Вывод формулы опред. дебита скважины в безнапорном пласте

 

Уравнение расхода можно представить и в другой форме

 

19.Водоприемники фильтрующего типа. В качестве инфильтрационных сооружений могут использоваться каналы и другие водотоки, понижения рельефа с устройством перегораживающих дамб, выработанные карьеры и др. При отсутствии близко залегающего водоносного пласта или для увеличения производительности при заборе инфильтрационных вод под дном бассейна устраивают дренажные системы, образуя водозабор подруслового типа. Производительность его рассчитывают по формуле,

где l – длина дрены.

 

При глубоком залегании водоупора от дна водоема, когда T стремится к бесконечности эта формула упрощается:

 

При проектировании инфильтрационных сооружений следует предусматривать мероприятия по восстановлению их производительности из-за кольматации дна – съем закольматированного слоя бульдозерами или гидросмывом. В случае отсутствия мощных водоносных пластов основным источником водоснабжения могут служить инфильтрационные, а подземные водозаборы природных вод могут использоваться в качестве компенсационных.

Также могут использоваться фильтрующие кассеты с гравийной засыпкой на водоприемных окнах.

 

20. Естественное и искусственное восполнение запасов подземных вод. Искусственное восполнение запасов подземных вод широко используется: - для создания сезонных запасов подземных вод; - для увеличения производительности и надежности эксплуатации действующих водозаборов подземных вод; - для защиты пресноводных горизонтов от проникновения высокоминерализованных подземных вод; - улучшения качества инфильтруемых и отбираемых подземных вод. При этом под обогащением подземных вод понимают инженерно-технические мероприятия, обеспечивающие дополнительное их питание и формирование новых запасов за счет поверхностных и дочищенных сточных вод. В известных учебниках два метода обогащения: инфильтрационный под действием сил гравитации и напорный путем фильтрации поверхностных вод под давлением. Наиболее применим первый метод. Он наиболее эффективен для обогащения первого от поверхности водоносного горизонта при отсутствии или слабой мощности покровных отложений. В искусственных инфильтрационных бассейнах должен поддерживаться слой воды 0,7….2,5 метров при количестве бассейнов не менее двух. При наличии слабопроницаемых покровных отложений днища бассейнов должны врезаться в хорошо проницаемые породы не менее чем на 0,5 метра. Песчаная и гравийная загрузка дна предусматривается при их устройстве в гравийно-галечниковых отложениях. В качестве инфильтрационных сооружений могут использоваться каналы другие водотоки, понижения рельефа с устройством перегораживающих дамб, выработанные карьеры и др. При отсутствии близко залегающего водоносного пласта или для увеличения производительности при заборе инфильтрационных вод под дном бассейна устраивают дренажные системы, образуя водозабор подруслового типа.

 

 

21.Проверка устойчивости затопленного оголовкана сдвиг. Затопленные оголовки водозаборов подвергаются опасности сдвига и опрокидывания, а сами береговые колодцы – всплыванию. Поэтому должна проводиться проверка устойчивости этих сооружений на действие различных факторов. Проверка на сдвиг. На оголовок действуют: Сила тяжести G, Взвешивающая сила Р, Сила гидродинамического давления F. Оголовок должен быть проверен на устойчивость к действию сдвигающих сил по формуле

где f – коэффициент трения подошвы оголовка по основанию; G= mg=gΣV_iρ_i, ρ_i – плотность материала оголовка, кг/м³; V_i – объем элементов оголовка, м³; P = gρ_вV, ρ_{в -} плотность воды, кг/м³

V - общий объем оголовка, м³; F = gρ_вψωv²/2g, ω – площадь поперечного сечения оголовка перпендикулярно потоку, м²; ψ – коэффициент, зависящий от формы оголовка в плане, v - скорость набегания потока на оголовок, м/с. Прверка на опрокидывание производится по формуле

где (x) и (y) плечи моментов сил, действующих на оголовок; опрокидывающие силы F и P определяются как сила давления грунта – F и архимедова сила взвешивающего давления воды P. Водозаборные сооружения и их элементы, дно которых расположено ниже уровня воды при опорожнении могут всплыть. Поэтому делается расчет на устойчивость к всплытию на случай максимального уровня воды в реке и при полном опорожнении рабочих секций водозабора для производства в них монтажных или ремонтных работ. Насосное отделение всегда свободно от воды. Поэтому должно соблюдаться условие G_c + G_обор + F_w ≥ P_в где G_c и G_обор - силы тяжести строительных конструкций и оборудования; F_w - сила трения водозабора о грунт при его всплытии; P_в - взвешивающая сила. Если водозабор сооружается опускным способом, то его устойчивость определяется на начало монтажных работ, т.е. без учета веса оборудования.

 

22.Режимные наблюдения при эксплуатации в/з подземных вод. В комплекс долговременных режимных наблюдений входят замеры динамического и статического уровней в эксплуатационной скважине, изучение химического состава и бактериологических показателей подземных вод эксплуатируемого комплекса, регистрация величины водоотбора по эксплуатационной скважине.

Наблюдения за уровнем подземных вод необходимо проводить не реже одного раза в месяц, за водоотбором – ежедневно. Отбор проб воды на бактериологические, органолептические и химические показатели качества производить в соответствии с утвержденной программой производственного контроля согласованной с р айонным центром гигиены и эпидемиологии.

Своевременно выявлять причины изменения качества воды, подаваемой потребителю. В случае выявления некачественного состава воды, лаборатория должна сообщить своей организации и районному центру гигиены и эпидемиологии для принятия срочных мер.

