Водоисточники и водозаборные сооружения

Водоисточники делятся на поверхностные и подземные. В свою очередь поверхностные водоисточники могут быть естественными – реки, ручьи и озера и искусственными – водохранилища, пруды и каналы. Подземные воды подразделяются на грунтовые со свободной поверхностью (безнапорные) и межпластовые, залегающие между двумя водонепроницаемыми слоями (напорные, артезианские).

Подземные воды более чистые, чем поверхностные, и имеют относительно постоянную температуру. Просачиваясь через водопроницаемые слои, атмосферная вода освобождается от взвешенных частиц и микроорганизмов (процесс самоочищения воды) и обогащается минеральными солями, микроэлементами, углекислотой и в результате приобретает высокие питьевые качества. По этим причинам водоснабжение, основанное на использовании подземных вод, имеет существенные преимущества перед снабжением из поверхностных источников. В сельском хозяйстве до 90 % используемой воды получают из подземных источников. Выбор последних – важный вопрос при организации водоснабжения, и для его решения Л.Я. Кашеков [11] рекомендует придерживаться следующих положений:

1. Источник должен иметь воду хорошего качества и в количестве, достаточном для полного удовлетворения потребителей.

2. Источник должен быть расположен по возможности ближе к объекту водоснабжения и в условиях, отвечающих санитарным требованиям (по заключению Госсанинспекции).

3. При выборе источника водоснабжения в первую очередь следует ориентироваться на использование межпластовых (напорных) подземных вод, надежно защищенных от внешних загрязнений.

4. При отсутствии или невозможности использовать подземные воды (большая глубина залегания и т. п.) другие источники водоснабжения следует выбирать в такой последовательности: родники, грунтовые воды, реки с незарегулированным стоком, водохранилища, озера.

Водозаборные сооружения. Забор воды из поверхностных источников осуществляется специальными водозаборными сооружениями – береговыми (рисунок 1.3, а) или русловыми (рисунок 1.3, б); их располагают по течению реки обязательно выше населенных пунктов и производственных предприятий, сточные воды которых могут быть причиной загрязнения. Для забора воды из подземных источников используют шахтные или трубчатые колодцы (буровые скважины).

Шахтные колодцы (рисунок 1.4, а) устраивают для забора грунтовых вод из водоносных слоев, залегающих на глубине 30…40 м. Каждый из них состоит из водоприемной части 5 с донным фильтром 6 из гравия, шахты 4 и возвышающегося над поверхностью земли на 0,5…0,8 м оголовка 2. Последний плотно закрывается водонепроницаемой крышкой для предохранения от попадания в колодец атмосферных осадков и посторонних предметов. Вокруг оголовка устраивают глиняный замок 3 шириной и глубиной не менее 1 м для защиты от загрязнений, вносимых с атмосферными осадками. Шахту делают квадратного сечения (со стороной 1…3 м) или круглого (диаметром 1…3 м) из железобетонных колец, кирпича или рубленой из дерева. На дне колодца устраивают песчано-гравийный фильтр, состоящий из 2…3 слоев фильтрующего материала толщиной не менее 100 мм, а в оголовке устанавливают вентиляционную трубу 1 сечением 0,8×0,8 м и высотой до 1 м.

а б

а – водозаборное сооружение берегового типа: 1 – водоприемник; 2 – самотечная труба; 3 – задвижка; 4 – береговой колодец; б – русловый водозабор: 1 – водоприемник; 2 – самотечная труба; 3 – береговой колодец; 4 – насосная станция

Рисунок 1.3 – Схемы водозабора поверхностных источников

Шахтный колодец работает следующим образом. Когда вода из него не отбирается, ее уровень находится на той же глубине, что и уровень подземных (грунтовых) вод, который называют статическим. При отборе воды уровень ее в колодце понижается и в зависимости от расхода и поступления свежей воды из водоносного слоя устанавливается на некоторой глубине. Такой уровень называется динамическим, а количество воды, даваемое источником в единицу времени, – дебитом источника (л/с, м³/ч). В производственных условиях дебит колодца определяют способом откачки.

а б

а – шахтный: 1 – вентиляционная труба; 2 – оголовок; 3 – глиняный замок; 4 – шахта; 5 – водоприемная часть; 6 – донный фильтр; б – трубчатый: 1 – кондуктор; 2 – обсадная труба; 3 – сальник; 4 – надфильтровая труба; 5 – фильтрующая часть; 6 – отстойник фильтра

Рисунок 1.4 – Схемы колодцев

Трубчатые колодцы. Для забора воды из глубоко залегающих водоносных пластов (до 150 м и более) устраивают трубчатый колодец, схема которого приведена на рисунке 1.4, б. Он представляет собой глубокую буровую скважину диаметром 350 мм и более. Стенки закрепляют обсадными стальными трубами, предохраняющими ее от обвала и проникновения воды из вышележащих пластов с непригодной для питья водой. Колодец этого типа состоит из водоприемной части, ствола и оголовка. Заглубляемая в водоносный пласт водоприемная часть включает надфильтровую трубу 4, фильтрующую часть 5 и отстойник 6. Труба 4 соединяет фильтр с нижней обсадной трубой 2. Место соединения уплотняется сальником 3. В устойчивых каменных породах фильтр в водоприемной части иногда не устраивают, и вода из водоносного слоя поступает непосредственно в нижнюю обсадную трубу. В зависимости от местных условий и типа применяемого оборудования устье скважины располагают в надземном помещении или в заглубленной бетонированной камере. Верхняя часть обсадных труб скважины должна выступать над полом помещения не менее чем на 0,5 м. Каждая скважина должна быть оборудована уровнемером для наблюдения за динамическим уровнем воды, трубопроводом для отвода воды при прокачке, водомером для измерения дебита скважины и краном отбора проб воды для анализа.

Весьма важным и ответственным фактором, связанным с функционированием системы водоснабжения, является санитарная охрана воды и источников от попадания в них болезнетворных бактерий. При сбросе в открытые водоемы животноводческих стоков после их биологической очистки и предварительной обработки допускается иметь показатель БПК₅ не более 6 мг/л.

Согласно действующему в нашей стране законодательству все поверхностные и подземные источники воды и устроенные на водопроводах сооружения контролируются органами санитарной охраны. Границы зон охраны устанавливают органы Госсанинспекции.