохранных зонах иприбрежных полосах больших и средних рек», согласно которому ширина водоохранных зон больших и средних рек колеблется от 0,2 до 16 км, а прибрежных полос устанавливается 200 метров.

Вопрос 7 = 49 Категории(классификация) запасов подземных вод

8.Временные водозаборы устраивают с насосами, перемещаемыми вместе с колебаниями уровней воды.. Фуникулерный тип предусматривает перемещение насосов перпендикулярно урезу воды с помощью тросов, а напорную линию размещают параллельно перемещению насосов. На напорной лини имеются патрубки, которым подключают насосы на каждой стоянке. Для временных водозаборов могут использоваться и передвижные насосные станции (СНП) с приводом насосов от дизельных двигателей. Подвижные смонтированы на салазках и тележках позволяющих в зависимости от уровней воды перемещать на заранее подготовленные площадки. Плавучие смонтированы на понтоне и удерживаются в створе с помощью якорей. В/заб следует дублировать для работы одного при перемещении другого. В состав плавучего водозабора входит: пантон, рыбозащ уст-во, электротехнич оборудов, нитки напорного водовода, соединительные мостики. Проектируются без постоянного обслуживающего персонала: автоматические, дистанционные.

9.Проектирование НС-1 подъёма. Насосные станции первого подъема предназначены для подачи воды из источника водоснабжения на очистные сооружения или непосредственно в сеть, если очистка воды не требуется. Насосные станции первого подъёма обычно устраиваются заглубленные. Подземную часть здания НС – I возводят из железобетона и тщательно изолируют от подземных вод. В плане здание может быть прямоугольного или круглого очертания. Как правило на НС – I часто устанавливаются два рабочих агрегата и один или два резервных. Требования к резервному оборудованию бесперебойности работы станции в целом зависит от её начертания. Как правило, в НС – I устраиваются отдельные всасывающие линии для каждого насоса. Коллекторы и узлы переключения напорных трубопроводов монтируют в отдельных камерах, примыкающих к НС или расположенных в непосредственной близости от неё. В этих же камерах располагают задвижки и обратные клапаны, предохраняющие машинный зал от затопления в случае аварии на трубопроводах в пределах насосной станции. Все трубопроводы как в пределах НС, так и вне её защищают от наружной коррозии соответствующей изоляцией. Для удаления воды, проникшей в здание через неплотности стен и днища станции, а также выливающейся из внутренних трубопроводов при ремонте оборудования, в машинном зале НС устанавливают дренажные насосы.

Кроме основного помещения – машинного зала, в здании предусматривают вспомогательные и бытовые помещения. К вспомогательным помещениям относятся: помещения распределительных установок и мастерских и т.д.

10.Сифонные водоводы. Конст. и расчёт. Широкая высокозатопляемая пойма, тяжелые условия про­кладки самотечных линий. Состав сооружения: русловой водоприемный оголовок, сифонные ли­нии, береговой сеточный колодец, насосная стан­ция, камера измеритель­ных приборов. Сифонные водоводы допускается применять в водозаборах II и III категории. Эти водоводы обычно выполняются из стальных труб, количество их принимается не менее двух. Диаметр водоводов определяется по расходу при нормальном режиме работы во­дозабора и по скорости движения воды в них 0,7-1,2 м/с.

Наибольшая величина вакуума должна создаваться в верхней точке сифона, в ко­торой устанавливается воздухосборник, соединенный с вакуум-насосом. Допускаемая высота сифона, равная разности отметок его верхней точки и УНВ, определяется при аварийном режиме по формуле: Нс=Р_вак/ρg-h_в, Рвак - допускаемый вакуум в высшей точке сифона, принимается 0,6-0,7 МПа; h_в - потери напора в восходящей вет­ви сифона, м. Общая потеря напора в сифонном водоводе и водоприемнике складываются из потерь по длине, местных и в решётке. Определение производится для условий нормального и аварийного режима рабо­ты водозабора.

Скважина. Сифонные сборные водоводы обычно применяются на водозаборах с уровнями подземных вод, залегающими на глубинах до 5-8 м. Движение воды от водозаборных сооружений до сборной емкости в сифонных сборных водоводах обеспечивается за счет разницы уровней, на которые воздействует атмосферное давление в начальной и конечной точках сифоне. Расчет сифонного сборного водовода сводится к определению по соответствующим расчетным таблицам и формулам потерь напора на входе, по дли­не, в фасонных частях и арматуре. Для уменьшения потерь напора принимают скорость движения воды в сифоне не более 0,5-0,7 м/с. По результатам расчета на продольном профиле водовода вычерчивают пьезометрическую линию и проверяют, не превосхо­дит ли вакуум в наиболее высоких точках сифона допускаемого, т.е. 7-8 м. Разность уровней воды в сборной емкости и в наиболее удаленном водозаборе определяет действующий напор в сифоне: Нсиф=V²/2g+∑h_W, где V - скорость движения воды в сечении, м/с; ∑h_W - сумма потерь напора по длине сифона и в местных сопротивле­ниях. Сифонный сборный водовод прокладывается с уклоном в сторону сборной емко­сти, равным 0,001.Для обеспечения устойчивой работы сифонного сборного водовода назначается минимально возможное понижение уровня воды в сборной емкости: Н_ш = 1-1,5 м из условия, что расчетная продолжительность работы насоса при аварии в сифоне долж­на быть не менее 10 минут. Для удаления воздуха из сифонного сборного водовода применяются различные устройства. Наиболее надежным является устройство в наиболее высокой точке сифонного сборного водовода вакуумного котла, к кото­рому подключен вакуум-насос. Общее количество выделяющегося воздуха или других газов, которые необходимо удалить из водовода, рекомендуется принимать в пределах 0,3-0,4 л/с на каждые 1000 м³ воды. Из этих соображений, а также с учетом того, что продолжительность начальной зарядки сифон­ной системы не превышает 30 мин, подбирается производительность вакуум-насоса.

11.Особенности забора воды из каналов и горных рек. Особенностью забора воды из каналов, рек с малой глубиной русла является принятие мер по увеличению глубин в створе водозабора. Это достигается либо созданием подпора, либо углублением русла. Иногда делают то и другое. Строительство плотин позволяет увеличить водоотбор и обеспечить сезонное регулирование. Водоприемник может быть объединен с плотиной либо устроен отдельно любого типа. При устройстве водозаборов на водохранилищах следует учитывать режим уровней в нем, ветровые волны, размыв берегов, развитие водной растительности т.п. В озерах уровни воды колеблются меньше и там устраивают водозаборы руслового типа или островного незатопляемые. Для долинных водохранилищ равнинных территорий размах колебаний уровней в течение года 2…7 метров, а в предгорных и плоскогорных районах достигает 10…20 метров, в горных может достигать 100 метров. Горные реки характеризуются малыми глубинами, большими скоростями, мутностью. Условия забора воды из горных рек усложняют такие факторы, как не­равномерность стока в течение года, а при снего-ледниковом питании - в те­чение суток, большое количество донных и взвешенных наносов, требующих специальных устройств по ограждению от них водоприемника; наличие шуги и донного льда при неустойчивом зимнем режиме; деформация русла вследствие больших скоростей течения; наличие оползней, обвалов, осыпей и снежных лавин.