 

23.Влияние человека на источники водоснабжения. Хозяйственная деятельность человека оказывает существенное влияние на состояние водоисточников, их дебит и качество воды. Проблема антропогенных изменений в гидросфере является частью более общей научной и практической проблемы – воздействия человека на окружающую среду. Современная гидрология, используя методы водного баланса и другие методы математического моделирования, может оценить это воздействие и дать прогноз их результатов. Антропогенные факторы влияют на природные воды, вызывая изменение характеристик их гидрологического режима и их качество. Это связано с изменением русловой сети и перераспределением стока по территории во времени. Наиболее крупные факторы – водохранилища, мощные водозаборы, межбассейновая переброска стока. Кроме них, существенное влияние на формирование объема и качества стока оказывают агротехнические и лесомелиоративные работы, урбанизация, осушительная и оросительная мелиорации, строительство дорог и сопутствующих им сооружений. Влияние промышленности на водные объекты сказывается путем значительных водоотборов из рек, загрязнения их производственными и дождевыми сточными водами, загрязнения атмосферных осадков, использования лесных угодий под промышленные площадки, забора подземных вод и пр.

Сток с промплощадок специфичен в зависимости от отрасли промышленности, но почти всегда концентрация взвешенных веществ нефтепродуктов, показатель БПК приближается к верхнему пределу показателей стока с селитебной территории. Для условий Белоруссии, где густота речной сети составляет 0,4 – 0,5 км/км² практически все водозаборы подземных вод оказывают влияние на открытые водотоки. Уже сейчас некоторые малые реки перестали действовать как постоянные водотоки (Усяж, Слепня, Уша, Волма др.). Объекты мелиорации на современном этапе представляют собой сложный водохозяйственный комплекс. При мелиорации торфяных и супесчано - песчаных грунтов отмечается увеличение до 15% годового и меженного стока. С преобладанием суглинков проявляется снижение стока в основном в весенний период. Сильнее всего отрицательно влияет на водные объекты сельскохозяйственное производство. Смыв почвы (2 – 3 мм в год) со склонов уменьшает мощность гумусового горизонта, содержащего основные элементы питания растений (N, Р, К), ухудшает агротехнические свойства почвы и приводит к загрязнению водотоков. Наибольшее количество биогенных веществ (до 80%) выносится весной и во время ливневых дождей. Легко вымываются из почвы азотные и калийные удобрения. Интенсификация сельскохозяйственного производства невозможна без защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Многие из применяемых для этих целей пестицидов высокотоксичны. По некоторым данным часть их может путем смыва и инфильтрации попасть в реки и подземные горизонты. Очень острой остается проблема защиты рек от попадания в них отходов животноводства. Несовершенство систем навозоудаления, плохая работа очистных сооружений приводит к залповым, особенно весной, сбросам животноводческих стоков в водоемы, в результате которых наблюдается массовый мор рыбы. Размещение комплексов в поймах рек, чрезвычайно большое скопление скота в них, отсутствие квалифицированного персонала на очистных сооружениях ставит эту проблему на первое место в сельскохозяйственном производстве.

Нельзя оставлять без внимания и сточные воды мастерских, машинных дворов, моек автотракторной техники. В результате ливневые и талые воды увеличивают (в23) загрязнение рек нефтепродуктами. Под влиянием загрязняющих веществ в водных объектах происходят многоэтапные изменения. В начале они вызываются прямым действием загрязняющих веществ. Изменяются физико-химические и биологические свойства воды, газовый режим и т.д. Дальнейшие изменения связаны с взаимодействием загрязняющих веществ друг с другом, с водой, растворенным кислородом. Возникают процессы гниения и брожения с образованием токсичных веществ, снижается содержание кислорода. Это приводит к распаду биоценозов, замене чувствительных к загрязнения организмов малочувствительными. Снижается биопродуктивность водоемов, уменьшаются рыбные запасы, снижается качество воды. Особую проблему представляют воды в районах, загрязненных радионуклидами вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. В настоящее время уровни содержания радионуклидов Cs¹³⁷ и Sr⁹⁰ в питьевых водах систем централизованного водоснабжения республики не превышают 0,007 – 0,030 и 0,001 – 0,017 Бк/литр соответственно, т.е. вода пригодна к употреблению по радиологическим показателям. Вместе с тем, результаты мониторинга показывают наличие радионуклидов Cs и Sr в верхнем водоносном горизонте, особенно на территориях с высокой степенью загрязнения поверхности. Усиливаются процессы миграции радионуклидов. Отмечаются два пути миграции: - движение радионуклидов в зоне нарушений в земной коре по трещинам в кристаллических породах и известняках; - по разуплотнениям, трещинам и пустотам вдоль стволов скважин, оборудованных высокодебитными насосами, с образованием глубоких воронок депрессии. Созданные человеком водохранилища обусловливают значитльные статические нагрузки водной массы на земную поверхность. Так, в районе Вилейского водохранилища зафиксирован опущенный блок земной коры, на котором развиты заболоченные ландшафты. Инструментально установлено, что эта территория опускается на 7мм в год.

