1 – вбирна свердловина; 2 – водозабірна свердловина
Рисунок 1.6 – Схема штучного поповнення нижнього (експлуатованого) водоносного
горизонту за рахунок верхнього (в який відбувається фільтрація з річки):
1 – водозабірна сверддловина; 2 – дренажна вбирна свердловина; 3 - річка
Рисунок 1.7 - Схема штучного поповнення нижнього (експлуатованого) водоносного
горизонту за рахунок верхнього, в який відбувається фільтрація з річки, зі збагаченням верхнього водоносного горизонту через відкриті інфільтраційні споруди:
1 – водозабірна свердловина; 2 – дренажно-вбирна свердловина; 3 - басейн
Зазначені схеми можуть бути застосовані на практиці, якщо виключена можливість забруднення верхнього водоносного горизонту, який використовується для поповнення.
1.2.5 Компонування споруд в системах ШППВ залежить від місцевих умов (віддаленості джерела поповнення, топографії ділянки, якості сирої води тощо).
Основним завданням при проектуванні є вибір оптимального варіанту компонування споруд, який забезпечує найбільшу ефективність штучного поповнення.
1.3 Склад споруд в системах ШППВ
1.3.1 ШППВ здійснюється системою споруд і пристроїв, в яку в загальному випадку входять (рисунок 1.1): споруди для забирання води з джерела поповнення, попередньої підготовки води, подачі її на інфільтраційні споруди; інфільтраційні споруди; водозабірні споруди (каптажні) споруди; резервуари чистої води; споруди подальшої її обробки; насосні станції другого підйому; мережі та комунікації, які поєднують споруди в єдину систему, контрольно-вимірювальне та регуляційне обладнання на ній.
Споруди попередньої та подальшої обробки включають в системи ШППВ при відповідному обгрунтуванні залежно від якості води в джерелі поповнення, з урахуванням її зміни на шляху від інфільтраційних споруд до каптажних.
1.3.2 Забирання води з джерела поповнення здійснюється звичайно насосами, рідше сифонним або самопливним способами.
Вода подається на інфільтрацію по напірних або безнапірних трубопроводах чи по відкритих каналах, що в кожному конкретному випадку визначається рельєфом місцевості, складом споруд системи ШППВ, їх розміщенням та положенням робочих рівнів води в джерелі поповнення та інфільтраційних споруд.
1.3.3 Склад споруд попередньої підготовки води перед подачею її на інфільтрацію встановлюється залежно від характеру і ступеня забруднення джерела поповнення, а також від типу, конструкції та особливостей експлуатації інфільтраційних споруд.
Попередня підготовка води може здійснюватися методами аерації, коагулювання, відстоювання, мікрофільтрації, фільтрування на швидких фільтрах, вапнування, хлорування тощо.
Конструкції споруд попередньої підготовки води в багатьох випадках не відрізняються від аналогічних споруд, які застосовуються на водопровідних станціях. Певну специфіку мають в ряді випадків лише відстійники і аераційні пристрої, що застосовуються особливо часто.
1.3.4 Інфільтраційні споруди систем ШППВ поділяються на два основні типи: відкриті (басейни, канали, ділянки та ін.) і закриті (свердловини, колодязі, галереї).
Доцільність застосування інфільтраційних споруд того чи іншого типу визначається кліматичними, геолого-гідрогеологічними умовами ділянки, гідрологічною характеристикою джерела поповнення, наявністю вільних площ і цілями поповнення.
Системи ШППВ можуть містити в своєму складі інфільтраційні споруди різних типів.
Інфільтраційні споруди можуть бути безперервної та періодичної дії. Споруди безперервної дії застосовують, якщо потрібно подавати воду споживачеві впродовж року і у разі відсутності у водоносному шарі ємностей, достатніх для сезонного і багаторічного регулювання.
Споруди періодичної дії слід застосовувати у випадку, коли поверхневе джерело забезпечує подачу води в необхідній кількості та необхідної якості лише в окремі періоди року (через пересихання, промерзання, великий вміст завислих речовин під час повені та інші умови) і коли є можливість створення у водоносній товщі достатньої регулюючої ємності.
1.3.5 Каптажні пристрої, водоводи, резервуари чистої води і насосні станції систем ШППВ не відрізняються від аналогічних споруд звичайних водозаборів і, зокрема, так званих інфільтраційних (берегових, підруслових) водохаборів підземних вод.
Як каптажні споруди звичайно використовуються свердловини; можливе також застосування галерей, шахтних колодязів, променевих водозаборів.
Водовідбір в системах ШППВ може здійснюватися сифонним способом, за допомогою заглибних насосів або насосами з горизонтальним валом, розміщеним над рівнем грунтових вод.
При каптажі за допомогою галерей підземні води самопливом надходять у збирний колодязь, з якого по самопливному або напірному водоводу подаються до споживача.
1.3.6 Пристрій для подальшої обробки води, яка надходить з каптажних споруд (там, де в цьому виникає потреба), наприклад, для знезалізнювання, фторування, зм'якшення, знезаражування та ін., розміщують звичайно в будівлі насосної станції або біля неї.
1.4 Основні завдання проектування
1.4.1 Основними завданнями проектування систем ШППВ є: вибір схеми, складу споруд та їх компонування, розрахунок і проектування всього комплексу споруд і пристроїв, прогноз якості підземних вод, які надходять до водозабору, складання проекту зони санітарної охорони, техніко-економічне порівнювання варіантів і складання детального кошторису на будівельні та експлуатаційні витрати за прийнятим варіантом.
1.4.2 Споруди для забирання води з поверхневого джерела і подача її на інфільтрацію, резервуари чистої води, насосні станції другого підйому і напірні водоводи, споруди попередньої та подальшої обробки води проектуються так само, як відповідні споруди в звичайних системах господарсько-питного промислового і сільськогосподарського водопостачання відповідно до СНиП 2.04.02 (пп. 5, 6, 7, 8, 9) та ВБН 46/33-2.5-5 (пп. 6, 7, 8, 9, 10).
1.4.3 Специфічною особливістю проектування систем ШППВ є розрахунок продуктивності водозаборів і зниження (або підняття) рівнів у зоні їх впливу з урахуванням надходження води з інфільтраційних споруд.
1.4.4 Якість води джерела поповнення повинна бути такою, щоб після її підготовки і змішування з підземними водами горизонту, що експлуатується, вона задовольняла вимогам чинних норм і стандартів для господарсько-питних вод - вимогам ГОСТ 2761 і ГОСТ 2874.
1.5 Стадії проектування
1.5.1 Вивчення проблеми ШППВ і розробка технічної документації повинна здійснюватися постадійно згідно з ДБН А.2.2-3:
- передпроектна стадія: ескізний проект, науково-технічне обгрунтування;
-проектна стадія: техніко-економічне обгрунтування (ТЕО) інвестицій, проект (П), робочий проект, робоча документація (РД).
У випадках погодження ескізного проекту або ТЕО інвестицій може розроблятися робочий проект, а при їх затвердженні – робоча документація.
1.5.2 Стадії проектування визначаються замовником (інвестором) спільно з проектувальником залежно від розмірів території, що вивчається, складності водогосподарських, геологічних, гідрогеологічних, гідрологічних, екологічних умов, наявності матеріалів попередніх досліджень, вартості будівництва об'єкта.
1.5.3 Ескізний проект повинен розроблятися на підставі наявних матеріалів і визначає та обгрунтовує основні положення водогосподарської необхідності, технічної можливості та економічної доцільності вивчення проблеми ШППВ для вирішення водогосподарських і природоохоронних завдань на певних територіях і окремих об'єктах.
Ескізний проект є вихідним матеріалом для обгрунтування та планування науково-дослідних і проектно-вишукувальних робіт на подальших стадіях.
Ескізний проект розробляється як для значних територій і водоспоживачів, так і для окремих локальних об'єктів.
1.5.4 Техніко-економічне обгрунтування інвестицій ШППВ потрібно розробляти для окремих територій, зон та індивідуальних об'єктів зі складними природними (гідрогеологічними, інженерно-геологічними, гідрологічними, водогосподарськими тощо) умовами у випадку відсутності або недостатності матеріалів попередніх дослідних, вишукувальних та проектних робіт.
У ТЕО слід розробляти альтернативні варіанти технічних рішень, здійснюється їх техніко-економічний аналіз, обгрунтовуються основні технічні рішення, виділяються першочергові об'єкти будівництва, визначаються основні техніко-економічні показники і ресурси, необхідні для реалізації об'єктів, які проектуються.
1.5.5 Проект на будівництво системи ШППВ слід розробляти для окремих складних об'єктів, якщо є потреба у поглибленому вивченні вихідних (гідрогеологічних, інженерно-геологічних, гідрологічних) даних і детальному обгрунтуванні техніко-економічних рішень. Необхідність розробки проектної документації на стадії проекту визначається на підставі докладного вивчення матеріалів попередніх робіт.
На стадії проекту повинні бути вирішені всі основні завдання по вибору джерела поповнення і ділянки розташування споруд системи ШППВ, типів, схем та конструкцій споруд, визначенню продуктивності інфільтраційних і водозабірних споруд, а також режиму їх експлуатації, організації зон санітарної охорони і т. д. В проекті визначаються будівельні і експлуатаційні витрати по спорудженню системи ШППВ.
Слід враховувати, що будівельна вартість і експлуатаційні витрати визначені на стадії техно-робочого проектування не повинні перевищувати аналогічних показників, отриманих на стадії ТЕО.
У разі потреби проекту може передувати проведення дослідних робіт на дослідно-виробничій установці. Одержані матеріали досліджень закладаються в основу проектних рішень. При реалізації проекту ШППВ дослідно-виробнича установка повинна входити до комплексу системи.
Величину дефіциту води, який повинен покриватися за рахунок ШППВ, слід визначати на попередніх стадіях вивчення проблеми або перед початком розробки проекту.
1.5.6 Робочий проект системи ШППВ розробляється для відносно простих і технічно нескладних об'єктів.
1.5.7 Робоча документація (робочі креслення) розробляється після затвердження попередньої стадії проектування. Вони є документом, на підставі якого здійснюється виконання будівельно-монтажних робіт.
1.6 Порядок розробки та погодження проектної документації
1.6.1 Проектування об'єктів ШППВ здійснюється на підставі завдання, затвердженого замовником з додержанням чинного законодавства України та нормативних документів.
Вихідні дані, необхідні для виконання робіт на відповідній стадії, замовник зобов'язаний видати до початку проектних робіт.
1.6.2 Проектні та проектно-вишукувальні роботи виконуються на підставі договорів (контрактів), укладених між замовником і проектувальником.
1.6.3 Для обгрунтування проектів систем ШППВ повинні виконуватися комплексні гідрологічні, геологічні, гідрогеологічні вишукування. Склад, об'єм і детальність вишукувальних робіт в кожному конкретному випадку визначається ступенню складності природних умов району розміщення споруд систем ШППВ, гідрогеологічною і гідрологічною вивченністю району, розміром водоспоживання і стадією проектування.
1.6.4 При розробленні проектної документації за дорученням замовника можуть виконуватися науково-дослідні роботи відповідно до складеної проектувальником програми за окрему плату.
1.6.5 Проекти систем ШППВ повинні бути погоджені з органами санітарного нагляду Міністерства охорони здоров'я України і організаціями, які виконують контроль за використанням та охороною поверхневих і підземних вод, Державного комітету України по водному господарству і Державного комітету природних ресурсів України, а також місцевими державними органами Міністерства охорони навколишнього природного середовища України.
2 ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМ ШППВ
2.1 Основні положення методики проектування
2.1.1 При проектуванні систем ШППВ повинні вирішуватися такі основні завдання:
а) вибір раціональних типів, конструкцій, схем розміщення водозаборів з урахуванням гідрогеологічних умов, а також передбачуваних інфільтраційних споруд і режим їх роботи;
б) оцінка продуктивності водозаборів в умовах їх взаємодії з інфільтраційними спорудами;
в) оцінка витрат сирої води, яку необхідно подати на поповнення підземних вод для досягнення заданої продуктивності водозаборів;
г) визначення коефіціента корисної дії інфільтраційних споруд і загальної гідроди-
намічної ефективності проектованої системи ШППВ;
д) оцінка можливого впливу проектованих водозаборів на діючі водозабори, а також також на поверхневі водні джерела.
2.1.2 Об'єм заходів щодо ШППВ передбачається виходячи з необхідної додаткової кількості води , яка повинна забезпечуватися фільтрацією Qб з штучних споруд (басейнів, каналів і т.д.).
При цьому
= hQб, (2.1)
де h - коефіціент корисної дії інфільтраційних споруд.
Тип інфільтраційних споруд, необхідних для забезпечення потрібного дебіту водозабору, призначається виходячи з гідрогеологічних умов ділянки, глибин залягання водоносного шару, положення рівнів підземних вод, потужності та будови зони аерації, якості і особливо каламутності в джерелі поповнення.
2.1.3 Розміщення водозаборів у плані слід приймати виходячи з умов забезпечення найефективнішої їх взаємодії з інфільтраційними басейнами і каналами (або іншими штучними спорудами для інфільтраційного живлення водоносного горизонту), а в берегових водозаборах – і з поверхневими водотоками і водоймами. Звичайно водозабори розміщують по лініях, паралельних інфільтраційним спорудам і руслам поверхневих водотоків і водойм. Водозабірні споруди можуть влаштовувати як нижче інфільтраційних басейнів по потоку підземних вод, так і вище басейнів.
У першому випадку водозабір найповніше використовує інфільтраційні води і лише частково – природну витрату підземного потоку. В другому випадку природна витрата потоку перехоплюється водозабором майже повністю, а інфільтраційні води – частково.
