Схемы водоснабжения поверхностных источников

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 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.

Трубчатые колодцы. Для забора воды из глубоко залегающих водоносных пластов (до 150 м и более) устраивают трубчатый колодец. 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, которые являются возбудителями многих заболеваний людей и животных. Источниками загрязнения водопроводов могут быть сточные воды населенных пунктов, животноводческих комплексов и производственных предприятий. Особую опасность представляют сточные воды, поступающие с животноводческих комплексов, особенно со свиноводческих, так как они содержат большое количество органических веществ, различных микроорганизмов и имеют высокий показатель БПК5. 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.

Водозаборы предназначены для забора из источника расчетного расхода воды и подачи её потребителю, а также для защиты системы водоснабжения от попадания в нее с водой сора, водорослей, наносов, льда и т. п. По способу забора они подразделяются на сооружения для забора поверхностных и подземных вод.

Комплекс сооружений, служащих для забора воды из источника, называется водозабором. В зависимости от источника водо-снабжения различают водозаборные сооружения (береговые, русловые, водохранилищные, озерные, морские).

По степени стационарности водозаборы подразделяются на стационарные и нестационарные (плавучие, передвижные). По назначению подразделяются на технические и хозяйственно-питьевые. По длительности эксплуатации — на постоянные и временные. По технологическим и конструктивным особенностям — на ковшовые, приплотинные, совмещённые и т. п. По месту расположения водоприёмника — на береговые и русловые. По требуемой категории надёжности подачи воды — в соответствии с указаниями СНиП II-31−74. По производительности — на мелкие (менее 1 м³/сек), средние (от 1 до 6 м³/сек) и большие (более 6 м³/сек).

Источник водоснабжения и его выбор зависит от местных природных условий. Промышленные предприятия обычно использует поверхностные воды.

Для надежного выбора источника водоснабжения и устройства водозаборного сооружения необходимо учитывать следующие особенности данного водоема: обеспеченность расходов и уровней, характер наносов, устойчивость русла, ледовый режим, качество воды.

Обеспеченность расходов и уровней воды. При проектировании водозаборных сооружений следует учитывать обеспеченность расчетных расходов и уровня воды в водоеме.

Характер наносов. Речная вода несет с собой твердые частицы, перемещающиеся по дну и непосредственно в потоке. При выборе водозаборные сооружений надо учитывать, что увлекаемые взвеси по дну реки, могут полностью занести водозаборное сооружение.

Устойчивость русла реки. Русло реки непрерывно находится под воздействием речного потока и отличается извилистой формой в плане. Такая форма русла обусловлена размывающей способностью в наиболее устойчивом месте русла реки.

Ледовый режим. С наступлением морозов при малых скоростях движения воды, поверхностный слой вод охлаждается и образуется ледяной покров. При больших скоростях движения воды образование ледяного покрова затруднено. В этом случае ледовому покрову предшествует осенний ледоход, сопровождающийся образованием донного (глубинного) льда. Он образуется в результате переохлаждения воды. При быстром течении переохлажденная вода находится в состоянии турбулентного движения, что приводят к интенсивному теплообмену между поверхностными и придонными слоями. При соприкосновении переохлажденного слоя воды с твердой поверхностью дна реки образуется донный лед, который может достигать толщины 1,5 м.

Образованию донного льда предшествует появление шуги, которая может занимать почти все сечение реки, а это в свою очередь затрудняет работу водозаборных сооружений. Эффективным мероприятием по борьбе с шугой является сброс отработавшей воды в водоприемник, обогрев водоприемных решеток паром, замена металлических решеток деревянными.

Общая технологическая схема водозаборов имеет два характерных типа: береговой и русловой. Они отличаются расположением места забора воды относительно берега и могут выполняться как по раздельной, так и по совмещенной схеме.

Русловые водозаборы устраивают при отсутствии достаточных глубин, при загрязненности воды или слабых грунтах у берега, высокой температуре воды в этом месте. Схема руслового водозабора раздельного типа независимо от вида водоема включает: затопленный водоприемник с решетками, сифонные или самотечные трубы, береговой сточный колодец, насосную станцию первого подъема, камеры переключений. Вода через водоприемник по всасывающему водоводу поступает в приемный колодец. Скорость воды в самотечных линиях принимают равной 1−1,5 м/сек. На всасывающих линиях диаметром до 500 мм устанавливают приемные клапаны, при диаметрах свыше 500 мм — вакуумнасосы. Скорость движения воды во всасывающих трубах принимается равной 1,2 -1,7 м/сек.

Схема руслового водозабора приведена на рис. 2−1. Такая схема применяется для водозаборов малой производительности. При средней и большой производительности водозабора применяют схемы, объединяющие береговые сточные колодцы и всасывающие камеры с насосными станциями первого подъема.