Використання підземних вод у водопостачанні

    Такий вид руху Г. Н. Каменський назвав вільним просочуванням. Другий вид руху спостерігається у випадку, якщо породи насичені водою повністю. Рух води тут відбувається зверху вниз під дією сили ваги. Цей вид руху вологи названий інфільтрацією [8].

    Капілярний  рух має місце як у верхній  частині зони аерації при просочуванні й інфільтрації, так і над дзеркалом ґрунтових вод (у капілярній зоні). У першому випадку капілярний рух відбувається зверху вниз (капілярне усмоктування), у другому — знизу нагору (капілярне підняття).

    У породах, насичених водою, тобто в зоні насичення, рух води може відбуватися у двох формах:

    1) ламінарного, при якому струмка води течуть паралельно, без перемішування й

    2) турбулентного, при якому відбувається хаотичний рух часток рідини й інтенсивне перемішування її шарів. Перехід від ламінарного руху до турбулентного й назад відбувається при досягненні певної швидкості часток рідини, називаною критичною швидкістю. Рух підземних вод у нескельних породах відбувається по типу ламінарного.

    Для визначення напрямку руху підземних вод використовують карти гідроізогіпс, на яких у вигляді ізоліній показаний «рельєф» дзеркала ґрунтових вод. Перпендикуляри до гідроізогіпсів, спрямовані убік зниження оцінок, називаються лініями току, що показують напрямок руху ґрунтових вод.

    По  взаємному розташуванню гідроізогіпс і ліній току потоки ґрунтових вод розділяють на плоскі й радіальні.У плоскому потоці гідроізогіпси в плані мають вигляд паралельних прямих і лінії току при перетинанні з ними утворюють мережу прямокутників. Плоский потік може мати місце в межиріччях; між рікою й дреною, що течуть паралельно; у випадку дренування ґрунтових вод горизонтальними утвореннями (канавами, штольнями).

    У радіальному потоці гідроізогіпси  представляють собою систему  кривих ліній, а лінії струму мають  вигляд радіусів. Найбільш наочним прикладом радіального потоку може бути приплив води в колодязь або шпару під час інтенсивного водовідбору. Радіальний потік може бути розбіжним (наприклад, біля закруту ріки) і збіжним (до водозабору). При розбіжному потоці ширина його по напрямку руху збільшується, а при збіжному, навпаки, зменшується [13]. 

    1.3. Системи і схеми водопостачання

 

    Режим споживання води, її кількість і  вимоги до якості, типи споживачів і  їх розміщення на місцевості, місцеві  природні умови, економічні передумови й наявність будівельних матеріалів та обладнання, наявність тих чи інших джерел водопостачання, їх потужність, якість води в них, відстань від споживачів води впливають на прийняту систему водопостачання, наявність відповідних споруд, ритмічність і надійність подачі води, собівартість води.

    Отже, системою водопостачання називають  комплекс споруд для забезпечення водою  всіх споживачів в межах населеного пункту або окремо розташованого  підприємства. Системи водопостачання подають воду на господарсько-питні потреби населенню, тваринам в особистому, фермерському та громадському господарствах, різного типу підприємствам, для поливання територій у межах населеного пункту тощо. До основних в системі водопостачання належать споруди забирання води з джерела, поліпшення якості води, запасні й регулювальні місткості, водоводи і водопровідні мережі, споруди для підняття води, тобто насосні станції. Взагалі усі діючі і запроектовані системи водопостачання можна класифікувати за такими особливостями:

    А) за призначенням:

    - комунальні, які забезпечують водою міста, селища міського типу;

    - виробничі, які забезпечують водою ТЕЦ, заводи, фабрики, комбінати;

    - сільськогосподарські, які забезпечують водою сільських споживачів води в межах сільських населених пунктів;

    - залізничні, які забезпечують водою залізничні станції;

    - протипожежні, які забезпечують водою потреби для гасіння пожеж;

    Б) за територіальними ознаками:

    - локальні або місцеві—для одного об'єкта, пункту;

    - групові—для кількох об'єктів водоспоживання, розташованих, як правило, на значній відстані один від одного;

    - внутрішньомайданчикові об'єкти водоспоживання, які розташовані в межах якоїсь територіальної площі (будівельного майданчика);

    - зовнішньомайданчикові об'єкти водоспоживання або споруди і і їсте ми водопостачання, які розташовані за межами якоїсь територіальної площі (будівельного майданчика);

    В) за способом подавання води:

    - самопливні або гравітаційні системи, в яких вода тече внаслідок дії сили тяжіння;

    - з механічним подаванням, в яких вода переміщується насосами або якимось пристроєм;

    - сезонні, в яких вода подається в окремі райони (зони) або у зони, що взаємодіють;

    Г) за видом використаних природних джерел:

    - із забиранням води із поверхневих джерел;

    - із забиранням води із підземних джерел;

    - комбінованого типу із забиранням води з підземних і поверхневих джерел;

    Д) за ступенем централізації:

    - децентралізовані — для постачання водою різних споживачів використовують різні системи водопостачання;

    - централізовані— усім споживачам воду подають з єдиної системи;

    - комбіновані— більшій частині об'єктів воду подають з єдиної системи, а деякі мають самостійні системи [25].

    Хоча  всі існуючі системи водопостачання за цією класифікацією Належать до якоїсь певної групи, вони можуть мати дуже подібні або однакові споруди чи групи споруд і відрізнятися деякими відмінностями: або більш складними або, навпаки, простими і спорудами. Наприклад, сільськогосподарське водопостачання відрізняється від виробничого і комунального при приблизно (пакових поданих об'ємах води більшою роззосередженістю споживачів і сезонною циклічністю виробництва. Це потребує використання групових систем з довгими і розгалуженими кодами або децентралізованих систем з невеличкими за об'ємом.