Вследствие сложности осуществ­ления водозаборных сооружений, а так же того, что для водоснабжения обычно требуются наибольшие объемы воды, наиболее целесообразным является комплексное использование горных рек, удовлетворяющее одновременно нужды водоснабжения, гидроэнергети­ки и ирригации. При достаточных глу­бинах и расходах воды в реке и при от­боре воды не более 25-30% устраива­ются береговые водозаборы с глубин­ным водоприемом, совмещенным с на­сосами первого подъема, с введением в состав сооружений отстойников для предварительного осветления воды. На шугоносных предгорных участках мо­гут быть применены ковшевые водоза­боры и водозаборы с боковым отводом воды из реки открытыми каналами. В предгорных районах распро­странено использование подруслового потока и грунтовых вод путем устрой­ства инфильтрационных водозаборов. При недостаточных глубинах в реке и недостаточной обеспеченности водой в отдельные периоды, а также при водоотборе более 25-30% применяют водоза­боры с устройством водоподъемных плотин, в водоприемной части которых устанав­ливают пороги, донные промывные галереи, промывные карманы, песколовки, гравие-ловки и шугосбросные сооружения. На высокогорных и горных участках наиболее распространены донные решетча­тые водозаборы с наносоперехватывающими и водоприемными галереями, заложен­ными в пороге плотины, позволяющими забирать воду при малых глубинах. В процессе проектирования водозаборных сооружений на горных реках входят: выбор створа водозабора, решение общей схемы водозабора (бесплотинный, плотин­ный) и схема подачи воды в систему водоснабжения (самотечная, напорная) установление состава и выбор типа сооружений; компоновка водозаборного узла.

12.Шахтные колодцы применяют для забора воды из первых от поверхности водоносных пластов, залегающих на небольших глубинах. При мощности водоносного пласта до трех метров колодцы устраивают совершенного типа со вскрытием пласта на всю его толщину. При большей мощности пласта колодцы устраивают как совершенные, так и несовершенные. В нашей республике используется около 400 тысяч шахтных колодцев. От их конструкции, правильности использования во многом зависит количество и качество получаемой воды. Шахтный колодец состоит из следующих основных конструктивных элементов: оголовка, ствола, водоприемной части и водосборной части. На дно несовершенного колодца укладывают обратный фильтр из нескольких слоев песка. Нижний слой толщиной 150 мм из песка с частицами диаметром 0.5 …1.0 мм, следующий слой из гравия с частицами диаметром 5…10 мм толщиной 150 мм и верхний – из щебня диаметром 20..40 мм толщиной 150 мм. Фильтр предназначен для предотвращения выноса частиц породы водоносного пласта. В совершенном колодце водоприемные отверстия устраивают в боковых стенках, в которые помещают фильтры. В настоящее время шахтные колодцы устраивают из железобетонных колец диаметром более одного метра. При устройстве шахтных колодцев из дерева надводную часть выполняют из ели или сосны, а водоприемную – из лиственницы, ольхи, вяза, дуба. Над поверхностью земли делают оголовок высотой 0,7…0,8 м. Вокруг колодца должен выполняться глиняный замок глубиной 2 и шириной 1 метр. На поверхности следует устраивать отмостку из бетона или асфальта по слою песка шириной 1,5…2,0 метра с уклоном 0,10 от колодца. Оголовок должен перекрываться крышкой и над ним должен быть навес или будка. Для забора воды устраивают ворот, на котором подвешивают на тросе или цепи постоянно, принимающих воду через дно, определяют по формуле В.Д.Бабушкина где Т – расстояние от дна колодца до водоупора; S – понижение уровня воды в колодце от статического уровня; Н₀ – расстояние от статического уровня до водоупора; r - радиус колодца; R – радиус влияния колодца. Формула справедлива при Т большем, чем диаметр колодца. Если Н₀ больше 10 метров, а то второе слагаемое в формуле Бабушкина стремится к нулю и она принимает формулы Форхгеймера для определения дебита шахтных колодцев: Q=2DkS

В шахтных колодцах роль водосборника играет отстойник в его нижней части, который называют зумпф. Его объем устанавливают из условия необходимого запаса воды в колодце. На основе нескольких одновременно работающих колодцев может быть организована централизованная система водоснабжения. Способ сбора и отведения воды из них зависит от глубины расположения воды в них. Сборные водоводы могут быть сифонными, напорными и безнапорными. При неглубоком уровне воды колодцы могут быть соединены сифонными трубопроводами. Максимальная высота всасывания не должна превосходить 7 метров. Сифонные линии отводят воду в сборный колодец, откуда она откачивается насосами. При расположении динамического уровня ниже 10 метров от поверхности колодцы оснащаются отдельными насосами и сифонная лини становится напорной. Безнапорные сборные водоводы применяются при самоизливе воды из колодцев или скважин. Располагают шахтные колодцы в линию перпендикулярно направлению потока грунтовых вод.

1 3.Расчёт самотечных водоводов. Диаметр трубопроводов самотечных линий русловых водозаборов определяется из условий обеспечения в них незаиляющих скоростей движения воды.

Д ля длинных линий она около (0,7…1,0) м/с, коротких – 1,0…1,5 м/с. При диаметре трубопроводов менее 500 мм скорость в них должны быть 0,7…1,0м/с в водозаборах первой категории и 1,0…1,5 м/с – для второй и третьей категории. При диаметре 500 – 800мм - 1,0…1,4 м/с для первой категории и 1,5…1,9 м/с для второй и третьей. При диаметре более 800мм скорость для трубопроводов первой категории должна быть не менее 1,5 м/с и 2,0м/с для второй и третьей категории надежности. Скорость воды при промывке определяют по формуле :

где с – параметр, с≈7,5…10,0; D – диаметр водоводов, м; δ – характерная крупность частиц отложений, мм.

14.Забор воды из водоемов, загрязненных радионуклидами. В результате аварии на Чернобыльской АЭС в зоне радиоактивного загрязнения местности оказались десятки малых водохранилищ и сотни прудов. Сейчас основное количество радиоактивных загрязнителей сосредоточено в донных отложениях на уровне 37 Бк/кг и уменьшается к поверхности воды. На распространение радиоактивных загрязнителей по глубине водоема оказывает влияние присутствие воде взвешенных твердых частиц, на которых сорбируются радионуклиды. В особенности это относится к цезию – 137, который легко и прочно сорбируется взвесями и осадками водоема. По существу содержание цезия-137 по глубине водоема зависит от условий перемещения взвесей и взмучивания донных отложений. Прямыми замерами радиоактивности воды и мутности по вертикали установлены экстремальные значения появления вторичного загрязнения при взмучивании донных отложений. Источниками взмучивания обычно являются: ветро-волновые воздействия при скоростях ветра 3 – 4 м/с в период половодья и ливневых дождей. При появлении таких ситуаций водозабор должен прекращаться. Исходя из этого, забор воды требуемого качества по радиоактивному загрязнению может быть установлен по специальному режиму: прекращение забора воды при взмучивании воды и возобновление его после прекращения этого процесса и оседания взвешенных частиц.Одним из факторов повышения радиоактивности воды может быть также и сосредоточенное стоковое течение, например, от половодий, паводков, интенсивных ливневых дождей. Установлено, что опасность увеличения радиоактивности воды в зоне захвата водозабора может происходить при расходе в главной реке 3 – 4 и более м³/с. В связи с этим возникает необходимость слежения за расходами в реке при входе в водохранилище. В ЦНИИКиВРе исследованиями установлено, что наиболее надежным мероприятием для предотвращения радиоактивного загрязнения воды является реконструкция водозаборов с устройством перед водоприемной камерой струенаправляющей системы, автоматически отводящей наиболее загрязненный придонный слой воды за пределы водозабора. Профиль струенаправляющих лотков и их расположение должны обеспечивать искусственное возбуждение в придонном слое циркуляционных течений, которые суммируясь с продольным течением создают перед лотками вихревой характер потока, который отклоняет придонный слой воды за пределы водозабора.Таким образом около 25% общего расхода воды за счет придонного слоя отводится из зоны водозабора, в результате чего более чем на порядок снижается радиоактивность воды. В таком случае отпадает необходимость в специальном режиме работы водозабора.

15.Ковшевые водозаборы устраивают при заборе большого количества воды на шугоносных реках или на реках с высокой мутностью. Помимо борьбы с шугой водоприемные ковши используют для улучшения подвода воды из русла. С этой целью дно ковша углубляют на 1 – 1,5 метра ниже дна реки, что позволяет в некоторых случаях отказаться от водоподъемной плотины. Любая конструкция ковша создает благоприятные условия для покрытия льдом его поверхности перед ледоставом. При этом всплывает шуга и примерзает ко льду. Одновременно ковш служит отстойником для крупных наносов. Расчет водозаборных ковшей заключается в определении глубины, ширины и длины. Основой расчета является режим деления потока, когда в русле выделяется транзитная часть. Критерием режима работы ковшей является показатель М=V_k/V_p, где Vk – средняя скорость воды в ковше; Vp – средняя скорость воды в реке. Режим деления потока для ковшей, врезаемых в берег с углом отвода β=135⁰ имеет место при М не менее 0,132. При β=150…30⁰ М=0,125…0,242. Необходимую глубину ковша определяют по формуле

Н_к= Н_ок+1,33х0,9h_л+0,2+h_пор, где Н_ок - высота входных окон водозабора в конце ковша,1,33 – коэффициент, учитывающий намерзание шуги; h_л – толщина льда в реке; 0,2 – заглубление верхней кромки окон под лед;h_пор – высота порога водоприемных отверстий, принимается равной 0,4…1,0м в зависимости от пред слоя отложений наносов. Расчетная отметка дна ковша Zдк=Zи – Нк, где Z_и - отметка минимального расчетного уровня воды в источнике (обычно зимой).

С редняя ширина ковша -----------------

где Q_k – расчетный расход в ковше;

V_k – ср расчетная скорость воды в ковше.

Рекомендуемая скорость воды в ковше определяется по формуле где е – основание натуральных логарифмов.

Если обеспечивается подвод теплой воды для защиты решеток от обмерзания, то скорость воды в ковше может быть увеличена на 25…50%. Учитывая прочистку ковша земснарядами принимают минимальную ширину дна 5…6 метров. Длина ковша от начального сечения до водоприемника Lk : Lk =Lвх +Lр + Lш_,

г де Lвх – длина входного участка с водоворотной зоной с интенсивным засорением шугой в начале шугохода; Lр - длина рабочей части ковша,

в пределах которой к концу шугохода обеспечивается всплывание шуги в транзитной струе;

где α – коэффициент неравномерности скоростей в сечении ковша, w_{ш –} гидравлическая крупность шуги:

Lвх - длина участка ковша, в котором намерзают захваченные в ковш шуга и ледяная взвесь; Lвх =(1,0…1,5) B;

Длина участка намерзания L_ш для ковшей с низовым входом, выдвинутым в русло и не имеющих низовых дамб – 5…10 метров, а для врезанных в берег – 15…20 метров. Для ковшей с верховым входом полностью или частично выдвинутых в русло – 20…35 метров. Затапливаемые дамбы ковша, устраиваемого на реках с низким весенним ледоходом, могут иметь отметки гребня такие же как и отметки расчетных максимальных уровней воды в реке при ледоходе. Исследованиями установлен, что наиболее предпочтительны ковши с низовым входом с углом отвода 135⁰. Малые скорости воды в ковше 5 -15 см/с создают более благоприятные чем в реке условия раннего образовании ледяного покрова, исключающего переохлаждение воды в ковше и предотвращающего образование донного льда. При небольших скоростях шуга всплывает и примерзает к поверхностному льду. Толщина льда в ковше обычно на треть больше, чем в реке.

16.Граница зоны санитарной охраны подземных вод. Граница первого пояса зоны санитарной охраны (ЗСО) устанавливается от одиночной скважины или от крайних скважин группового водозабора на расстоянии: - не менее 30 метров – при использовании защищенных подземных вод; - не менее 50 метров – при использовании недостаточно защищенных подземных вод; - не менее 15 и 25 метров – при использовании защищенных подземных вод, исключающем возможность загрязнения почвы и подземных вод, наличии гидрогеологического обоснования по согласованию с санитарным надзором. К защищенным подземным водам относят воды напорных и безнапорных водоносных горизонтов имеющих в пределах всех поясов ЗСО сплошную водоупорную кровлю, исключающую местное питание из вышерасположенных недостаточно защищенных водоносных горизонтов. К недостаточно защищенным подземным водам относят: - воды первого от поверхности безнапорного водоносного горизонта, получающего питание на площади его распространения; - воды напорных и безнапорных водоносных горизонтов, которые в естественных условиях или в результате забора воды питаются на площади ЗСО из вышерасположенных недостаточно защищенных горизонтов через гидрогеологические окна или проницаемые породы кровли, а также из водотоков или водоемов. В границы первого пояса ЗСО инфильтрационных водозаборов следует включать прибрежную территорию между водозабором и водоемом, если расстояние между ними меньше 150 метров. Для водозаборов с искусственным восполнением запасов подземных вод границы первого пояса ЗСО должны устанавливаться на расстоянии не менее 50 метров от водозабора и не менее 100 метров от инфильтрационных сооружений. Границы второго пояса ЗСО подземного источника питьевого водоснабжения должны определяться расчетами из условия, что микробное загрязнение воды, поступающее в водоносный горизонт за пределами второго пояса, могло достичь водозабора только спустя определенное время. Это время продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору принимается от 100 до 400 суток в зависимости от климатического района расположения водозабора. (в метрах)

где Q – производительность всего водозабора, Т – время добегания загрязнений до поверхности скважины; для второй климатической зоны, в которой расположена Республика Беларусь:для безнапорных пластов – 200суток, для напорных пластов – 100суток m – мощность пласта, м, n – пористость; Границы третьего пояса ЗСО определяют расчетами, учитывающими время продвижения химического загрязнения до водозабора, которое принимается равным расчетному сроку эксплуатации водозабора, но не менее 25 лет. Обычно границы этого пояса совпадают с границами предельной воронки депрессии. Для инфильтрационных водозаборов границы второго и третьего поясов ЗСО должны устанавливаться так же, как и поверхностного источника питьевого водоснабжения, питающего его. Территория первого пояса ЗСО подземного источника должна быть спланирована для отвода поверхностного стока за его пределы, озеленена, ограждена и обеспечена охраной. Дорожки к сооружениям должны иметь твердое покрытие. Здания должны быть оборудованы канализацией с отведением сточных вод в ближайшую систему бытовой канализации либо на местные очистные сооружения, расположенные вне первого пояса ЗСО с учетом санитарного режима во втором поясе ЗСО. Водопроводные сооружения в первом поясе ЗСО должны быть оборудованы так, чтобы предотвратить загрязнение питьевой воды через оголовки и устья скважин, люки и переливные трубы резервуаров, заливку насосов. На водозаборах должен вестись систематический контроль за соблюдением его проектного режима эксплуатации. В первом поясе ЗСО подземного источника питьевого водоснабжения запрещается: - все виды строительства, не имеющего отношения к эксплуатации, реконструкции и расширения водопроводных сооружений; - размещение жилых хозяйственно-бытовых зданий, проживание людей; - спуск любых сточных вод на поверхность земли, стирка белья, водопой и выпас скота; - применение ядохимикатов и удобрений; - посадка высокоствольных деревьев.