 

24.Расчет дебита одиночной скважины в напорном пласте. Вывод формулы. Рассмотрим схему работы одиночной совершенной скважины в напорном пласте. Расход воды, притекающей к скважине, можно записать

 

 

25.Водозаборы на берегах озер и морей. При устройстве водозаборов на водохранилищах следует учитывать режим уровней в нем, ветровые волны, размыв берегов, развитие водной растительности т.п. В озерах уровни воды колеблются меньше и там устраивают водозаборы руслового типа или островного незатопляемые. Для долинных водохранилищ равнинных территорий размах колебаний уровней в течение года 2…7 метров, а в предгорных и плоскогорных районах достигает 10…20 метров, в горных может достигать 100 метров. Для производственного водоснабжения часто используется морская вода. Отбор воды из моря имеет ряд особенностей. Это: колебания уровня воды, вызванное волнениями, сгонно-нагонными явлениями, отливами, морскими течениями, прибойными процессами, переработкой берегов, наличие моллюсков и ракушек, особенности ледовых явлений и коррозионные свойства морской воды. Размещении водозаборов возможно по трем вариантам: - в акваториях портов; - в естественных бухтах; - на открытом побережье. Наиболее удобен забор воды в акваториях портов с укрепленной береговой линией, защищенных от обмеления и волн. В этом случае применяют водозаборы берегового типа, совмещенные или раздельные, инфильтрационные или фильтрующие. На побережье водоприемники могут быть опрокинутыми волнами или льдинами. В таком случае применяют водоприемники фильтрационного типа, берегового типа с ограждением защитными дамбами или руслового типа затопленные. Для больших расходов устраивают ковши и подводящие открытые каналы с глубиной большей чем высота волны. Для борьбы с биообрастанием рекомендуется постоянное хлорирование воды дозами 1,5…5 мг/л, периодическая промывка труб горячей водой или обработка медным купоросом 6-7мг/л в течение одного часа через каждые двое суток.

26.Расчет сборных водоводов группового в/з. Напорные сборные водоводы обычно приме­няют при относительно глубоком залегании под­земных вод, когда каждое водозаборное сооружение оборудуется насосом. Гидравлический расчет тако­го водозабора сводится к определению потерь напо­ра по длине водовода с учетом местных сопротив­лений и к построению линии пьезометрических на­поров. После выполнения гидравлического расчета, учитывая, что в водозаборах могут быть установле­ны насосы разных марок, необходимо проанализи­ровать насколько правильно подобраны марки насо­сов и смогут ли они обеспечить стабильную работу группового водозабора. Для этого выполняются поверочные комплексные расчеты. Основной задачей такого расчета является определе­ние истинных значений расходов водозаборов, понижений в них уровней воды, а также расходов и потерь напора в сборных водоводах и параметров работы водоподъемного оборудования. При отборе воды из скважины напор насоса Н затрачивается на преодоление гео­метрической высоты подъема воды z_г, понижение уровня S и потерь напора в водоводе h от скважины до конечной точки подачи воды/ Насос, установленный в скважине, развивает напор, равный; Н = (P-СУ)+S+h, м, где P - отметка уровня воды в резервуаре; СУ. - отметка статического уровня подземных вод; S - понижение уровня в скважине; h - потери напора в водоводе от скважины до ре­зервуара, включая потери напора в водоподъемных трубах.

Для повышения надежности и экономичности работы водозабора в нем рекомендуется устраивать не менее отдельных ветвей скважин и сборных водоводов. В каждой такой ветви допускается объединять не более 15…20 скважин. Они обычно расположены по тупиковой схеме, но при площадном расположении скважин они могут быть и кольцевыми. Участки тупиковых линий, примыкающие к колодцам и резервуарам, могут дублироваться. Число дублируемых участков на каждой ветви принимается из расчета, чтобы при авариях на водозаборах первой и второй категории надежности общее снижение подачи не превышало 30%. Это значит, что в таких системах скважины в тупиках сборного водовода, меющие суммарную производительность до 30% от расчетной для рассматриваемой ветви могут иметь не дублируемые участки. Если же в таких системах имеется хотя бы два отдельных и близких по производительности водозабора, то дублирование участков сборного водовода может и не потребоваться. Оно не осуществляется и на водозаборах третьей категории.

 

 

27.Выбор схемы в/з соор повер источников. При выборе места расположения, типа и конструктивной схемы водозаборных сооружений следует учитывать гидрологические, топографические, геологические условия, качество воды, требования судоходства и рыбоводства, условия эксплуатации. Следует учитывать прогноз изменения качества воды в источнике, руслового процесса, рыбоводства. Водоприемники водозаборов не следует размещать:- в пределах зоны движения судов, плотов;- в зоне отложения донных наносов; - в местах зимовья и нереста рыб;- на участках возможного разрушения берега, возникновения шугозаторов;- в местах скопления плавника и водорослей. Не рекомендуется размещать створ водозабора в ухвостье острова, ниже разрабатывающего протока. На реках водозаборы следует размещать на вогнутом берегу в зоне наибольших глубин русла. При этом следует предусматривать мероприятия по берегоукреплению. При русловой многорукавности створ водозабора следует привязывать к имеющимся теснинам русла или располагать вблизи гидротехнических сооружений, фиксирующих плановое положение русла. Для хозяйственно – питьевого водоснабжения место забора воды должно быть выше:- выпусков в водоток сточных вод;- населенных пунктов;- расположенных на берегу кладбищ и скотомогильников; - стоянок судов;- животноводческих комплексов, ферм и водопоев скота. При неблагоприятных условиях забора воды сооружения следует устраивать с водоприемниками двух типов или расчлененными на два узла, которые должны располагаться на разных водотоках или в разных створах. Производительность каждого из таких узлов должна составлять не менее 50% от полной производительности водозабора. В настоящее время установилась классификация водозаборов по производительности: малая (до 1м³ /c), средней (1 – 6 м³/c) и большой – более 6 м³/c.

