Проектирование водозабора

Водозаборные гидротехнические сооружения (водозабор) позволяют обеспечить хозяйственно-питьевой водой частные домовладения и объекты промышленного использования. Забор воды может быть организован из подземных и поверхностных источников. В силу того, что качество поверхностных вод в водоемах Украины со временем только ухудшается, поэтому актуальным становится альтернативное водоснабжение и проектирование скважин.

Захват подземных вод осуществляется посредством каптажных и шахтных колодцев, горизонтальных, лучевых и комбинированных водозаборных сооружений. Ко всем вышеперечисленным водозаборным сооружениям и узлам предъявляются особые требования относительно комплектации водозаборов и схемы расположения оборудования.

Документация к проекту водозабора в обязательном порядке должна включать в себя:

  • материалы с актуальными гидротехнологическими расчетами;
  • данные о комплектации и схеме расположения оборудования;
  • пояснительную записку, содержащую сведения о месторасположении водозаборного сооружения;
  • информацию о необходимости создания санитарных и природоохранных зон;
  • мероприятия для защиты гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации.

При выборе варианта организации водозабора учитываются геологические особенности подземного водоисточника и ряд других факторов:

  • природные факторы, при которых будет отбираться вода;
  • продуктивность водоносного подземного пласта;
  • возможность бесперебойного забора воды;
  • среднесуточный объем водопотребления;
  • строительные условия и т.д.

Узлы забора подземной воды должны обеспечивать автономное водоснабжение объекта и соответствовать строительным требованиям и санитарно-эпидемиологическим нормам. Установки должны быть надежными, устойчивыми и простыми в обслуживании.  Основными компонентами водозаборного узла являются: водоприемник, станции предварительной очистки и перекачивающих насосов.

Выбирая месторасположение водоприемника, необходимо руководствоваться следующими требованиями:

  1. Качество и объем отбираемой воды должны строго соответствовать ожиданиям потребителя – основное требование для хозяйственно-питьевого водозабора.
  2. Место установки сооружения должно быть на максимально близком расстоянии до потребителя, но при этом должны быть созданы условия, исключающие загрязнение источника хозяйственно-бытовыми или производственными сточными водами.
  3. Расположение водоприемника должно быть экономически обоснованным с учетом затрат на организацию санитарных зон вокруг источника.
  4. Топографические и гидрогеологические особенности земельного участка должны подходить для возведения и дальнейшей эксплуатации водозаборных сооружений на протяжении расчетного срока службы.

Рассмотрим основные виды водозаборных сооружений и их особенности эксплуатации.

Горизонтальные водозаборы

Каменно-щебеночные сооружения, выполненные в виде водосборных траншей с  песчано-гравийным фильтром для приема воды, позволяющие принимать воду из водоносного подземного пласта и отводить ее к месту установки водоприемников. Горизонтальный водозабор может функционировать даже при небольшом водоносном пласте. Такие сооружения более эффективны при установке вблизи рек, озер и других природных водоемов. Они используются при глубине залегания подземных источников в пределах 2-8 метров для мелких потребителей либо временного водозабора.

При глубине более 8 метров используется прямоугольная или круглая штольня, оборудованная по аналогии с водосборной траншеей. Такие сооружения предназначены для крупных потребителей (села, поселки, предприятия, заводы, фабрики и т.д.).

В проектной документации указывается вид устройств для захвата воды, который определяется исходя из гидрологических и инженерных особенностей.

Вертикальные водозаборы

Вертикальные водозаборы (артезианские скважины) – самые популярные водозаборные сооружения, отбирающие воду из водоносного горизонта на глубине от 10 метров. Для мелких потребителей обычно бурится одна скважина, для крупных — одновременно несколько скважин, которые объединены в одну водозаборную систему. Проектирование артезианских скважин основывается на следующих параметрах: назначение подземной воды, номинальная производительность системы, глубина залегания и запасы водоносного пласта. Проект водозабора необходим для определения технологии строительства сооружения, запуска или ликвидации артезианской скважины.

Каптажные колодцы

Для захвата подземных вод, выходящих на поверхность земли, используются специальные гидротехнические сооружения – каптажные колодцы (каптажи). Данный тип водозабора выполняется в виде водосборной камеры. Каптажи также делают по типу небольших колодцев. Место установки каптажа зависит от глубины залегания водоносного пласта и его мощностей. Также учитываются санитарные условия местности и направление потока подземных вод. Перед обустройством каптажного колодца необходимо тщательно очистить водоисточник, чтобы облегчить выход воды из-под земли.  С этой целью снимается верхний слой почвы и устанавливаются ограждения по периметру каптажа для предотвращения проникновения в родниковую воду поверхностных загрязнений.  При проектировании сооружения необходимо исключить подпор воды в природном источнике. Родник, в этом случае, может найти более простой выход на поверхность. Каптажные сооружения могут применяться для захвата питьевой, геотермальной, минеральной и промышленной воды.

Шахтные колодцы

Водозаборные сооружения, конструкцией которых предусматривается подъем воды по шахтам, обустроенных из дерева, природного камня, кирпича, бетонных или ж/б колец. Шахтные колодцы применяют для захвата подземной воды на глубине до 20 метров. Устройство шахтного водозабора рационально использовать для хозяйственных и бытовых потребностей, водоснабжения небольших сел или в качестве временного водопровода. В промышленных целях шахтные сооружения практически не используются. Основными конструктивными элементами шахтного колодца являются:

  • оголовок;
  • ствол;
  • водоприемная часть;
  • зумпф.

Шахтные колодцы могут сооружаться на различных грунтах, свойства которых необходимо учитывать при проектировании водозаборного сооружения. Технология строительства сооружения выбирается исходя из глубины колодца и характеристик почвы.

Комбинированные водозаборы

Комбинированные водозаборные узлы предназначены для использования в 2-х пластовых системах, где верхний водоносный пласт – без напора, а нижний – напорный. Конструкция комбинированного водозаборного сооружения представляет собой дрену трубчатого типа, к которой снизу и по бокам подведены патрубки вертикальных дополнительных скважин, установленных в нижнем водоносном слое.

Лучевые водозаборы

Данный тип захвата подземной воды осуществляется на глубине до 15-20 метров водоносного пласта. Лучевые водозаборы не рекомендуется обустраивать на галечниковых грунтах крупностью фракций более 70 мм и в илистых породах с мелкозернистой фракцией, а также при наличии более 10% включений валунов в водоносном пласте. При проектировании водозабора производительностью до 200 л/с предусматривается односекционный водосборный колодец, выше 200 л/с – двухсекционный колодец.

 

Проектирование водозабора – процесс, состоящий из нескольких этапов, который должен осуществляться компетентными службами с соблюдением всех нормативных требований природоохранных и санитарно-эпидемиологических норм. Правильно спроектированный водозабор дает возможность оперативно и качественно возвести узел, улучшить производительность водозабора и качество воды (по необходимости). На этапе проектирования осуществляется примерный расчет запасов подземных вод, производится экспертиза, после чего согласовывается и получается разрешение на бурение и монтаж скважины. Учитывая сложность и специфику проектирования водозабора, разработкой проекта должны заниматься профессионалы. В данном вопросе важно соблюдать природоохранные требования, чтобы избежать санкций и штрафов со стороны контролирующих органов.