17=45.Вспомогательное оборудование: гидроэлеваторы для откачки наносов из водоприемных камер, компрессоры, вакуумные и дренажные насосы, грузоподъемное оборудование, устройства обогрева решеток. Гидроэлеваторы для откачки ила подбирают по необходимому расходу и напору. Расход определяют по объему отложений взвесей, их плотности, расчетному времени откачки и концентрации взвесей в откачиваемой пульпе. Подъемно-транспортное оборудование на водопроводных насосных станциях служит для монтажа и демонтажа насосов, электродвигателей, задвижек, трубопроводов и фасонных частей. Грузоподъемное оборудование выбирается в зависимости от максимальной массы поднимаемой детали. Тип кранового оборудования зависит от конструкции здания НС. Для мостового крана здание оборудуется подкрановыми путями, которые опираются на консоли железобетонных колонн. Дренажная система с насосной установкой необходима на заглубленных шахтных насосных станциях для отлива воды, которая фильтруется через ограждающие конструкции и вытекает через неплотности сальников насосов и арматуры. Пол машинного зала или самого нижнего подвального помещения, а также все каналы для трубопроводов делаются с уклоном i>0.005 в сторону внешних стен. По периметру помещения делают водоотводящий лоток с уклоном к дренажному колодцу, откуда вода по мере накопления отводится за пределы насосной станции. Объем дренажного колодца принимают равным 10-15-минутной подаче насоса.: Для откачки используются самовсасывающие центробежные насосы (один рабочий и один резервный).

18.Вывод формулы опред. Дебита скважины в безнапорном пласте.

Уравнение расхода можно представить и в другой форме

1 9.Водоприемники фильтрующего типа. В качестве инфильтрационных сооружений могут использоваться каналы и другие водотоки, понижения рельефа с устройством перегораживающих дамб, выработанные карьеры и др. При отсутствии близко залегающего водоносного пласта или для увеличения производительности при заборе инфильтрационных вод под дном бассейна устраивают дренажные системы, образуя водозабор подруслового типа. Производительность его рассчитывают по формуле ,

где l – длина дрены.

При глубоком залегании водоупора от дна водоема, когда T стремится к бесконечности эта формула упрощается:

При проектировании инфильтрационных сооружений следует предусматривать мероприятия по восстановлению их производительности из-за кольматации дна – съем закольматированного слоя бульдозерами или гидросмывом. В случае отсутствия мощных водоносных пластов основным источником водоснабжения могут служить инфильтрационные, а подземные водозаборы природных вод могут использоваться в качестве компенсационных.

Также могут использоваться фильтрующие кассеты с гравийной засыпкой на водоприемных окнах.

20. Естественное и искусственное восполнение запасов подземных вод. Искусственное восполнение запасов подземных вод широко используется: - для создания сезонных запасов подземных вод; - для увеличения производительности и надежности эксплуатации действующих водозаборов подземных вод; - для защиты пресноводных горизонтов от проникновения высокоминерализованных подземных вод; - улучшения качества инфильтруемых и отбираемых подземных вод. При этом под обогащением подземных вод понимают инженерно-технические мероприятия, обеспечивающие дополнительное их питание и формирование новых запасов за счет поверхностных и дочищенных сточных вод. В известных учебниках два метода обогащения: инфильтрационный под действием сил гравитации и напорный путем фильтрации поверхностных вод под давлением. Наиболее применим первый метод. Он наиболее эффективен для обогащения первого от поверхности водоносного горизонта при отсутствии или слабой мощности покровных отложений. В искусственных инфильтрационных бассейнах должен поддерживаться слой воды 0,7….2,5 метров при количестве бассейнов не менее двух. При наличии слабопроницаемых покровных отложений днища бассейнов должны врезаться в хорошо проницаемые породы не менее чем на 0,5 метра. Песчаная и гравийная загрузка дна предусматривается при их устройстве в гравийно-галечниковых отложениях. В качестве инфильтрационных сооружений могут использоваться каналы другие водотоки, понижения рельефа с устройством перегораживающих дамб, выработанные карьеры и др. При отсутствии близко залегающего водоносного пласта или для увеличения производительности при заборе инфильтрационных вод под дном бассейна устраивают дренажные системы, образуя водозабор подруслового типа.

21.Проверка устойчивости затопленного оголовкана сдвиг. Затопленные оголовки водозаборов подвергаются опасности сдвига и опрокидывания, а сами береговые колодцы – всплыванию. Поэтому должна проводиться проверка устойчивости этих сооружений на действие различных факторов. Проверка на сдвиг. На оголовок действуют: Сила тяжести G, Взвешивающая сила Р, Сила гидродинамического давления F. Оголовок должен быть проверен на устойчивость к действию сдвигающих сил по формуле

где f – коэффициент трения подошвы оголовка по основанию; G= mg=gΣV_iρ_i, ρ_i – плотность материала оголовка, кг/м³; V_i – объем элементов оголовка, м³; P = gρ_вV, ρ_{в -} плотность воды, кг/м³

V - общий объем оголовка, м³; F = gρ_вψωv²/2g, ω – площадь поперечного сечения оголовка перпендикулярно потоку, м²; ψ – коэффициент, зависящий от формы оголовка в плане, v - скорость набегания потока на оголовок, м/с. Прверка на опрокидывание производится по формуле

где (x) и (y) плечи моментов сил, действующих на оголовок; опрокидывающие силы F и P определяются как сила давления грунта – F и архимедова сила взвешивающего давления воды P. Водозаборные сооружения и их элементы, дно которых расположено ниже уровня воды при опорожнении могут всплыть. Поэтому делается расчет на устойчивость к всплытию на случай максимального уровня воды в реке и при полном опорожнении рабочих секций водозабора для производства в них монтажных или ремонтных работ. Насосное отделение всегда свободно от воды. Поэтому должно соблюдаться условие G_c + G_обор + F_w ≥ P_в где G_c и G_обор - силы тяжести строительных конструкций и оборудования; F_w - сила трения водозабора о грунт при его всплытии; P_в - взвешивающая сила. Если водозабор сооружается опускным способом, то его устойчивость определяется на начало монтажных работ, т.е. без учета веса оборудования.

22.Режимные наблюдения при эксплуатации в/з подземных вод. В комплекс долговременных режимных наблюдений входят замеры динамического и статического уровней в эксплуатационной скважине, изучение химического состава и бактериологических показателей подземных вод эксплуатируемого комплекса, регистрация величины водоотбора по эксплуатационной скважине.

Наблюдения за уровнем подземных вод необходимо проводить не реже одного раза в месяц, за водоотбором – ежедневно. Отбор проб воды на бактериологические, органолептические и химические показатели качества производить в соответствии с утвержденной программой производственного контроля согласованной с р айонным центром гигиены и эпидемиологии.

Своевременно выявлять причины изменения качества воды, подаваемой потребителю. В случае выявления некачественного состава воды, лаборатория должна сообщить своей организации и районному центру гигиены и эпидемиологии для принятия срочных мер.