В водоемах, в которых имеется температурная стратификация воды, следует применять селективные водозаборы, позволяющие забирать холодную воду летом и более теплую – зимой. При тяжелых шуголедовых условиях, когда нет возможности обогрева решеток, рекомендуется устраивать водоприемники разных типов, разнесенных друг от друга на расстояние, исключающее одновременный перерыв в заборе воды и снабженные устройствами борьбы с шугой. По месту расположения водоприемника водозаборы подразделяют на: береговые, русловые, приплотинные, ковшевые и пр. Для водозаборов средней и большой производительности первой категории надежности рекомендуется применять водоприемные ковши и каналы, огражденные дамбами. Водозаборы из поверхностных источников состоят из трех основных элементов (отделений): водоприемного, всасывающего и насосного, которые могут устраиваться в виде единого блока (совмещенного типа). Если водоприемник располагается у берега, то водозабор называют берегового типа, а если в русле, то – руслового. Если в теле плотины, то называют приплотинным.

Для борьбы с донным льдом и шугой, снижения содержания взвесей в отбираемой воде сооружают ковши в виде искусственных заливов. Они могут располагаться в береге реки или быть вынесенными в русло реки при помощи дамб.

 

29.Способы бурения водозаборных скважин. В настоящее время применяется несколько способов бурения скважин. Наиболее старый – ударно-канатный – когда грунт выбирается для образования скважины желонкой - рабочим органом в виде цилиндра с дном, действующим как обратный клапан, и заостренными нижними краями. Вначале устанавливается кондуктор, - направляющая труба, которая постепенно, по мере выработки грунта внутри ее, погружается в грунт. Желонка с помощью специальной вышки высотой 12…15 метров поднимается вверх и бросается вниз по кондуктору. При ударе она заполняется грунтом через открывающееся дно. При подъеме дно захлопывается, а попавший внутрь грунт удаляется из желонки на поверхности. Ударно-канатный способ применяется для устройства скважин глубиной до 150 метров во всех видах грунтов. При попадании на валуны, камни и другие прочные породы желонку временно заменяют на долото или клин, которым разбивают встретившееся препятствие, а желонкой удаляют его осколки. Одновременно или с опережением опускают колону обсадных труб для крепления стенок скважины. В песчаниках, известняках, доломитах, сланцах и других прочных породах проходка скважин может осуществляться открытым забоем без крепления стенок. В последнее время буровые установки реализуют в основном вращательный способ бурения с прямой и обратной промывкой забоя, бурение с помощью погружных пневмоударников или колонковое бурение с отбором керна. Последнее наиболее часто используется для проходки разведочных скважин. В качестве рабочего органа используют шнеки (для неглубоких скважин в рыхлых грунтах), шарошки, долота, ударники и т.п. для разрушения горной породы на забое, т.е. на дне проходимой скважины. Для удаления разрушенной породы, подъема ее на поверхность используют промывочные жидкости из бентонитовой или специальной глины, которая обеспечивает необходимую вязкость при вдвое меньшем расходе. За рубежом применяют специальное органическое вещество «реверт». Промывочная жидкость из него отличается тем, что через 90 часов под действием развивающихся в нем биологических процессов она теряет вязкость. Сроки существования могут изменяться в широких пределах с помощью химических добавок. Кроме глинистых растворов для промывки используют воду, аэрированную жидкость, пену, а также продувку воздухом. Вращательным способом с обратной промывкой проходят скважины глубиной до 200 метров, а более глубокие (до 600 метров) с прямой промывкой. Буровые установки глубокого бурения монтируют на прицепах. В качестве привода используют двигатель автомобиля или собственный. Установка их на месте бурения осуществляется четырьмя мощными гидродомкратами, а подъем и опускание мачты – с помощью гидроцилиндров, что упрощает монтаж – демонтаж установки. В буровых установках некоторых фирм подвижный вращатель оснащают вибромолотом, что позволяет бурить скважины вибро-ударно-вращательным способом.

Большинство буровых установок оснащено компрессором, размещенном непосредственно на платформе. Рабочее давление их от 0,7 до до 2,5 МПа, а подача воздуха от 16 до 30 м³/мин. При бурении в неустойчивых сыпучих грунтах, где требуется крепление пробуренных участков колонной обсадных труб используют специальный расширитель, увеличивающий диаметр скважины ниже башмака обсадных труб. В условиях Полесья, где торфяники подстилаются песками и, неглубокие скважины (до 20 метров) могут проходиться методом гидроподмыва. Конструкция водозаборной скважины определяется глубиной залегания водоносных (в29) пластов, характером проходимых горных пород, требуемым дебитом. При ее устройстве первую колону обсадных труб опускают на глубину 10…12 метров. Она должна обеспечивать вертикальность скважины. Затем опускают трубы меньшего диаметра (приблизительно на 50 мм) и доводят до нижней границы водоносного слоя и несколько заглубляют в водоупор. После чего устанавливают фильтр. При большой глубине залегания водоносных пластов. Когда из-за большого сопротивления трения обсадной трубы о грунт не удается достичь необходимых глубин, переходят на трубы меньшего диаметра и таким образом конструкция скважины приобретает телескопический вид.

Таким образом в конструкции скважины можно выделить основные части: - водоприемная (фильтр); - крепление стенок (обсадные трубы); - устье (оголовок) – выходная часть скважины.

Устье скважины располагают в наземном павильоне, высотой более 2,4 метра или в подземной камере. Диаметр эксплуатационной колоны труб принимают в зависимости от типа применяемых погружных насосов – не меньше номинального диаметра насоса. Верхняя часть колоны обсадных труб должна выступать над полом павильона или подземной камеры не менее чем на 0,5 метра. Оголовок должен быть герметичным, исключающим проникновение в затрубное и межтрубное пространство загрязнений и поверхностных вод.

