Проектування водозабору

Водозабірні гідротехнічні споруди (водозабір) дозволяють забезпечити господарсько-питною водою приватні домоволодіння і об’єкти промислового використання. Забір води може бути організований з підземних і поверхневих джерел. В силу того, що якість поверхневих вод у водоймах України з часом тільки погіршується, тому актуальним стає альтернативне водопостачання та проектування свердловин.

Захоплення підземних вод здійснюється за допомогою каптажних і шахтних колодязів, горизонтальних, променевих і комбінованих водозабірних споруд. До всіх вищеперелічених водозабірних споруд і вузлів пред’являються особливі вимоги щодо комплектації водозаборів і схеми розташування обладнання.

Документація до проекту водозабору в обов’язковому порядку повинна включати в себе:

  • матеріали з актуальними гідротехнологіческімі розрахунками;
  • дані про комплектацію і схему розташування обладнання;
  • пояснювальну записку, яка містить відомості про місце розташування водозабірної споруди;
  • інформацію про необхідність створення санітарних і природоохоронних зон;
  • заходи для захисту гідротехнічних споруд в процесі експлуатації.

При виборі варіанту організації водозабору враховуються геологічні особливості підземного вододжерела і ряд інших чинників:

  • природні фактори, при яких буде відбиратися вода;
  • продуктивність водоносного підземного пласта;
  • можливість безперебійного забору води;
  • середньодобовий обсяг водоспоживання;
  • будівельні умови і т.д.

Вузли забору підземної води повинні забезпечувати автономне водопостачання об’єкта і відповідати будівельним вимогам і санітарно-епідеміологічним нормам. Установки повинні бути надійними, стійкими і простими в обслуговуванні. Основними компонентами водозабірного вузла є: водоприймач, станції попереднього очищення і перекачувальних насосів.

Вибираючи місце розташування водоприймача, необхідно керуватися наступними вимогами:

  1. Якість і обсяг води, що відбирається повинні строго відповідати очікуванням споживача – основна вимога для господарсько-питного водозабору.
  2. Місце установки споруди повинно бути на максимально близькій відстані до споживача, але при цьому повинні бути створені умови, що виключають забруднення джерела господарсько-побутовими або виробничими стічними водами.
  3. Розташування водоприймача повинне бути економічно обґрунтованим з урахуванням витрат на організацію санітарних зон навколо джерела.
  4. Топографічні та гідрогеологічні особливості земельної ділянки повинні підходити для зведення і подальшої експлуатації водозабірних споруд на протязі розрахункового терміну служби.

Розглянемо основні види водозабірних споруд і їх особливості експлуатації.

Горизонтальні водозабори

Кам’яно-щебеневі споруди, виконані у вигляді водозбірних траншей з піщано-гравійним фільтром для прийому води, що дозволяють приймати воду з водоносного підземного пласта і відводити її до місця установки водоприймачів. Горизонтальний водозабір може функціонувати навіть при невеликому водоносному шарі. Такі споруди більш ефективні при установці поблизу річок, озер та інших природних водойм. Вони використовуються при глибині залягання підземних джерел в межах 2-8 метрів для дрібних споживачів або тимчасового водозабору.

При глибині більше 8 метрів використовується прямокутна або кругла штольня, обладнана за аналогією з водозбірної траншеї. Такі споруди призначені для великих споживачів (села, селища, підприємства, заводи, фабрики і т.д.).

У проектній документації вказується вид пристроїв для захоплення води, який визначається виходячи з гідрологічних та інженерних особливостей.

Вертикальні водозабори

Вертикальні водозабори (артезіанські свердловини) – найпопулярніші водозабірні споруди, що відбирають воду з водоносного горизонту на глибині від 10 метрів. Для дрібних споживачів зазвичай буриться одна свердловина, для великих – одночасно кілька свердловин, які об’єднані в одну водозабірну систему. Проектування артезіанських свердловин грунтується на наступних параметрах: призначення підземної води, номінальна продуктивність системи, глибина залягання і запаси водоносного пласта. Проект водозабору необхідний для визначення технології будівництва споруди, запуску або ліквідації артезіанської свердловини.

Каптажні колодязі

Для захоплення підземних вод, що виходять на поверхню землі, використовуються спеціальні гідротехнічні споруди – каптажні колодязі (каптажі). Даний тип водозабору виконується у вигляді водозбірної камери. Каптажі також роблять по типу невеликих колодязів. Місце установки каптажу залежить від глибини залягання водоносного пласта і його потужностей. Також враховуються санітарні умови місцевості і напрямок потоку підземних вод. Перед облаштуванням каптажних колодязів необхідно ретельно очистити скважину, щоб полегшити вихід води з-під землі. З цією метою знімається верхній шар грунту і встановлюються огорожі по периметру каптажу для запобігання проникнення в джерельну воду поверхневих забруднень. При проектуванні споруди необхідно виключити підпір води в природному джерелі. Джерело, в цьому випадку, може знайти більш простий вихід на поверхню. Каптажні споруди можуть застосовуватися для захоплення питної, геотермальної, мінеральної та промислової води.

Шахтні колодязі

Водозабірні споруди, конструкцією яких передбачається підйом води по шахтам, облаштованих з дерева, природного каменю, цегли, бетонних або з/б кілець. Шахтні колодязі застосовують для захоплення підземної води на глибині до 20 метрів. Пристрій шахтного водозабору раціонально використовувати для господарських і побутових потреб, водопостачання невеликих сіл або в якості тимчасового водопроводу. У промислових цілях шахтні споруди практично не використовуються. Основними конструктивними елементами шахтного колодязя є:

  • оголовок;
  • ствол;
  • водоприймальна частина;
  • зумпф.

Шахтні колодязі можуть споруджуватися на різних грунтах, властивості яких необхідно враховувати при проектуванні водозабірної споруди. Технологія будівництва споруди вибирається виходячи з глибини колодязя і характеристик грунту.

Комбіновані водозабори

Комбіновані водозабірні вузли призначені для використання в 2-х шарових системах, де верхній водоносний пласт – без натиску, а нижній – напірний. Конструкція комбінованої водозабірної споруди представляє собою дрену трубчастого типу, до якої знизу і з боків підведені патрубки вертикальних додаткових свердловин, встановлених в нижньому водоносному шарі.

Променеві водозабори

Даний тип захоплення підземної води здійснюється на глибині до 15-20 метрів водоносного пласта. Променеві водозабори не рекомендується облаштовувати на галечникових грунтах розміром фракцій більше 70 мм і в мулистих породах з дрібнозернистою фракцією, а також при наявності більше 10% включень валунів у водоносному шарі. При проектуванні водозабору продуктивністю до 200 л / с передбачається односекційний водозбірний колодязь, вище 200 л / с – двосекційний колодязь.

Проектування водозабору – процес, що складається з декількох етапів, який повинен здійснюватися компетентними службами з дотриманням всіх нормативних вимог природоохоронних та санітарно-епідеміологічних норм. Правильно спроектований водозабір дає можливість оперативно і якісно звести вузол, поліпшити продуктивність водозабору і якість води (за потребою). На етапі проектування здійснюється приблизний розрахунок запасів підземних вод, проводиться експертиза, після чого узгоджується і видається дозвіл на буріння і монтаж свердловини. З огляду на складність і специфіку проектування водозабору, розробкою проекту повинні займатися професіонали. В даному питанні важливо дотримуватися природоохоронних вимог, щоб уникнути санкцій і штрафів з боку контролюючих органів.