23.Влияние человека на источники водоснабжения. Хозяйственная деятельность человека оказывает существенное влияние на состояние водоисточников , их дебит и качество воды. Проблема антропогенных изменений в гидросфере является частью более общей научной и практической проблемы – воздействия человека на окружающую среду. Современная гидрология, используя методы водного баланса и другие методы математического моделирования, может оценить это воздействие и дать прогноз их результатов. Антропогенные факторы влияют на природные воды, вызывая изменение характеристик их гидрологического режима и их качество. Это связано с изменением русловой сети и перераспределением стока по территории во времени. Наиболее крупные факторы – водохранилища, мощные водозаборы, межбассейновая переброска стока. Кроме них, существенное влияние на формирование объема и качества стока оказывают агротехнические и лесомелиоративные работы, урбанизация, осушительная и оросительная мелиорации, строительство дорог и сопутствующих им сооружений. Влияние промышленности на водные объекты сказывается путем значительных водоотборов из рек, загрязнения их производственными и дождевыми сточными водами, загрязнения атмосферных осадков, использования лесных угодий под промышленные площадки, забора подземных вод и пр.

Сток с промплощадок специфичен в зависимости от отрасли промышленности, но почти всегда концентрация взвешенных веществ нефтепродуктов, показатель БПК приближается к верхнему пределу показателей стока с селитебной территории. Для условий Белоруссии, где густота речной сети составляет 0,4 – 0,5 км/км² практически все водозаборы подземных вод оказывают влияние на открытые водотоки. Уже сейчас некоторые малые реки перестали действовать как постоянные водотоки (Усяж, Слепня, Уша, Волма др.). Объекты мелиорации на современном этапе представляют собой сложный водохозяйственный комплекс. При мелиорации торфяных и супесчано - песчаных грунтов отмечается увеличение до 15% годового и меженного стока. С преобладанием суглинков проявляется снижение стока в основном в весенний период. Сильнее всего отрицательно влияет на водные объекты сельскохозяйственное производство. Смыв почвы (2 – 3 мм в год) со склонов уменьшает мощность гумусового горизонта, содержащего основные элементы питания растений (N, Р, К), ухудшает агротехнические свойства почвы и приводит к загрязнению водотоков. Наибольшее количество биогенных веществ (до 80%) выносится весной и во время ливневых дождей. Легко вымываются из почвы азотные и калийные удобрения. Интенсификация сельскохозяйственного производства невозможна без защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Многие из применяемых для этих целей пестицидов высокотоксичны. По некоторым данным часть их может путем смыва и инфильтрации попасть в реки и подземные горизонты. Очень острой остается проблема защиты рек от попадания в них отходов животноводства. Несовершенство систем навозоудаления, плохая работа очистных сооружений приводит к залповым, особенно весной, сбросам животноводческих стоков в водоемы, в результате которых наблюдается массовый мор рыбы. Размещение комплексов в поймах рек, чрезвычайно большое скопление скота в них, отсутствие квалифицированного персонала на очистных сооружениях ставит эту проблему на первое место в сельскохозяйственном производстве.

Нельзя оставлять без внимания и сточные воды мастерских, машинных дворов, моек автотракторной техники. В результате ливневые и талые воды увеличивают (в23) загрязнение рек нефтепродуктами. Под влиянием загрязняющих веществ в водных объектах происходят многоэтапные изменения. В начале они вызываются прямым действием загрязняющих веществ. Изменяются физико-химические и биологические свойства воды, газовый режим и т.д. Дальнейшие изменения связаны с взаимодействием загрязняющих веществ друг с другом, с водой, растворенным кислородом. Возникают процессы гниения и брожения с образованием токсичных веществ, снижается содержание кислорода. Это приводит к распаду биоценозов, замене чувствительных к загрязнения организмов малочувствительными. Снижается биопродуктивность водоемов, уменьшаются рыбные запасы, снижается качество воды. Особую проблему представляют воды в районах, загрязненных радионуклидами вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. В настоящее время уровни содержания радионуклидов Cs¹³⁷ и Sr⁹⁰ в питьевых водах систем централизованного водоснабжения республики не превышают 0,007 – 0,030 и 0,001 – 0,017 Бк/литр соответственно, т.е. вода пригодна к употреблению по радиологическим показателям. Вместе с тем, результаты мониторинга показывают наличие радионуклидов Cs и Sr в верхнем водоносном горизонте, особенно на территориях с высокой степенью загрязнения поверхности. Усиливаются процессы миграции радионуклидов. Отмечаются два пути миграции: - движение радионуклидов в зоне нарушений в земной коре по трещинам в кристаллических породах и известняках; - по разуплотнениям, трещинам и пустотам вдоль стволов скважин, оборудованных высокодебитными насосами, с образованием глубоких воронок депрессии. Созданные человеком водохранилища обусловливают значитльные статические нагрузки водной массы на земную поверхность. Так, в районе Вилейского водохранилища зафиксирован опущенный блок земной коры, на котором развиты заболоченные ландшафты. Инструментально установлено, что эта территория опускается на 7мм в год.

24.Расчет дебита одиночной скважины в напорном пласте. Вывод формулы. Рассмотрим схему работы одиночной совершенной скважины в напорном пласте. Расход воды, притекающей к скважине, можно записать

25.Водозаборы на берегах озер и морей. При устройстве водозаборов на водохранилищах следует учитывать режим уровней в нем, ветровые волны, размыв берегов, развитие водной растительности т.п. В озерах уровни воды колеблются меньше и там устраивают водозаборы руслового типа или островного незатопляемые. Для долинных водохранилищ равнинных территорий размах колебаний уровней в течение года 2…7 метров, а в предгорных и плоскогорных районах достигает 10…20 метров, в горных может достигать 100 метров. Для производственного водоснабжения часто используется морская вода. Отбор воды из моря имеет ряд особенностей. Это: колебания уровня воды, вызванное волнениями, сгонно-нагонными явлениями, отливами, морскими течениями, прибойными процессами, переработкой берегов, наличие моллюсков и ракушек, особенности ледовых явлений и коррозионные свойства морской воды. Размещении водозаборов возможно по трем вариантам: - в акваториях портов; - в естественных бухтах; - на открытом побережье. Наиболее удобен забор воды в акваториях портов с укрепленной береговой линией, защищенных от обмеления и волн. В этом случае применяют водозаборы берегового типа, совмещенные или раздельные, инфильтрационные или фильтрующие. На побережье водоприемники могут быть опрокинутыми волнами или льдинами. В таком случае применяют водоприемники фильтрационного типа, берегового типа с ограждением защитными дамбами или руслового типа затопленные. Для больших расходов устраивают ковши и подводящие открытые каналы с глубиной большей чем высота волны. Для борьбы с биообрастанием рекомендуется постоянное хлорирование воды дозами 1,5…5 мг/л, периодическая промывка труб горячей водой или обработка медным купоросом 6-7мг/л в течение одного часа через каждые двое суток.

