CC BY
70
УДК 628.14
ОСОБЕННОСТИ ЗАБОРА ВОДЫ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ ДЛЯ ГОРОДОВ И НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
Е.В. Орлов, Е.Э. Николаева
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва
Аннотация Ключевые слова:
В статье рассматриваются основные вопросы, связанные с особенно- водозаборное сооружение, наносы,
стями забора воды в сложных природных условиях. Приведены раз- водные каналы, насос, водоприем-
личные варианты забора воды из горных рек с применением инфиль- ный колодец, очистные сооруже-
трационных водозаборных сооружений и водозаборов с водосливной ния, горные реки
плотиной и отстойниками. Рассмотрены возможности забора воды История статьи:
с помощью нестационарных водозаборных сооружений (плавучих, Дата поступления в редакцию
мобильных). 25.05.18
Дата принятия к печати 29.05.18
При строительстве новых городов всегда возникает необходимость в получении воды из природного источника на различные цели. Если в городе не планируется строительство промышленных предприятий и кроме поверхностных вод имеются еще и запас подземных вод, то в таком случае для снижения затрат на очистку воды рекомендуется проектировать водозаборные сооружения из подземных вод [1-2]. В противном случае, целесообразно забирать воду именно из поверхностных источников.
Стоит сказать, что некоторые города нашей страны расположены в сложных природных условиях, например, на севере или в горной местности. В некоторых случаях не всегда имеется возможность выбора оптимального источника водоснабжения, который удовлетворял бы потребителя полностью. Поэтому приходится искать определенные решения и рассматривать альтернативы. Например, в некоторых случаях бывает оптимальным, при наличии как поверхностных, так и подземных источников, организовать водоснабжение следующим образом. Для подачи воды на хозяйственно-питьевое водоснабжение рекомендуется использовать именно подземные или подрусловые воды. Для промышленного водоснабжения забирать воду непосредственно из поверхностных источников.
При строительстве населенных пунктов в горной местности, при местоположении водного объекта (горной реки или озера) выше по рельефу относительно города, возможно значительно снизить капитальные затраты и организовать подачу воды самотеком, так называемый гравитационный водопровод (безнапорная система). В данном случае можно отказаться от строительства насосной станции, а в некоторых случаях и очистных сооружений, если качество воды будет соответствовать нормам на хозяйственно-питьевое водоснабжение, или удовлетворять требованиям для конкретного производства.
Однако из практики водоснабжения следует то, что в большинстве случаев проектировщики сталкиваются с определенными сложностями, т.к. в основном все природные объекты обладают своими характерными чертами и особенностями. Водные объекты являются сложно прогнозируемыми с уче-
Особенности забора воды в сложных природных условиях для городов...
том своих характеристик, что требует проведения дополнительных изысканий, а также применения определенных технических решений.
В настоящей статье предлагается рассмотреть различные сложные природные условия, с которыми приходится сталкиваться для забора воды в городах и населенных пунктах и предложить оптимальные решения по организации водоснабжения.
В нашей стране имеется огромное количество рек, которые имеют большое количество наносов, причем не только взвешенных, но и донных. Наносы осложняют забор воды, что может приводить к засорению ими водоприемного колодца, самотечных и сифонных линий. Это может приводить к полному выходу водозаборного сооружения из строя [3-4].
Взвешенные наносы мигрируют по всей длине водного потока. Донные наносы в большинстве случаев переносятся непосредственно только по дну водного объекта [5]. В своей совокупности, если река имеет, как взвешенные, так и донные наносы, то можно сказать, что забор из такого водного объекта будет являться сложным. Особенно это касается горных рек, которые в отличие от равнинных, обладают своим нехарактерным гидрологическим режимом, который в некоторых случаях удорожает строительство всей системы водоснабжения.
Стоит также сказать, что горные реки могут эпизодически менять положение своего русла, а также глубину в некоторых местах, что, естественно, прогнозировать крайне сложно, а в некоторых случаях и почти невозможно [6].
