Напорные сборные водоводы
Откачку воды из глубоко расположенных водоносных пластов при низких статических уровнях воды в них и возможности интенсивного понижения воды в скважинах осуществляют с помощью насосной системы.
При откачке воды из группы скважин каждая скважина подключается непосредственно к сборным водоводам, куда поступает откачиваемая из скважин вода.
Для напорных водоводов применяют чугунные, железобетонные, пластмассовые трубы.
Расчет системы откачки воды из скважин производят по схеме расчета тупиковых систем водоснабжения при известных схеме водоводов, расходов воды, а также отметках воды в скважинах и сборном резервуаре (приемном канале очистных сооружений).
Целью расчета является:
- установление необходимого диаметра труб на отдельных участках сборного водовода;
- определение требуемых напоров насосов отдельных скважин.
Диаметры сборных водоводов принимают обычно несколько больше экономически выгодных во избежание большой разницы в напорах.
Расчетные скорости движения воды по напорным сборным водоводам ориентировочно можно принимать:
для труб диаметром от 100 до 400 мм – 0,4…0,7 м/с;
для труб диаметром от 500 до 1000 мм – 0,7…1,0 м/с.
Самотечные водоводы
Самотечные водоводы применяют при сборе воды от самоизливающихся скважин.
Укладываются из безнапорных бетонных или железобетонных труб и пластмассовых труб.
В условиях пересеченной местности, когда трассировка самотечных водоводов на всем протяжении экономически не выгодно, применяют самотечно-напорные водоводы.
Естественная защищённость водоносных горизонтов от поверхностного загрязнения.
Степень естественной защищённости подземных вод от поверхностного загрязнения зависит от факторов, определяющих возможность, скорость и время инфильтрации загрязнений с поверхности в водоносный горизонт. К таким факторам можно отнести: 1) мощность, водопроницаемость и активную пористость перекрывающих пород; 2) величину перепада уровней (напоров) между загрязнёнными водами и подземными водами рассматриваемого водоносного горизонта с учётом понижения уровня воды при работе водозабора; 3) вид и химический состав загрязнений, интенсивность и характер их поступления в подземные воды; 4) физико-химические, в частности сорбционные, свойства перекрывающих пород и загрязняющих веществ, определяющие возможность полного или частичного поглощения загрязнений данного состава или их трансформацию в безвредное состояние.
Применительно к задачам охраны водозаборов подземных вод от загрязнения оценка степени естественной защищённости необходима для получения однозначного ответа на вопрос: могут ли химические и биологические загрязнения проникнуть с поверхности в эксплуатируемый водоносный горизонт за время, соответствующее заданному сроку эксплуатации водозабора?
Эта оценка влияет на выбор эксплуатируемого водоносного горизонта, участка расположения водозабора, размера отдельных поясов зоны санитарной охраны водозабора и санитарного режима в них. Природную защищённость подземных вод можно считать достаточной в тех случаях, когда: 1) водоносный горизонт надёжно изолирован от поверхностных вод, так что последние не проникнут в водоносный горизонт, а если и проникнут, то через очень большой период времени, существенно превышающий обычные сроки использования подземных вод водозабором; 2) породы, перекрывающие водоносный горизонт, способны полностью очистить загрязнённые поверхностные воды на пути их фильтрации в водоносный горизонт.
К защищённым относятся напорные и безнапорные межпластовые воды, имеющие в рассматриваемом районе сплошную водоупорную кровлю и не получающие здесь как в естественных, так и в нарушенных условиях (например, при работе водозабора, дренажа и др.) питания из вышележащих грунтовых вод, рек и водоёмов через разделяющие слои или гидрогеологические окна. К недостаточно защищённым подземным водам относятся: а) грунтовые воды, получающие питание на площади распространения; б) напорные и безнапорные межпластовые воды, в природных условиях и при эксплуатации водозабора и других сооружений получают питание на площади ЗСО из вышележащих недостаточно защищённых подземных вод через разделяющие слои или гидрогеологические окна, а также из рек и водоёмов при непосредственной гидравлической связи.
Рыбозащитные мероприятия на водозаборах
Попадание в водозабор большого количества рыбы и особенно мальков наносит большой вред природным рыбным ресурсам. Кроме того, попавшая в водозабор рыба погибает и загнивает, что создаёт недопустимую санитарно-гигиеническую обстановку на сооружениях, обеспечивающих подачу воды на хозяйственно питьевые нужды. Поэтому на всех водозаборных сооружениях должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие надёжную рыбозащиту.
Главные требования к рыбозащитным устройствам (РЗУ):
• гарантированный (бесперебойный) пропуск воды;
• эффективная рыбозащита;
• надежность действия при доступных средствах эксплуатации (простота конструкции, автоматическое действие и т. д.).
Главными критериями поведения рыбы являются ориентация головой на течение и движение против потока воды (реореакция). Ориентация рыб против течения происходит по неподвижным ориентирам, в основном при помощи зрения, осязания и органов боковой линии. Минимальная скорость потока, при которой у рыб
появляется реакция на поток, т.е. реореакция называется пороговой скоростью.
Минимальная (пороговая) скорость течения, при которой не происходит сноса рыбы, не одинакова для разного вида и размера рыбы. Минимальная скорость потока, при которой рыба не может удержаться в потоке и сносится (скатывается) называется сносящей скоростью , которая примерно равна 1 м/с. Наибольшая скорость потока, при которой рыба может совершать кратковременный бросок в течение доли секунды, называется рывковой скоростью.
Рыбозащита водозаборов должна рассматриваться по двум направлениям:
• первое направление предусматривает выбор правильного месторасположения водозаборов и связано с особенностями распределения молоди рыб, её миграции, сезонным и суточным ритмом попадания в данном конкретном водоёме.