26.Расчет сборных водоводов группового в/з. Напорные сборные водоводы обычно приме­няют при относительно глубоком залегании под­земных вод, когда каждое водозаборное сооружение оборудуется насосом. Гидравлический расчет тако­го водозабора сводится к определению потерь напо­ра по длине водовода с учетом местных сопротив­лений и к построению линии пьезометрических на­поров. После выполнения гидравлического расчета, учитывая, что в водозаборах могут быть установле­ны насосы разных марок, необходимо проанализи­ровать насколько правильно подобраны марки насо­сов и смогут ли они обеспечить стабильную работу группового водозабора. Для этого выполняются поверочные комплексные расчеты. Основной задачей такого расчета является определе­ние истинных значений расходов водозаборов, понижений в них уровней воды, а также расходов и потерь напора в сборных водоводах и параметров работы водоподъемного оборудования. При отборе воды из скважины напор насоса Н затрачивается на преодоление гео­метрической высоты подъема воды z_г, понижение уровня S и потерь напора в водоводе h от скважины до конечной точки подачи воды/ Насос, установленный в скважине, развивает напор, равный; Н = (P-СУ)+S+h, м, где P - отметка уровня воды в резервуаре; СУ. - отметка статического уровня подземных вод; S - понижение уровня в скважине; h - потери напора в водоводе от скважины до ре­зервуара, включая потери напора в водоподъемных трубах.

Для повышения надежности и экономичности работы водозабора в нем рекомендуется устраивать не менее отдельных ветвей скважин и сборных водоводов. В каждой такой ветви допускается объединять не более 15…20 скважин. Они обычно расположены по тупиковой схеме, но при площадном расположении скважин они могут быть и кольцевыми. Участки тупиковых линий, примыкающие к колодцам и резервуарам, могут дублироваться. Число дублируемых участков на каждой ветви принимается из расчета, чтобы при авариях на водозаборах первой и второй категории надежности общее снижение подачи не превышало 30%. Это значит, что в таких системах скважины в тупиках сборного водовода, меющие суммарную производительность до 30% от расчетной для рассматриваемой ветви могут иметь не дублируемые участки. Если же в таких системах имеется хотя бы два отдельных и близких по производительности водозабора, то дублирование участков сборного водовода может и не потребоваться. Оно не осуществляется и на водозаборах третьей категории.

27.Выбор схемы в/з соор повер источников. При выборе места расположения, типа и конструктивной схемы водозаборных сооружений следует учитывать гидрологические, топографические, геологические условия, качество воды, требования судоходства и рыбоводства, условия эксплуатации. Следует учитывать прогноз изменения качества воды в источнике, руслового процесса, рыбоводства. Водоприемники водозаборов не следует размещать:- в пределах зоны движения судов, плотов;- в зоне отложения донных наносов; - в местах зимовья и нереста рыб;- на участках возможного разрушения берега, возникновения шугозаторов;- в местах скопления плавника и водорослей. Не рекомендуется размещать створ водозабора в ухвостье острова, ниже разрабатывающего протока. На реках водозаборы следует размещать на вогнутом берегу в зоне наибольших глубин русла. При этом следует предусматривать мероприятия по берегоукреплению. При русловой многорукавности створ водозабора следует привязывать к имеющимся теснинам русла или располагать вблизи гидротехнических сооружений, фиксирующих плановое положение русла. Для хозяйственно – питьевого водоснабжения место забора воды должно быть выше:- выпусков в водоток сточных вод;- населенных пунктов;- расположенных на берегу кладбищ и скотомогильников; - стоянок судов;- животноводческих комплексов, ферм и водопоев скота. При неблагоприятных условиях забора воды сооружения следует устраивать с водоприемниками двух типов или расчлененными на два узла, которые должны располагаться на разных водотоках или в разных створах. Производительность каждого из таких узлов должна составлять не менее 50% от полной производительности водозабора. В настоящее время установилась классификация водозаборов по производительности: малая (до 1м³ /c), средней (1 – 6 м³/c) и большой – более 6 м³/c.

В водоемах, в которых имеется температурная стратификация воды, следует применять селективные водозаборы, позволяющие забирать холодную воду летом и более теплую – зимой. При тяжелых шуголедовых условиях, когда нет возможности обогрева решеток, рекомендуется устраивать водоприемники разных типов, разнесенных друг от друга на расстояние, исключающее одновременный перерыв в заборе воды и снабженные устройствами борьбы с шугой. По месту расположения водоприемника водозаборы подразделяют на: береговые, русловые, приплотинные, ковшевые и пр. Для водозаборов средней и большой производительности первой категории надежности рекомендуется применять водоприемные ковши и каналы, огражденные дамбами. Водозаборы из поверхностных источников состоят из трех основных элементов (отделений): водоприемного, всасывающего и насосного, которые могут устраиваться в виде единого блока (совмещенного типа). Если водоприемник располагается у берега, то водозабор называют берегового типа, а если в русле, то – руслового. Если в теле плотины, то называют приплотинным.

Для борьбы с донным льдом и шугой, снижения содержания взвесей в отбираемой воде сооружают ковши в виде искусственных заливов. Они могут располагаться в береге реки или быть вынесенными в русло реки при помощи дамб.

29.Способы бурения водозаборных скважин. В настоящее время применяется несколько способов бурения скважин. Наиболее старый – ударно-канатный – когда грунт выбирается для образования скважины желонкой - рабочим органом в виде цилиндра с дном, действующим как обратный клапан, и заостренными нижними краями. Вначале устанавливается кондуктор, - направляющая труба, которая постепенно, по мере выработки грунта внутри ее, погружается в грунт. Желонка с помощью специальной вышки высотой 12…15 метров поднимается вверх и бросается вниз по кондуктору. При ударе она заполняется грунтом через открывающееся дно. При подъеме дно захлопывается, а попавший внутрь грунт удаляется из желонки на поверхности. Ударно-канатный способ применяется для устройства скважин глубиной до 150 метров во всех видах грунтов. При попадании на валуны, камни и другие прочные породы желонку временно заменяют на долото или клин, которым разбивают встретившееся препятствие, а желонкой удаляют его осколки. Одновременно или с опережением опускают колону обсадных труб для крепления стенок скважины. В песчаниках, известняках, доломитах, сланцах и других прочных породах проходка скважин может осуществляться открытым забоем без крепления стенок. В последнее время буровые установки реализуют в основном вращательный способ бурения с прямой и обратной промывкой забоя, бурение с помощью погружных пневмоударников или колонковое бурение с отбором керна. Последнее наиболее часто используется для проходки разведочных скважин. В качестве рабочего органа используют шнеки (для неглубоких скважин в рыхлых грунтах), шарошки, долота, ударники и т.п. для разрушения горной породы на забое, т.е. на дне проходимой скважины. Для удаления разрушенной породы, подъема ее на поверхность используют промывочные жидкости из бентонитовой или специальной глины, которая обеспечивает необходимую вязкость при вдвое меньшем расходе. За рубежом применяют специальное органическое вещество «реверт». Промывочная жидкость из него отличается тем, что через 90 часов под действием развивающихся в нем биологических процессов она теряет вязкость. Сроки существования могут изменяться в широких пределах с помощью химических добавок. Кроме глинистых растворов для промывки используют воду, аэрированную жидкость, пену, а также продувку воздухом. Вращательным способом с обратной промывкой проходят скважины глубиной до 200 метров, а более глубокие (до 600 метров) с прямой промывкой. Буровые установки глубокого бурения монтируют на прицепах. В качестве привода используют двигатель автомобиля или собственный. Установка их на месте бурения осуществляется четырьмя мощными гидродомкратами, а подъем и опускание мачты – с помощью гидроцилиндров, что упрощает монтаж – демонтаж установки. В буровых установках некоторых фирм подвижный вращатель оснащают вибромолотом, что позволяет бурить скважины вибро-ударно-вращательным способом.