 

28.Русловые водозаборы. Условия применения и их основные конструктивные элементы. Русловой тип водозаборов применяют обычно при относительно пологом береге, когда необходимые глубины находятся на значительном расстоянии от берега. При этом всасывающие линии устраивают самотечными. Водоприемники сооружают из железобетона. Они бывают: постоянно затопленными, затопляемыми высокими водами, незатопляемыми. Незатопляемые водоприемные оголовки называют крибами. Затопляемые трудно эксплуатировать, но они используются на судоходных и лесосплавных реках. Затопленные водоприемные оголовки могут служить только для защиты самотечных линий или образовывать водоприемную камеру, к которой присоединяют концы самотечных линий. Самотечные водоводы сооружают из стальных, железобетонных или пластмассовых труб. Их нужно проверять на всплывание и изоляцию. В русловой части их следует защищать от истирания наносами и повреждения якорями путем заглубления под дно не менее чем на 0,5 метра и крепления русла от размыва. Затопленные водоприемные оголовки необходимо защищать от подмыва обтекающим потоком. Для этого устраивают соответствующее основание и укрепляют дно вокруг. Места их расположения ограждают бакенами для для защиты от повреждения судами, плотами, якорями и т.п. В теплое время водозаборы могут интенсивно обрастать различными моллюсками: мидиями, которые затрудняют их работу. Рекомендуется обработка хлором или медным купоросом при температуре воздуха более 10 ⁰С. Обработка производится в течение одного часа с периодичностью через два двое сутокВсе рассмотренные оголовки могут промываться обратным током воды.

 

 

30.Охрана источников воды от загрязнения и истощения. Рациональное использование водных ресурсов определяет необходимость в проведении охранных, рекультивационных, технологических и организационных мероприятий. В первую очередь к ним относят: - обоснованное размещение и развитие производительных сил, увязанное с балансов возможного потребления воды и сбросом стоков;- создание водоохранных зон и соблюдение охранного режима;- сокращение потребления свежей воды путем совершенствования технологических процессов;- создание водооборотных систем внутри предприятий;- повышение эффективности очистных сооружений и прекращение сброса загрязненных сточных вод. Положение о водоохранных полосах (зонах) малых рек, которым ограничивалась в зоне не менее 500 метров от среднемноголетнего меженного уровня воды хозяйственная деятельность – запрещено авиаопыление, размещение ферм, складов удобрений и ядохимикатов, складов нефтепродуктов, механических мастерских и свалок. В прибрежной полосе шириной 20 – 100 метров запрещается любая производственная деятельность – распашка земли, строительство, размещение палаточных городков и пр. Поскольку основным загрязнителем водотоков является сельское хозяйство, то и главное внимание должно уделяться совершенствованию систем земледелия – прекращению использования высокотоксичных пестицидов, создание устойчивых к болезням и вредителям сортов растений, внедрении биологических методов защиты растений, почвозащитных севооборотов, создание почвозащитных лесных полос т.д. Для основных рек республики разработаны схемы комплексного использования водных ресурсов, но из-за ограниченности средств не все водоохранные мероприятия выполняются. Рекультивация рек предусматривает строительство наносозадерживающих прудов, увеличение шероховатости поймы посадкой кустарника, отвод части наносов из русла на пойму, создание на реках биоплато, восполнительных бассейнов и пр. Совершенствование технологий в промышленности. При тщательном соблюдении условий эксплуатации обычных сооружений биологической очистки их эффективность не превышает 80%. С повышением степени очистки с 80 до 95% расходы на очистку удваиваются, а свыше 95% повышаются в 10 раз на каждый дополнительный процент улучшения степени очистки. Для того, чтобы очищенные сточные воды удовлетворяли экологическим требованиям, их большинстве случаев разбавляют природными водами в 30 – 40 раз. В то же время локальная, на месте образования загрязнений, очистка сбросных вод до норм допускающих их повторное использование в промышленной технологии, всегда проще, чем в сложной смеси стоков. Поэтому строительство замкнутых водооборотных систем водопользования (ЗСВ) является основным инженерно – экономическим направлением в промышленном водоснабжении. При этом ЗСВ требуют прежде всего: - физико-химических методов очистки, учитывающих состав основных загрязнений, связанных с особенностями технологического процесса; - установление обоснованного состава допустимого содержания компонентов оборотной воды для ее повторного использования; - извлечение из стоков ценных компонентов; - утилизации выделенных осадков. ЗСВ разделяют на бессточные и безотходные. На бессточных системах водопользования предусматривается обработка всех сточных вод на заводских очистных сооружениях, после чего очищенная вода используется в производстве. Безотходная технология предусматривает резкое сокращение количества отходов и их переработку для дальнейшего использования. Перспективны биогазовые установки для отходов животноводства, пищевой, лесной

(в30) промышленности, переработки мусора, осадка сточных вод. Эффективна технология метанового сбраживания органических отходов в анаэробных условиях. Водное законодательство РБ включает ряд основополагающих законов в области водного хозяйства. Основной – «Водный кодекс Республики Беларусь», который включает разделы: общие положения, государственное управление в области использования и охраны вод, стандартизации и нормирования, водопользования охрана вод, экономика использования вод, контроль за использованием, ответственность за нарушения водного законодательств, международные отношения в области использования и охраны вод. Кодекс имеет во многом общий характер, содержит общие положения, которые сложно использовать в конкретных условиях или отношениях. В определенной части к водным ресурсам, точнее к подземным водным ресурсам, имеет «Кодекс РБ о недрах», который определяет недра как часть земной коры, расположенной … ниже дна водоемов и водотоков… Таким образом поверхностные воды не относятся к недрам. Там же: «….полезные ископаемые – твердые, жидкие и газообразные природные образования земной коры, используемые или пригодные к использованию во всех сферах человеческой деятельности.