Для решения вышеперечисленных проблем стараются сделать водоподпор в месте предполагаемой установки водозаборного сооружения путем установки водосливной плотины. Таким образом, увеличивается глубина в месте забора, что позволит получать воду именно на этом участке реки [7-8].
Кроме того, от водоподпорной части водосливной плотины необходимо строить водоперехваты-вающую галерею с водоприемными окнами, которая будет захватывать воду, подходящую к плотине. Для борьбы с большим количеством донных наносов в водоприемные окна будут встраиваться специальные двойные решетки [9].
Далее вода с большим количеством взвешенных наносов должна поступать по водоперехваты-вающей галереи к отстойникам. Их строительство необходимо для осаждения взвешенных наносов, которые затем будут удаляться с помощью сбросного трубопровода и с промывной водой сбрасываться вниз по течению реки. Такое решение позволит значительно снизить затраты на очистку воды и облегчить работу водопроводных очистных сооружений.
Стоит сказать, что данный способ оправдывает себя при отсутствии подрусловых вод. Если они имеются, то лучше использовать подрусловые водозаборные сооружения (инфильтрационные).
Подрусловые воды — это промежуточный вариант между подземными и поверхностными водами. Они образуются путем фильтрации воды из реки непосредственно в грунт, где они смешиваются с грунтовым потоком. По своей структуре они отличаются как от поверхностных, так и от подземных вод, имеют свой особенный состав.
Для забора подрусловых вод используются водозаборные сооружения инфильтрационного типа. Под дном реки прокладывается водоприемная галерея, которая соединяется с водоприемным колодцем, находящимся на берегу реки или чуть дальше. Подрусловая вода забирается непосредственно погружным насосом из водоприемного колодца и в случае хорошего качества воды может направляться непосредственно потребителю, минуя очистные сооружения.
Забор воды с помощью инфильтрационных водозаборных сооружений намного проще, чем вышеописанный вариант с водосливной плотиной и отстойниками, однако не всегда может обеспечить требуемые объемы воды, которые зависят от объемов водоносного горизонта, а также степени фильтрации водного потока через дно реки.
Стоит сказать, что имеются еще более сложные природные условия в водных объектах, при которых вышеперечисленные методы становятся бесполезными. Бывают случаи, когда в водном объекте имеется неустойчивое русло, при котором систематически меняются глубинные отметки. Наличие оползневых явлений, а также шугозаполнение до 80 % русло реки сильно затрудняют забор воды.
В таком случае решение о строительстве водозаборных сооружений должно приниматься после тщательных гидрологических, геологических, топографических, экономических, а также других различных изысканиях, по результатам проведения которых и принимается окончательное решение о возведении водозабора и выборе конкретного метода.
Стоит отметить, что в некоторых случаях бывает, что, например, не все горные реки могут быть вообще использованы для водоснабжения в принципе. Это обуславливается отсутствием необходимого стока в течение сезона.
В некоторых случаях предлагается проводить регулирование стока с объединением стоков из соседних рек, если это позволит в дальнейшем создать необходимый расход и объемы воды, которые можно забрать водозаборными сооружениями. В данном случае возможно при регулировании стока и объединении нескольких мелких рек строить специальные тоннели, по которым будет перебрасывать весь речной сток всех объединенных водных объектов.
Кроме того, имеется опыт подачи воды из вышеперечисленных рек непосредственно по открытым водопроводящим сооружениям, например, открытым лоткам или каналам в том случае, если отсутствует возможность порчи воды в сформированном водном объекте.
В случае, если проведенные изыскания и экспертиза покажет, что строительство капитальных сооружений водозаборов нецелесообразно, то в таком случае принимается решение об установке нестационарных водозаборных сооружений. По своим характеристикам они намного проще в использовании и менее надежны, однако при сложных природных условиях позволяют организовать забор и подачу воды непосредственно потребителю или на очистные сооружения значительно быстрее, чем их капитальные аналогии.