Большинство буровых установок оснащено компрессором, размещенном непосредственно на платформе. Рабочее давление их от 0,7 до до 2,5 МПа, а подача воздуха от 16 до 30 м³/мин. При бурении в неустойчивых сыпучих грунтах, где требуется крепление пробуренных участков колонной обсадных труб используют специальный расширитель, увеличивающий диаметр скважины ниже башмака обсадных труб. В условиях Полесья, где торфяники подстилаются песками и, неглубокие скважины (до 20 метров) могут проходиться методом гидроподмыва. Конструкция водозаборной скважины определяется глубиной залегания водоносных (в29) пластов, характером проходимых горных пород, требуемым дебитом. При ее устройстве первую колону обсадных труб опускают на глубину 10…12 метров. Она должна обеспечивать вертикальность скважины. Затем опускают трубы меньшего диаметра (приблизительно на 50 мм) и доводят до нижней границы водоносного слоя и несколько заглубляют в водоупор. После чего устанавливают фильтр. При большой глубине залегания водоносных пластов. Когда из-за большого сопротивления трения обсадной трубы о грунт не удается достичь необходимых глубин, переходят на трубы меньшего диаметра и таким образом конструкция скважины приобретает телескопический вид.

Таким образом в конструкции скважины можно выделить основные части: - водоприемная (фильтр); - крепление стенок (обсадные трубы); - устье (оголовок) – выходная часть скважины.

Устье скважины располагают в наземном павильоне, высотой более 2,4 метра или в подземной камере. Диаметр эксплуатационной колоны труб принимают в зависимости от типа применяемых погружных насосов – не меньше номинального диаметра насоса. Верхняя часть колоны обсадных труб должна выступать над полом павильона или подземной камеры не менее чем на 0,5 метра. Оголовок должен быть герметичным, исключающим проникновение в затрубное и межтрубное пространство загрязнений и поверхностных вод.

28.Русловые водозаборы. Условия применения и их основные конструктивные элементы. Русловой тип водозаборов применяют обычно при относительно пологом береге, когда необходимые глубины находятся на значительном расстоянии от берега. При этом всасывающие линии устраивают самотечными. Водоприемники сооружают из железобетона. Они бывают: постоянно затопленными, затопляемыми высокими водами, незатопляемыми. Незатопляемые водоприемные оголовки называют крибами. Затопляемые трудно эксплуатировать, но они используются на судоходных и лесосплавных реках. Затопленные водоприемные оголовки могут служить только для защиты самотечных линий или образовывать водоприемную камеру, к которой присоединяют концы самотечных линий. Самотечные водоводы сооружают из стальных, железобетонных или пластмассовых труб. Их нужно проверять на всплывание и изоляцию. В русловой части их следует защищать от истирания наносами и повреждения якорями путем заглубления под дно не менее чем на 0,5 метра и крепления русла от размыва. Затопленные водоприемные оголовки необходимо защищать от подмыва обтекающим потоком. Для этого устраивают соответствующее основание и укрепляют дно вокруг. Места их расположения ограждают бакенами для для защиты от повреждения судами, плотами, якорями и т.п. В теплое время водозаборы могут интенсивно обрастать различными моллюсками: мидиями, которые затрудняют их работу. Рекомендуется обработка хлором или медным купоросом при температуре воздуха более 10 ⁰С. Обработка производится в течение одного часа с периодичностью через два двое сутокВсе рассмотренные оголовки могут промываться обратным током воды.

30.Охрана источников воды от загрязнения и истощения. Рациональное использование водных ресурсов определяет необходимость в проведении охранных, рекультивационных, технологических и организационных мероприятий. В первую очередь к ним относят: - обоснованное размещение и развитие производительных сил, увязанное с балансов возможного потребления воды и сбросом стоков;- создание водоохранных зон и соблюдение охранного режима;- сокращение потребления свежей воды путем совершенствования технологических процессов;- создание водооборотных систем внутри предприятий;- повышение эффективности очистных сооружений и прекращение сброса загрязненных сточных вод. Положение о водоохранных полосах (зонах) малых рек, которым ограничивалась в зоне не менее 500 метров от среднемноголетнего меженного уровня воды хозяйственная деятельность – запрещено авиаопыление, размещение ферм, складов удобрений и ядохимикатов, складов нефтепродуктов, механических мастерских и свалок. В прибрежной полосе шириной 20 – 100 метров запрещается любая производственная деятельность – распашка земли, строительство, размещение палаточных городков и пр. Поскольку основным загрязнителем водотоков является сельское хозяйство, то и главное внимание должно уделяться совершенствованию систем земледелия – прекращению использования высокотоксичных пестицидов, создание устойчивых к болезням и вредителям сортов растений, внедрении биологических методов защиты растений, почвозащитных севооборотов, создание почвозащитных лесных полос т.д. Для основных рек республики разработаны схемы комплексного использования водных ресурсов, но из-за ограниченности средств не все водоохранные мероприятия выполняются. Рекультивация рек предусматривает строительство наносозадерживающих прудов, увеличение шероховатости поймы посадкой кустарника, отвод части наносов из русла на пойму, создание на реках биоплато, восполнительных бассейнов и пр. Совершенствование технологий в промышленности. При тщательном соблюдении условий эксплуатации обычных сооружений биологической очистки их эффективность не превышает 80%. С повышением степени очистки с 80 до 95% расходы на очистку удваиваются, а свыше 95% повышаются в 10 раз на каждый дополнительный процент улучшения степени очистки. Для того, чтобы очищенные сточные воды удовлетворяли экологическим требованиям, их большинстве случаев разбавляют природными водами в 30 – 40 раз. В то же время локальная, на месте образования загрязнений, очистка сбросных вод до норм допускающих их повторное использование в промышленной технологии, всегда проще, чем в сложной смеси стоков. Поэтому строительство замкнутых водооборотных систем водопользования (ЗСВ) является основным инженерно – экономическим направлением в промышленном водоснабжении. При этом ЗСВ требуют прежде всего: - физико-химических методов очистки, учитывающих состав основных загрязнений, связанных с особенностями технологического процесса; - установление обоснованного состава допустимого содержания компонентов оборотной воды для ее повторного использования; - извлечение из стоков ценных компонентов; - утилизации выделенных осадков. ЗСВ разделяют на бессточные и безотходные. На бессточных системах водопользования предусматривается обработка всех сточных вод на заводских очистных сооружениях, после чего очищенная вода используется в производстве. Безотходная технология предусматривает резкое сокращение количества отходов и их переработку для дальнейшего использования. Перспективны биогазовые установки для отходов животноводства, пищевой, лесной

(в30) промышленности, переработки мусора, осадка сточных вод. Эффективна технология метанового сбраживания органических отходов в анаэробных условиях. Водное законодательство РБ включает ряд основополагающих законов в области водного хозяйства. Основной – «Водный кодекс Республики Беларусь», который включает разделы: общие положения, государственное управление в области использования и охраны вод, стандартизации и нормирования, водопользования охрана вод, экономика использования вод, контроль за использованием, ответственность за нарушения водного законодательств, международные отношения в области использования и охраны вод. Кодекс имеет во многом общий характер, содержит общие положения, которые сложно использовать в конкретных условиях или отношениях. В определенной части к водным ресурсам, точнее к подземным водным ресурсам, имеет «Кодекс РБ о недрах», который определяет недра как часть земной коры, расположенной … ниже дна водоемов и водотоков… Таким образом поверхностные воды не относятся к недрам. Там же: «….полезные ископаемые – твердые, жидкие и газообразные природные образования земной коры, используемые или пригодные к использованию во всех сферах человеческой деятельности.

31.Схемы расположения скважин в плане. Учет их взаимодействия.