 

31.Схемы расположения скважин в плане. Учет их взаимодействия.

Для откачки из подземных источников большого объ­ема воды применяют групповые водозаборы, состоящие из нескольких скважин. Скважины таких водозаборов в зависимости от принятого расстояния между ними мо­гут работать как взаимодействующие или как невзаимо­действующие. Если расстояние между скважинами, рас­положенными в неограниченном пласте, не меньше удво­енного радиуса влияния такие скважины могут рассматриваться как одиночные, невзаимодействующие. Их параметры и дебит определяются по изложенной вы­ше методике. Если же расстояние между скважинами меньше удвоенного радиуса влияния, такие сква­жины при работе взаимодействуют. В результате их дебиты при прочих равных условиях будут меньшими, чем дебиты невзаимодействующих скважин. Чтобы получить тот же объем воды из взаимодействующих скважин, по­нижения уровней воды в них должны быть большими, чем в невзаимодействующих. Групповые скважинные водозаборы проектируются обычно с взаимодействующими скважинами. При этом сокращается протяженность сборных водоводов, линий энергоснабжения, связи, контроля, управления и уменьшается строительная стоимость водозабора. Одновремен­но увеличиваются взаимные срезки статического уровня воды в его скважинах, повышаются затраты на подъем из источника воды. При весьма близком расположении скважин друг от друга взаимные срезки уровней в них могут достигать таких значений, при которых сущест­венно уменьшается дебит скважин и увеличивается их число, снижается экономическая эффективность водоза­бора. Поэтому в каждом конкретном случае расстояние между взаимодействующими скважинами групповых во­дозаборов необходимо обосновывать технико-экономи­ческими расчетами. Оно должно соответствовать мини­муму приведенных затрат на добычу и подачу потреби­телям заданного объема воды. В зависимости от местных условий и типа применяемых водозаборов оптимальное расстояние между их скважинами - 20...300 м. При этом меньшие значения относятся к скважинам, пробуренным вдоль уреза воды поверхностных источников, т. е. распо­ложенным у границ с Н = соnst или в пласте ог­раниченного типа с граничными условиями I рода, боль­шие — к скважинам, расположенным в неограниченных пластах. Дебит взаимодействующих скважин может быть най­ден если вместо S скважин подставить их действительное значение S* = Si-ΔSi, где Si — понижение уровня воды в скважине без учета ее взаимодействия с другими скважинами водозабора; ΔSi — срезка уровня воды в центре рассматриваемой скважины, обусловленная ее взаимодействием с други­ми скважинами водозабора. При произвольном расположении скважин в неогра­ниченном напорном пласте по формуле Форхгеймера ΔSi=(∑Q_j ln(Rj/rj))/2πKM, где Qj - производительность воздействующей скважины; R - радиус влияния воздействующей скважины; r - расстояние между рассматриваемой и воздействующими скважина­ми.

 

 

32.Зона санитарной охраны поверхностного источника. На всех водозаборах коммунальных водопроводов создаются зоны санитарной охраны для обеспечения санитарно-эпидемиологической безопасности его функционирования. Зона санитарной охраны поверхностного источника включает три пояса: первый – строгого режима, второй и третий – режимов ограничений. Границы первого пояса зоны санитарной охраны (ЗСО): - для водотоков: вверх по течению – не менее 200м, вниз по течению – не менее 100м; по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100м от уреза летне-осенней межени; в направлении противоположного берега – вся акватория источника и его противоположный берег шириной 50м от уреза воды летне-осенней межени, если ширина источника менее 100м, и полоса акватории не менее 100м, если ширина акватории более 100м. На водозаборах ковшевого типа в границы первого пояса ЗСО включается вся акватория ковша и территория вокруг него полосой не менее 100м; - для водоемов (озер, водохранилищ): по акватории во всех направлениях не менее 100м; по прилегающему берегу – не менее 100м от уреза воды при НПУ в водохранилище или летне-осенней межени в озере. Границы второго пояса ЗСО - в водотоках – вверх по течению, включая притоки, принимаются в зависимости от скорости течения, усредненной по ширине и длине водотока или его отдельных участков, чтобы время протекания воды от границы пояса до водозабора при среднемесячном расходе 95% обеспеченности было не менее 5 суток; вниз по течению – на расстоянии не менее 250 м от водозабора; боковые границы при равнинном рельефе – на расстоянии не менее 500 м от уреза воды летне-осенней межени; боковые границы при гористом рельефе местности – до вершины первого склона, обращенного к водотоку, но на расстоянии не менее 750 метров от уреза воды летне-осенней межени при пологом склоне не менее 1000 метров - при крутом склоне. - в водоемах, включая притоки, - по акватории во всех направлениях на расстоянии 3 км от водозабора при наличии нагонных ветров до 10% в сторону водозабора и 5 км – при наличии нагонных ветров более 10% в сторону водозабора; боковые границы на равнинной местности – на расстоянии не менее 500 метров от уреза летне-осенней межени, включая притоки; боковые границы для водоемов – как и для водотоков.

Границы третьего пояса ЗСО рек должны быть вверх и вниз по течению такими же, как и для второго пояса. Боковые границы должны устанавливаться по линии водоразделов в пределах 3…5 км. Проект зон санитарной охраны питьевого водоснабжения долен согласовываться с органами государственного санитарного надзора, органами государственного управления по природным ресурсам и охраны окружающей среды, а также другими заинтересованными государственными органами и утверждаться местными исполнительными органами. Территория первого пояса ЗСО поверхностного источника должна быть спланирован для отвода поверхностного стока за его пределы, озеленена, ограждена и обеспечена охраной. Дорожки к сооружения должны иметь твердое покрытие. Акватория первого пояса ограждается буями и другими предупредительными знаками. На судоходных водоемах над водоприемником следует устанавливать бакены с освещением. Здания должны быть оборудованы канализацией с отведением сточных вод в ближайшую систему канализации за пределами первого пояса ЗСО. В первом поясе ЗСО поверхностного источника запрещается: - все виды строительства, не имеющего отношения к системе водоснабжения; - размещение жилых и хозяйственно-бытовых зданий, проживание людей;

(в32) - спуск любых сточных вод, в т.ч. и водного транспорта; - купание, стирка белья, водопой и выпас скота и другие виды водопользования, отрицательно влияющие на качество воды; - применение ядохимикатов и удобрений; - посадка высокоствольных деревьев. Допускается проведение санитарных и уходных рубок леса. В пределах второго пояса ЗСО поверхностного источника надлежит: - обозначать границы пояса на пересечениях дорог и пешеходных троп столбами со специальными знаками; - выявлять объекты, загрязняющие источники питьевого водоснабжения и разрабатывать водоохранные мероприятия. Во втором поясе ЗСО поверхностного источника запрещаются: - рубки леса главного пользования и реконструкции; - размещение складов горюче-смазочных материалов (ГСМ), ядохимикатов и минеральных удобрений, накопителей промышленных стоков, шламохранилищ и других химических загрязнителей источников; - размещение стойбищ и выпас скота; - применение ядохимикатов. Допускается во втором поясе ЗСО поверхностного источника: - добыча песка, гравия, проведение дноуглубительных работ по согласованию; - использование разрешенных химических методов борьбы с эвтрофикацией водоемов; - применение удобрений на расстоянии не менее 500 метров от водозабора в количествах, не ухудшающих качество воды; - купание, туризм, водный спорт и рыбная ловля в установленных местах. В пределах третьего пояса ЗСО запрещается отведение в сторону водзабора сточных вод. Не отвечающих требованиям СанП и Н. Допускается в третьем поясе то же, что и во втором.

33.Бесфильтровые скважины.

Бесфильтровые скважины устраивают в крупнозернистых и гравелистых водо­носных песках, когда над водоносным пластом имеется мощный слой (не менее 10 м) глины. Для устройства бесфильтровой скважины под кровлей в водоносном пласте формируется водоприемная воронка. Для повышения её устойчивости в неё засыпают гравий или крупный песок

 

 

34.Виды природных источников в/сн. Требования, предъявляемые к источникам воды. Различают следующие виды водопользования: хозяйственно-питьевое; коммунально-бытовое; лечебное, курортное и оздоровительное; для сельскохозяйственного производства – оросительное; промышленное; рыбохозяйственное; для разбавления при сбросе сточных вод; для санитарных попусков, для нужд пожаротушения. Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в водных объектах нормирована для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового рыбохозяйственного водопользования. В случае одновременного использования водного объекта или его участка для различных нужд народного хозяйства следует исходить из более жестких нормативов качества воды. Водные объекты, предназначенные для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования подразделяют на две категории: I – к ней относят объекты, служащие источником централизованного и нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также водоснабжения предприятий пищевой промышленности; II – кней относят объекты, используемые для купания, спорта и отдыха населния, а также находящиеся в черте населенных мест. К гидрологическим показателям качества воды относят ее расход, скорость течения и уровень, а гидрохимическим, характеризующим физические и химические свойства воды, - температуру, прозрачность, цветность, вкус, запах, водородный показатель (рН), окислительно-восстановительный потенциал, удельную электропроводность, содержание главных ионов, биогенных и органических веществ, растворенных газов, загрязняющих веществ. Основные физические свойства воды можно обнаружить органами чувств и поэтому их называют органолептическими. Температура – важнейшая характеристика воды, влияющая на протекающие в водоеме физические, химические, биологические процессы. Она может служить показателем степени протекающих в воде процессов Прозрачность – обусловлена в ней различных растворенных и взвешенных веществ. В зависимости от степени прозрачности воду подразделяют на: прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную и сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, через можно наблюдать опускаемую водоем белую пластину определенных размеров. Цветность воды обусловлена главным образом присутствием в ней гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. За единицу цветности принята цветность раствора, содержащего хлорплатинат калия (1мг + 1л) и хлорид кобальта. Выражают в градусах цветности. Предельно допустимая цветность вод, используемых дляпитьевых целей – 35⁰. Вкусовые свойства воды определяют только для питьевых вод. Различают четыре вкуса: соленый, сладкий, горький, кислый. Могут отмечаться и привкусы. Запах воды вызывают летучие пахучие вещества. Природным подземным водам может сопутствовать запах сероводорода. Содержание кислорода связано с дыханием водных организмов. Это важнейший показатель. БПК_5, БПК₂₀(полная), ХПК (для промышленных сточных вод). Ионы кальция преобладают в слабо минерализованных водах гидрокарбонатного класса. Магний придает воде горьковатый вкус, формирует вместе с кальцием жесткость воды. Натрий и калий – главные химические компоненты природных вод. Сульфаты присутствуют во всех поверхностных водах, большая часть которых (80%) относится к гидрокарбонатному классу. Хлориды преобладают в высоко минерализованных водах, они ухудшают вкусовые качества воды, она становится мало пригодной для питьевых и технических целей. Нитриты, нитраты, аммонийный азот являются важнейшими санитарными показателями загрязнения водоема органическими веществами. Фосфор попадает в водоем из почвы и с различными сточными водами. Вызывает цветение водоемов. Железо – биологически активный элемент. При превышении его содержания более 1мг/л качество воды значительно ухудшается, что обнаруживается органолептически. Нефтепродукты оказывают неблагоприятное воздействие на живые организмы. СПАВ оказывает значительное влияние на химико-бактериологическое состояние водоемов и водотоков. Снижается сопротивляемость рыб к заболеваниям. Фенолы токсичны, придают воде запах. Свинец опасен даже в малых концентрациях из-за способности накапливаться в организмах. Высоко токсична ртуть и ее соединения. Хром в повышенных концентрациях обладает канцерогенными свойствами. Хозяйственно-питьевая вода должна быть безвредна, иметь хорошие органолептические качества и быть пригодной для использования в быту. Основные показатели качества питьевой воды: Мутность - не более 1,5мг/л. Цветность – не более 20⁰. Запахи и привкусы – не более 2 баллов. Хлориды – не более 350мг/л. Сульфаты – не более 500мг/л. рН - 6,5 – 8,5. Железо – не более 0,3 мг/л. Марганец – не более 0,1мг/л. Вода для технологических нужд промышленности в зависимости от ее целевого назначения должна отвечать разнообразным требованиям, которые могут быть более жесткими, чем для питьевых нужд. Вода для нужд сельского хозяйства должна соответствовать целевому назначению. Для водопоя надлежит использовать воду питьевого качества. Отклонения должны быть разрешены ветеринарным надзором. Для орошения допускается вода с повышенной минерализацией и даже очищенные стоки животноводства.