Определяется район с минимальной концентрацией рыб для устройства водозабора;
• второе направление связано с защитой рыб, попавших в зону действия водозабора, и основано на знании приёмов управления поведением рыб, их реакцией на отдельные раздражители, использующиеся для отпугивания или
направления движения молоди, а также на знании скоростей движения рыб.
При проектировании водозаборов используются следующие принципы рыбозащиты:
• экологический – использование закономерностей, связанных с образом жизни рыб (распределением, миграциями и особенностями их попадания в водозабор);
• поведенческий – использование реакции рыб на те или иные раздражители (свет, звук, электрическое поле и др.);
• физический – использование ряда физических явлений при условии обеспечения жизнеспособности рыб (задержание механическими преградами, использование разности плотности воды и рыб и др.).
Рыбозащитные устройства можно разделить на три группы:
• Механические.
• Гидравлические.
• Физиологические
Рыбозаградители
В соответствии с типом рабочего органа, осуществляющего рыбозащитную функцию, РЗУ подразделяют на заградительные (основанные на поведенческом способе защиты рыб), отводящие и отгораживающие (основанные на экологическом
способе защиты).
Рыбозаградительные устройства предусматривают использование непроницаемых экранов – фильтрующие обсыпки и кассеты (механический тип защиты), проницаемых экранов - воздушно-пузырьковые завесы, электрические и акустические заградители (гидравлический и физиологический типы заградителей
Препятствия для задержания рыб (плоские сетки, вращающиеся сетки, сетчатые барабаны, заграждения из камыша, хвороста, щебня, фильтрующие кассеты, фильтрующие оголовки) работают по принципу создания механических
преград с размерами ячеек 2...4 мм. Наиболее широко используются фильтры и
сетки.:
Фильтрующие кассеты устанавливаются на период рыбозащиты вместо решеток (на схеме показано их горизонтальное сечение). Коробчатое сечение засыпается гравием или щебнем крупностью 30...40 мм толщиной 100…150 мм и крепится с двух сторон от рассыпания крупноячеистыми каркасами. Также применяются пакетно-реечные кассеты подобны фильтрующим, но вместо засыпки в них монтируются вертикально деревянные разноориентированные рейки в несколько рядов. Такое устройство имеет прозоры с размерами, превышающими крупность рыб, но создает впечатление сплошной преграды.
Рыбозаградители в виде различных струенаправляющих устройств (отбойные козырьки, обтекатели, жалюзи) создают "гидравлическую тень" в районе водоприемных окон. Весьма эффективными считаются зонтичные (грибковые) рыбозаградители в виде колпака над раструбным простейшим оголовком.
Следует иметь в виду, что наибольшие концентрации рыб - в верхних и средних слоях воды, на мелководьях (это и учитывают "зонтики"). Можно создавать водоструйные завесы (дырчатые трубы по сторонам входных окон, в которые подается вода под напором), обеспечивающие принудительный отвод рыбы за
пределы водозабора, а также отбрасывание шуги и мусора.
Наиболее распространенные типы рыбозаградители:
• электрические рыбозаградительные устройства ( а, б) представляют собой систему электродов на которые подается импульсный ток низкого напряжения,
• воздушно-пузырьковые завесы (в), которые создаются уложенным на дно или на буях (на подвесе) перфорированным трубопроводом, куда закачивают сжатый воздух. ВПЗ создают три воздействия - зрительно отпугивает стена; пугает шум; образующийся эрлифт выносит рыбу вверх. Сжатый воздух подается от передвижных компрессоров, необходимых только на период рыбозащиты.
Рыбоотгараживающие сооружения предусматривают использование специальных
устройств (запани, стационарные и нестационарные зонные ограждения), зрительно-световых эффектов. Рыбоотгораживающее действие основывается на
экологическом принципе защиты рыбной молоди, сложность использования состоит в том, что для их применения необходимо знать горизонтальное и вертикальное распределение рыб в водоеме, ритмы изменения такого расположения рыб в зависимости от температурных и гидрологических факторов.
Рыбоотводящий способ защиты рыб основан наиспользовании отвода из зон с повышеннойконцентрацией покатных рыб по рыбоотводящемутракту.
Отводящий способ защиты основан наиспользовании воздействия продольных, поперечных ивертикальных течений на сносимую молодь.Для этого нужно скомпоновать водозаборный и рыбоотводящий узлы и подобрать их геометрические и скоростные параметры таким образом, чтобы организовать пропуск скатывающейся молоди по специально устраиваемому обходному рыбоотводящему тракту, минуя место забора воды.
ЗОНЫ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ
ЗСО имеют три пояса.
I пояс ЗСО (зона строгого режима) устанавливается в целях устранения возможности случайного или умышленного загрязнения водоносного горизонта в месте нахождения скважины.
Согласно СНиП [1] I пояс создается в радиусе 30 м для водоносных пластов, относящихся к категории защищенных и 50 м для пластов, относящейся к категории недостаточно защищенных.
Граница II пояса определяется расчетом, исходя из условий, что если за пределами II пояса ЗСО в водоносный пласт поступают микробные загрязнения, то они не должны достигать скважины в течение 400 сут.
Радиус II пояса: 
Q – производительность водозабора, м3/сут;
Т – 400 сут;
т – мощность водоносного пласта, м;
μ– коэффициент водоотдачи водоносного пласта (приложение табл.4).
III пояс ЗСО, как и второй, предохраняет от неблагоприятное влияние на качество водоносного горизонта химического загрязненияв течение срока эксплуатации (25 лет).
Граница III пояса ЗСО определяется аналогично, принимая время Т=25 лет = 9125 сут.