Для откачки из подземных источников большого объ­ема воды применяют групповые водозаборы, состоящие из нескольких скважин. Скважины таких водозаборов в зависимости от принятого расстояния между ними мо­гут работать как взаимодействующие или как невзаимо­действующие. Если расстояние между скважинами, рас­положенными в неограниченном пласте, не меньше удво­енного радиуса влияния такие скважины могут рассматриваться как одиночные, невзаимодействующие. Их параметры и дебит определяются по изложенной вы­ше методике. Если же расстояние между скважинами меньше удвоенного радиуса влияния, такие сква­жины при работе взаимодействуют. В результате их дебиты при прочих равных условиях будут меньшими, чем дебиты невзаимодействующих скважин. Чтобы получить тот же объем воды из взаимодействующих скважин, по­нижения уровней воды в них должны быть большими, чем в невзаимодействующих. Групповые скважинные водозаборы проектируются обычно с взаимодействующими скважинами. При этом сокращается протяженность сборных водоводов, линий энергоснабжения, связи, контроля, управления и уменьшается строительная стоимость водозабора. Одновремен­но увеличиваются взаимные срезки статического уровня воды в его скважинах, повышаются затраты на подъем из источника воды. При весьма близком расположении скважин друг от друга взаимные срезки уровней в них могут достигать таких значений, при которых сущест­венно уменьшается дебит скважин и увеличивается их число, снижается экономическая эффективность водоза­бора. Поэтому в каждом конкретном случае расстояние между взаимодействующими скважинами групповых во­дозаборов необходимо обосновывать технико-экономи­ческими расчетами. Оно должно соответствовать мини­муму приведенных затрат на добычу и подачу потреби­телям заданного объема воды. В зависимости от местных условий и типа применяемых водозаборов оптимальное расстояние между их скважинами - 20...300 м. При этом меньшие значения относятся к скважинам, пробуренным вдоль уреза воды поверхностных источников, т. е. распо­ложенным у границ с Н = соnst или в пласте ог­раниченного типа с граничными условиями I рода, боль­шие — к скважинам, расположенным в неограниченных пластах. Дебит взаимодействующих скважин может быть най­ден если вместо S скважин подставить их действительное значение S* = Si-ΔSi, где Si — понижение уровня воды в скважине без учета ее взаимодействия с другими скважинами водозабора; ΔSi — срезка уровня воды в центре рассматриваемой скважины, обусловленная ее взаимодействием с други­ми скважинами водозабора. При произвольном расположении скважин в неогра­ниченном напорном пласте по формуле Форхгеймера ΔSi=(∑Q_j ln(Rj/rj))/2πKM, где Qj - производительность воздействующей скважины; R - радиус влияния воздействующей скважины; r - расстояние между рассматриваемой и воздействующими скважина­ми.

32.Зона санитарной охраны поверхностного источника. На всех водозаборах коммунальных водопроводов создаются зоны санитарной охраны для обеспечения санитарно-эпидемиологической безопасности его функционирования. Зона санитарной охраны поверхностного источника включает три пояса: первый – строгого режима, второй и третий – режимов ограничений. Границы первого пояса зоны санитарной охраны (ЗСО): - для водотоков: вверх по течению – не менее 200м, вниз по течению – не менее 100м; по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100м от уреза летне-осенней межени; в направлении противоположного берега – вся акватория источника и его противоположный берег шириной 50м от уреза воды летне-осенней межени, если ширина источника менее 100м, и полоса акватории не менее 100м, если ширина акватории более 100м. На водозаборах ковшевого типа в границы первого пояса ЗСО включается вся акватория ковша и территория вокруг него полосой не менее 100м; - для водоемов (озер, водохранилищ): по акватории во всех направлениях не менее 100м; по прилегающему берегу – не менее 100м от уреза воды при НПУ в водохранилище или летне-осенней межени в озере. Границы второго пояса ЗСО - в водотоках – вверх по течению, включая притоки, принимаются в зависимости от скорости течения, усредненной по ширине и длине водотока или его отдельных участков, чтобы время протекания воды от границы пояса до водозабора при среднемесячном расходе 95% обеспеченности было не менее 5 суток; вниз по течению – на расстоянии не менее 250 м от водозабора; боковые границы при равнинном рельефе – на расстоянии не менее 500 м от уреза воды летне-осенней межени; боковые границы при гористом рельефе местности – до вершины первого склона, обращенного к водотоку, но на расстоянии не менее 750 метров от уреза воды летне-осенней межени при пологом склоне не менее 1000 метров - при крутом склоне. - в водоемах, включая притоки, - по акватории во всех направлениях на расстоянии 3 км от водозабора при наличии нагонных ветров до 10% в сторону водозабора и 5 км – при наличии нагонных ветров более 10% в сторону водозабора; боковые границы на равнинной местности – на расстоянии не менее 500 метров от уреза летне-осенней межени, включая притоки; боковые границы для водоемов – как и для водотоков.

Границы третьего пояса ЗСО рек должны быть вверх и вниз по течению такими же, как и для второго пояса. Боковые границы должны устанавливаться по линии водоразделов в пределах 3…5 км. Проект зон санитарной охраны питьевого водоснабжения долен согласовываться с органами государственного санитарного надзора, органами государственного управления по природным ресурсам и охраны окружающей среды, а также другими заинтересованными государственными органами и утверждаться местными исполнительными органами. Территория первого пояса ЗСО поверхностного источника должна быть спланирован для отвода поверхностного стока за его пределы, озеленена, ограждена и обеспечена охраной. Дорожки к сооружения должны иметь твердое покрытие. Акватория первого пояса ограждается буями и другими предупредительными знаками. На судоходных водоемах над водоприемником следует устанавливать бакены с освещением. Здания должны быть оборудованы канализацией с отведением сточных вод в ближайшую систему канализации за пределами первого пояса ЗСО. В первом поясе ЗСО поверхностного источника запрещается: - все виды строительства, не имеющего отношения к системе водоснабжения; - размещение жилых и хозяйственно-бытовых зданий, проживание людей;

(в32) - спуск любых сточных вод, в т.ч. и водного транспорта; - купание, стирка белья, водопой и выпас скота и другие виды водопользования, отрицательно влияющие на качество воды; - применение ядохимикатов и удобрений; - посадка высокоствольных деревьев. Допускается проведение санитарных и уходных рубок леса. В пределах второго пояса ЗСО поверхностного источника надлежит: - обозначать границы пояса на пересечениях дорог и пешеходных троп столбами со специальными знаками; - выявлять объекты, загрязняющие источники питьевого водоснабжения и разрабатывать водоохранные мероприятия. Во втором поясе ЗСО поверхностного источника запрещаются: - рубки леса главного пользования и реконструкции; - размещение складов горюче-смазочных материалов (ГСМ), ядохимикатов и минеральных удобрений, накопителей промышленных стоков, шламохранилищ и других химических загрязнителей источников; - размещение стойбищ и выпас скота; - применение ядохимикатов. Допускается во втором поясе ЗСО поверхностного источника: - добыча песка, гравия, проведение дноуглубительных работ по согласованию; - использование разрешенных химических методов борьбы с эвтрофикацией водоемов; - применение удобрений на расстоянии не менее 500 метров от водозабора в количествах, не ухудшающих качество воды; - купание, туризм, водный спорт и рыбная ловля в установленных местах. В пределах третьего пояса ЗСО запрещается отведение в сторону водзабора сточных вод. Не отвечающих требованиям СанП и Н. Допускается в третьем поясе то же, что и во втором.