Условия использования подземных вод. Стадии проектирования водозаборов

Использование подземных вод для целей водоснабжения определяется законодательными, нормативными актами государства и условиями формирования и залегания различных категорий подземных вод: характеристикой водоупоров и кровли водонос­ных пластов, мощностью последних, составом и свойствами водовмещающих пород, спецификой формирования водоносных горизонтов, особенностями источников их пи­тания и др. По условиям залегания и формирования подземных вод различают обычно артезианские, хорошо прикрытые мощными водонепроницаемыми кровлями и залегающими на значительных глубинах, и грунтовые воды, залегающие обычно на небольших глубинах (до 30 м) в аллювиальных отложениях. По гидравлическим характеристикам подземные воды различают как напорные, при которых статический уровень воды в пробуренной скважине устанавливается выше кровли водоносного пласта, и безнапор­ные, при которых статические уровень воды устанавливается ниже границы кровли водоносного пласта, прикрывающей водовмещающую породу.

Подземные воды на территории России находятся в собственности государства. Их использование в народном хозяйстве регламентируется Водным Кодексом РФ.

В зависимости от конкретных условий для добывания подземных вод могут применяться: водозаборные скважины, шахтные колодцы, горизонтальные или лучевые водо­заборы, каптажи родниковых вод. Состав сооружений водозаборов из подземных источ­ников определяется глубиной залегания, мощностью, водообильностью и геологичес­ким строением водоносных горизонтов, а также гидравлическими и санитарными ха­рактеристиками подземных потоков, требуемой производительностью водозабора и тех­нико-экономическими показателями.

Для проектирования и сооружения эксплуатационных водозаборных сооружений, а также для переоборудования разведочных скважин в эксплуатационные требуется разрешение федеральных органов геологии или территориальных производственных геологических объединений, местных органов государственного санитарного надзора и ор­ганов по регулированию использования и охране вод.

Проектирование, строительство и эксплуатация подземных водозаборов может осуществляться только организациями, имеющими право на проведение этих работ.

Проектные работы могут осуществляться в несколько стадий.

При одностадийном проектировании составляется рабочий проект со сводным сметным расчетом стоимости. В этом проекте обычно используются типовые или повторно применяемые проекты. Кроме того, одностадийное проектирование применяют при составлении технически несложных проектов.

В две стадии составляется проект для устройства крупных и сложных скважинных водозаборов. Этот проект, кроме сводного сметного расчета должен содержать рабочую документацию со сметами для каждого элемента или узла водозабора.

Проектирование использования подземных вод осуществляется не только при разработке конкретных проектов водообеспечения отдельных объектов, но и для определе­ния принципиальных направлений развития народного хозяйства, при составлении ге­неральных, бассейновых и территориальных схем комплексного использования и охраны водных ресурсов. Решения, принятые в этих схемах, подлежат обязательному учету при разработке проектно-сметной документации для отдельных объектов.

Структурная схема проектирования объектов и элементов водозабора приведена на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Схема очерёдности проектировании объектов и элементов скважинного водозабора

Проектирование скважинного водозабора начинают с построения проектного геолого-технического разреза. На рис. 8.2 приведен пример такого разреза.

Рис. 8.2. Проектный геолого-технический разрез разведочно-эксплуатационной скважины на воду

Основой для проекта водозаборных сооружений являются гидрологическое заключение и проектный геологический разрез. Объем проекта, его основное содержание должны осветить также важные вопросы и разделы как количество, качество и режим потребляемой воды из проектируемого водозабора; в каком месте следует бурить скважины или колодцы и в каком количестве; как обеспечить зоны санитарной охраны; какой водоносный горизонт следует использовать, каков удельный дебит скважины (колодца) при допустимом понижении статического уровня воды; обоснованность приня­того способа бурения, конструкций фильтров, типов водоподъемников, конструкций скважин, способов тампонажа затрубного пространства, конструкций оголовков и способы их сооружений и др. В проекте должны быть продуманные решения по размещению одного или нескольких сборных резервуаров, взаиморасположение (если требует­ся) водозаборных, очистных сооружений, резервуаров и насосных станций второго подъема.

Перечень основных задач и методология выбора оптимального варианта скважинного водо­забора отражены на рис. 8.3.

Рис. 8.3. Блок-схема методики выбора рациональной схемы скважинного водозабора

В процессе эксплуатации водозабора не реже 3-4 раз в год проверяют проектные (разведочные) данные о фактических параметрах работы водоносного пласта, скважин, насосов и сборных водоводов.

С учетом того, что расчетный срок эксплуатации водозабора с планируемой полной производительностью принимают не менее 30 лет, д.т.н. А.Д. Гуриновичем предложена методика поэтапного развития ввода в эксплуатацию скважин водозабора в сроки крат­ные 10, 20 и 30 годам при заданном общем водоотборе. Эта методика предполагает производить в начальной стадии проектирования и после каждого последующего этапа вво­да в эксплуатацию новых скважин переоценку запасов подземных вод (изменения производительности водозабора) на основе определения зависимостей понижений уровней воды в i—ой скважине расчетный период ().

Для неустановившегося режима и напорной фильтрации расчетная зависимость () имеет вид:

где — понижение уровня в i-ой скважине в расчетный период, м; (— дебит i-ой сква­жины -го периода, м³/сут; — радиус i-ой скважины, м; km — водопроводимость плас­та, м/сут; a — коэффициент пьезопроводности, м³/сут; — продолжительность -го пери­ода, сут; — дебиты взаимодействующих скважин, работающих в -ый период, м³/сут; — расстояние до взаимодействующих скважин, м; p — количество периодов; n — коли­чество скважин; — интегральная показательная функция.

Такой подход к режимам эксплуатации вводимых вновь и построенных ранее скважин позволяет значительно сократить затраты на строительство и эксплуатацию водозабора. Схема изменения параметров водозабора при поэтапном вводе в эксплуатацию скважин приведена на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Схема изменения параметров водозабора по методике поэтапного ввода в эксплуатацию

Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М.

"Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений"