Введение
Сооружения для забора подземных вод различного типа применяются при добыче природной воды, при пополнении запаса подземных вод, а также при предварительной очистке поверхностной воды за счет естественных условий. Большинство, известных на сегодня типов сооружений, широко применяется на всей территории нашей страны. Известно, что в последние десятилетия проектирование и строительство сооружений данного типа для нужд водопроводно-коммунального хозяйства развивается на территории более чем 38 стран [6]. Результаты изучения опыта применения водоприемных сооружений в различных условиях должны учитываться при проектировании и строительстве, а также при разработке и актуализации действующих норм. Сближение требований отечественных норм со стандартами Европейского Союза, в том числе с Еврокодами, определено Министерством регионального развития Российской Федерации одним из приоритетных направлений в Программе разработки строительных норм и правил в области инженерных изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений на 2010-2012 годы. В 2013г. вводится в действие актуализированная редакция СНиП 2.04.02-85* [1], требования данных актуализированных норм распространяются на сооружения, рассматриваемые в статье.
Цель исследования
Провести сравнительный анализ соответствия требований отечественных норм [1] с международным опытом применения данных сооружений [5, 6] и разработать рекомендации по внесению дополнений в отечественные нормы.
Материал и методы исследования
В целях проведения наиболее точных и объективных исследований, в качестве исходных данных была выбрана база данных научно-исследовательского проекта «Естественные и искусственные системы для пополнения и инфильтрации» [6], выполненного в Компетенццентрум Вассер Берлин гГМБХ. Для исследования были отобраны публикации, связанные с настоящей темой, изданные в период с 1984 по 2012 гг. (всего 155 публикаций
, в том числе подрусловые [6];
- инфильтрационные сооружения открытого типа.
Требования, предъявляемые к сооружениям для забора подземных вод и пополнения запаса подземных вод, в целом соответствуют техническим характеристикам существующих водоприемных сооружений и международной классификации.
Ранее прове). Данные были проанализированы и систематизированы в соответствии с принятой международной классификацией, статистические данные были получены в программе Microsoft Office Access 2007.
Результаты исследования сравнивались с требованиями актуализированных норм [1].
При проведении настоящих исследований каптаж родников не рассматривался.
Результаты исследования
Актуализированные нормы не имеют существенных отличий от предшествующих в части требований к водозаборным сооружениям подземных вод и сооружениям для пополнения запаса подземных вод.
Международный опыт показывает, что наиболее распространенными сооружениями являются:
- водозаборные скважины, которые также часто используются для пополнения запаса грунтовых вод в регионах с ограниченными водными ресурсами [9];
- горизонтальные водозаборы, в том числе береговые [6];
- лучевые водозаборы денные исследования показали, что учет и контроль факторов, влияющих на формирование качества воды в скважинах, может существенно упростить последующую очистку воды и снизить количество химических реагентов, идущих на технологические нужды процесса очистки. Использование физических и естественных химических, а также биологических процессов, проходящих в водоносном горизонте, биомониторинг зоны санитарной охраны и прилегающей к ней территории как средство контроля должны носить обязательный характер [2].
В основе схем управления качеством воды должно находиться неукоснительное выполнение требований отечественных норм, в которых указан полный перечень мероприятий и ожидаемых результатов [3]. При этом предполагается, что нормы учитывают опыт эксплуатации и научные достижения, в том числе и международные.
Далее приведены результаты исследований, которые показывают частные расхождения актуализированных норм и международного опыта строительства рассматриваемых сооружений в отношении функционального назначения водоприемных сооружений и их конструктивного исполнения.
Водозаборные скважины
Основное отличие актуализированных норм в части требований, предъявляемых к водозаборным скважинам, – отсутствие подробной классификации сооружений по принципу работы и функциональному назначению. Классификация, основанная на анализе базы данных по существующим водозаборным скважинам, представлена на рисунке 1.
Рис. 1 Водозаборные скважины: а) для добычи природной воды; б) для сезонного пополнения запаса подземных вод безнапорных водоносных пластов и добычи природной воды; в) для сезонного пополнения запаса подземных вод напорных водоносных пластов и добычи природной воды; г) для пополнения запаса подземных вод безнапорных водоносных пластов и добычи природной воды; д) для пополнения запаса подземных вод напорных водоносных пластов и добычи природной воды; е) для добычи берегового фильтрата.
Водозаборные скважины, показанные на рис. 1б – 1д, являются новым типом сооружений, которые позволяют обеспечивать бесперебойное водоснабжение в регионах с высоким ростом численности населения и ограниченными водными ресурсами, также данные сооружения используются для улучшения качества подземных вод путем смешивания и разбавления. При использовании водозаборных скважин (1б, 1в) как альтернативных источников водоснабжения резервные скважины в 20% случаев не предусмотрены при соответствующем обосновании на первых этапах развития систем водоснабжения муниципалитетов [8].
Шахтные колодцы
Шахтные колодцы (рисунок 2) также используются для пополнения запаса подземных вод (рис. 2в), в том числе и на территории России.
Рис. 2 Шахтные колодцы: а) совершенного типа; б) несовершенного типа; в) несовершенного типа, используемые для пополнения запаса подземных вод.
Горизонтальные водозаборы
Горизонтальные водозаборы (рисунок 3) являются одним из самых распространенных типов водоприемных сооружений и в настоящее время используются для пополнения запасов подземных вод (рис. 3а). Глубина заложения горизонтальных водозаборов и водосборных галерей в безнапорных пластах составляет 6 ÷ 30 м.
Рис. 3 Горизонтальные водозаборы: а) используемые для пополнения запаса подземных вод и их добычи; б) водоприемные галереи; в) водоприемные галереи инфильтрационных водозаборов.
Лучевые водозаборы
Лучевые водозаборы (рисунок 4) равно как и горизонтальные используются для пополнения запасов подземных вод. Глубина заложения лучевых водозаборов составляет 25 ÷ 55 м. Лучевые и горизонтальные водозаборы предусматривают, как правило, вблизи поверхностных водотоков.
Рис. 4 Лучевые водозаборы: а) используемые для пополнения запаса подземных вод и их добычи; б) инфильтрационных водозаборов.
Сооружения искусственного пополнения запаса подземных вод, комбинированные водозаборы
К сооружениям искусственного пополнения запаса подземных вод (рисунок 5) относятся также и ранее неописанные брызгательные бассейны (рис. 5.2в), широко применяемые в Финляндии, инфильтрационные дюны (рис. 2г). Сооружения с использованием дамб используются в Азии (рис. 5в-5г), на Востоке и в Африке (рис. 5а-5б).
Интерес представляет опыт применения комбинированных водозаборов в Англии, Франции [4, 7] и Германии, в первую очередь из-за комплексного устройства технологической линии добычи и предочистки природной воды с использованием естественных условий через применение водозаборных скважин, горизонтальных водосборов, инфильтрационных бассейнов. Применение комбинированных водозаборов позволяет обеспечить большую производительность сооружений, повысить их надежность.
Рис. 5 Сооружения искусственного пополнения запаса подземных вод: 1а – песчаная дамба; 1б – инфильтрационная дамба; 1в – подземная дамба; 1г – надземная дамба; 2а – открытого типа с использованием очищенных стоков; 2б – открытого типа с использованием природных вод; 2в – брызгательные бассейны/участки; 2г – инфильтрационные дюны.
Выводы
В результате настоящих исследований и основываясь на результатах предыдущих, связанных с настоящей темой, можно рекомендовать следующие изменения в актуализированные нормы:
- внести дополнения в требования, предъявляемые к типам и схемам размещения водозаборных сооружений, в части учета результатов инженерно-экологических исследований с целью использования естественных условий окружающей среды для предварительной очистки воды;
- дополнить требования норм новыми показателями (физическими, химическими, биологическими), влияющими на качество добываемой природной воды, которые должны определяться в результате инженерно-экологических изысканий;
- ввести новые требования по обязательному использованию скважин биомониторинга в зонах санитарной охраны источников питьевого водоснабжения;
- дополнить требования, предъявляемые к водозаборным скважинам, используемым для искусственного пополнения запаса подземных вод, классификацией сооружений по принципу работы и функциональному назначению;
- расширить перечень открытых и закрытых сооружений для пополнения запаса подземных вод.
Рецензенты:
Верстов Владимир Владимирович, доктор технических наук, профессор, кафедра технологии строительного производства ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», г.Санкт-Петербург.
Захаревич Михаил Борисович, доктор технических наук, профессор, кафедра водопользования и экологии ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», г.Санкт-Петербург.
Библиографическая ссылка
Феофанов Ю.А., Ряховский М.С. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАБОРА И ПОПОЛНЕНИЯ ЗАПАСА ПОДЗЕМНЫХ ВОД // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=7863 (дата обращения: 03.05.2025).