В данном случае можно использовать плавучие водозаборные сооружения, которые устанавливаются на понтоне и соединяются гибкими водоводами с водоприемным колодцем на берегу реки. Применяются также и мобильные водозаборы, представляющие собой насосную станцию на колесах, от которой в воду опускается гибкий всасывающий патрубок, по которому вода направляется непосредственно потребителю.
В заключении следует сказать, что забор воды в сложных природных условиях всегда индивидуален и требует проведения дополнительных изысканий для выбора оптимального метода забора и подачи воды потребителю.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кедров В.С., Исаев В.Н., Орлов В.А., Пальгунов П.П., Сомов М.А., Чухин В.А. Водоснабжение и водоотведение: Учебник для вузов. — М.: Стройиздат, 2002. — 335 с.
2. Орлов Е.В. Инженерные системы зданий и сооружений. Водоснабжение и водоотведение. М.: Издательство АСВ. 2015. 216 с.
3. Боровков В.С. Маркова И.М. Внутрирусловые геоэкологические процессы в водотоках на урбанизированных территориях // Экология урбанизированных территорий. 2006. № 1. С. 12-16.
4. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения. — М.: Стройиздат, 1988. 399 с.
5. Орлов В.А., Квитка Л.А. Водоснабжение. М. Издательский дом Инфра-М. 2015. 443 с.
6. Сомов М.А., Журба М.Г. Водоснабжение. Том 1. Системы забора, подачи и распределения воды. — М.: АСВ, 2010. 262 с.
7. Гидрология и гидротехнические сооружения: учебник / Г.Н. Смирнов и др. ; под ред. Г.Н. Смирнова. — М.: Высшая школа, 1988. 472 с.
Изменение во времени приоритетов в технологиях очистки городских сточных вод
8. Орлов Е.В. Районы крайнего севера. Особенности забора воды из поверхностных источников // Технологии мира. 2013. № 8. С. 37-42.
9. Порядин А.Ф. Развитие водоснабжения в России. XX век. — М.: Издательский дом НП, 2003. 96 с.
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Е.В. Орлов, Е.Э. Николаева. Особенности забора воды в сложных природных условиях для городов и населенных пунктов. — Системные технологии. — 2018. — № 27. — С. 86—89.
FEATURES OF WATER DISPOSAL IN COMPLEX NATURAL CONDITIONS FOR CITIES AND HUMAN SETTLEMENTS E.V. Orlov, E.Je. Nikolaeva
Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)
Abstract
The article deals with the main issues related to the peculiarities of water abstraction in difficult natural conditions. Various variants of water intake from mountain rivers with the use of infiltration water intake structures and water intakes with a spillway dam and sedimentation tanks are given. The possibilities of water abstraction using non-stationary water intake facilities (floating, mobile).
Keywords:
water intake structure, sediment, water canals, pump, water intake well, treatment facilities, mountain rivers Date of receipt in edition: 22.05.18 Date of acceptance for printing: 29.05.18
УДК 628.3
ИЗМЕНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ ПРИОРИТЕТОВ В ТЕХНОЛОГИЯХ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД
Н.А. Залётова, Н.В. Морозова, И.О. Булычев
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва
Аннотация
На основании обзора научно-технической литературы и выполненных исследований представлена последовательность возникавших проблем в области очистки сточных вод и охраны окружающей среды, которые рассматривались и решались инженерами и учеными. Представлен ряд технологических проблем очистки сточных вод, проведенных с момента зарождения работ по разработке методов очистки сточных вод до настоящего времени. Показаны основные этапы развития технологических решений и перспектива работ в этой области.
Ключевые слова:
сточные воды, очистка, требования к сбросу, повышение качества, органические вещества, биогенные вещества, обработка осадков, интенсификация очистки, использование отходов История статьи: Дата поступления в редакцию 11.05.18
Дата принятия к печати 19.05.18