 

35.Виды несовершенства в/з скважин. ζ₁ -(по степени вскрытия) фильтрационное сопротивление несовершенной скважины, зависящее от соотношения длины водоприемной части скважины и мощности водоносного пласта, а также от соотно­шения мощности пласта и радиуса скважины, от расположения фильтра скважины ζ₂ (по характеру вскрытия) - обобщение сопротивления фильтра и прифильтровой зоны водоприемной части скважины, зависящее от типа фильтра и харак­теристики контактируемых пород.

 

Значение поправки ζ₂ вычисляется по формуле Абрамова:

,

где А – параметр фильтра. h_ср – средняя мощность пласта в районе действия скважин, V доп ф – допустимая скорость движения воды в скважине, S – понижение уровня воды в скважине, должно быть менее допустимого.

36. Кл-ция источников в/сн. Поверхностные и подземные воды составляют два основных источника водоснабжения. Они взаимосвязаны и имеют свои достоинства и недостатки. Поверхностные воды. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворимых частиц, таких как пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры и т.пр. Океан является источником разных солей, растворенных в дождевой воде: ионов хлорида, сульфата, натрия, магния, кальция, калия. Промышленные выбросы также обогащают химическую палитру выпадающих садков за счет оксидов азота и серы, органических растворителей, химикатов, применяемых в сельском хозяйстве. Геологический фактор влияния на химический состав природных вод определяется структурой русла рек и подстилающих пород. Если русло образовано известняковыми породами, то вода в реке обычно прозрачная и жесткая. Вода, протекающая через торфяники, имеет коричневый оттенок из-за присутствия в ней гуматов. В целом поверхностные воды характеризуются мягкостью, высоким содержанием органики и микроорганизмов. Подземные воды. Выпадающие осадки в значительной мере просачиваются в почву. При прохождении через песчаные, глинистые, известняковые слои из воды отфильтровываются органические вещества, но происходит насыщение солями и микроэлементами. На качество подземных вод влияют: - качество дождевой воды (кислотность, насыщенность солями и т.д.); - качество воды подземного месторождения, в котором ее возраст может составлять десятки тысяч лет; - характер слоев, через которые проходит вода; - геологическая природа самого водоносного слоя. В наиболее значительных количествах эти воды содержат кальций магний, натрий, калий, железо, марганец. Концентрация солей в наиболее глубоких старых водах становится очень высокой, такой, что они не могут прямо использоваться для питья. Такие воды получили название рассолы и применяются в лечебных целях и для выпуска разных минеральных вод. В условиях нашей республики они располагаются на глубине более 300 метров. Таким образом, подземные воды характеризуются высокой минерализацией, жесткостью, низким содержанием органики и почти полным отсутствием микроорганизмов.

38. Категории в/з по обеспеченности подачи воды потребителям. Строительный класс сооружений. Водозаборы в общем случае по надежности обеспечения подачи воды потребителям подразделяют на три категории: I – допускается снижение подачи воды на хозяйственные и питьевые нужды не более чем на 30% и на производственные нужды до предела, устанавливаемого аварийным графиком предприятий при длительности снижения не более 3-х суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включении резервных элементов, но не более чем на 10 минут. II – величина допускаемого снижения подачи воды та же, что и при первой категории, длительность снижения не должна превышать 15 суток. Перерыв в подаче или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время переключений или ремонта, но не более чем на 6 часов. III – величина снижения та же, что и для первой категории, длительность снижения – не более 15 суток, а перерыв в подаче или снижение ниже установленного предела – не более 24 часов. В зависимости от категории водозабора по обеспеченности устанавливается строительный класс сооружений. Для водозабора первой категории основные сооружения относят к первому классу, а второстепенные - ко второму. Второй категории надежности – основные сооружения первого класса, а второстепенные – третьего. Третьей категории – основные сооружения третьего класса, а второстепенные - четвертого. При этом к основным сооружениям относят сооружения, частичное разрушение которых не обеспечит расчетную подачу воды потребителям (водоприемные устройства, самотечные и сифонные водоводы, насосные станции), а ко второстепенным – сооружения, частичное разрушение которых не приведет к снижению подачи воды потребителям (запасные водоприемные устройства, ограждающие элементы водоприемных ковшей, береговые крепления и пр.)