    Найнадійнішими  є централізовані системи водопостачання. Вони основним вимогам:

    - мати належний ступінь надійності й безперервності подавання води;

    - забезпечувати потрібну якість і кількість води, що подається споживачам;

    - забезпечувати надходження води під необхідним тиском (напором) [37].

    Централізовані системи залежно від місцевих умов і вибраної схеми водопостачання повинні забезпечувати господарсько-питне водоспоживання в житлових і громадських будівлях та на підприємствах, виробничі потреби невеликих підприємств, а на великих підприємствах, у разі потреби,—подачу води питної якості, гасіння пожеж, власні потреби станцій водопідготовки, поливання територій, теплиць (потреби теплиць можна задовольняти окремим водопроводом).

    Узагалі системи водопостачання, в більшості  випадків, не відносяться до об'єктів, які повинні забезпечувати стовідсоткову надійність. Тобто дозволяється в певних межах забезпечувати зниження подачі або перерву в подачі води. Це пов'язано з вартістю систем - більш надійні системи відповідно й більш дорогі.

    За  ступенем надійності водопроводи поділяють на три категорії:

    Перша дає змогу знижувати подавання  води протягом 3 діб на господарсько-питні  потреби не більше ніж на 30 %, а на виробничі — за аварійним графіком. Перерва в подаванні води допускається не більш як 10 хв. До цієї категорії належать населені пункти, в яких більше 50 тис. жителів.

    Друга категорія допускає зниження подавання  води на 10 діб, а перерву в подаванні  на 6 год. До неї належать населені пункти з кількістю жителів від 5 до 50 тис. жителів.

    Третя категорія дає змогу знижувати подавання води на 15 діб, а перерва в подаванні може бути 24 год. До неї належать населені пункти з кількістю жителів менше 5 тис. жителів [3, 26, 34].

    Схемою  водопостачання називають взаємне  розташування споруд системи водопостачання, яке зображене графічно.

    Вплив перелічених умов на вибір схеми  буде визначено у ході вивчення подальшого матеріалу. Схеми водопостачання без  водоочисних споруд є найбільш доцільними і дешевими. Проте їх можна використовувати  при наявності джерела з водою, яка відповідає за якістю вимогам споживача. Звичайно, таким джерелом може бути підземне.

    Найчастіше  в населених пунктах господарсько-питний водопровід об'єднують з виробничим та протипожежним. Крім того, в населеному пункті для водопостачання групи підприємств може передбачатись додатковий виробничий водопровід, який подає воду технічної якості групі підприємств.

    Найпоширенішою  для невеликих населених пунктів  є схема із забиранням підземної  води питної якості (рис. 1.1.). Воду забирають із водоносного пласту за допомогою свердловини і подають у водонапірну башту. Як тільки бак башти наповниться, насос у свердловині автоматично або вручну відключається і вода в башту не надходить. Вода в мережу надходить із башти, яка забезпечує необхідні тиск і витрати. Коли рівень води в баці башти досягне мінімальної позначки, насос у свердловині знову включається і вода наповнює бак. Свердловина і башта звичайно розміщуються безпосередньо біля мережі і в найвищій точці населеного пункту [37].

    

    Рис. 1.1. Схема водопостачання із забором води питної якості з підземного джерела: 1 - водозабірна свердловина; 2 - водонапірна башта;  
3 - водопровідна мережа; 4 - потрібні вільні напори

 

     Основну схему водопостачання із забиранням води з підземного джерела показано на рис. 1.2. Воду з підземних водоносних пластів забирають за допомогою декількох свердловин і подають в резервуари чистої води (РЧВ). Станцію очищення води між свердловинами і резервуарами передбачають тільки тоді, коли якість води не задовольняє споживачів (тому її показано штриховою лінією). Найчастіше використовують станції знезалізнення і знезараження води, але можуть бути і станції зм'якшення води, знефторення, опріснення тощо. Резервуари чистої води акумулюють великі об'єми води, які потрібні для регулювання нерівномірності подавання її в мережу та рівномірності подачі в резервуар або навпаки, для забирання води з них на гасіння пожеж та власні потреби водопроводу. З резервуарів воду забирають насосною станцією другого підняття (підйому)- НС-ІІ і подають її під необхідним тиском у водоводи. Водоводи транспортують воду (іноді на велику відстань) у водопровідну мережу, яка безпосередньо розподіляє її між споживачами. Для накопичення об'єму води на 10-хвилинне гасіння пожежі і регулювання нерівномірності споживання води з мережі та рівномірності подавання її в мережу потрібна водонапірна башта. Башту підключають безпосередньо до мережі на початку її, у кінці за ходом води або всередині [39].

    Схема водопостачання із забором води з  поверхневого джерела зображена  на рис 1.3 Воду забирають із поверхневого джерела (річки, озера, водосховища, тощо) за допомогою водозабірної споруди, яка забезпечує приймання води найвищої якості й попереднє очищення її від найбільш крупних інгредієнтів. Тип водозабірної споруди приймається в залежності від типу джерела, якості води в ньому, і гідрогеологічних, геологічних, топографічних, судноплавства та інших умов. З водозабірної споруди насосна станція першого підняття (підйому)- НС-І забирає воду і перекачує на очисні споруди, де воду прояснюють, знебарвлюють, знезаражують. Склад споруд призначають у залежності, в першу чергу, від каламутності  води джерела, продуктивності очисних споруд. Слід пам'ятати, що вартість будівництва й експлуатації очисних споруд ВОД поверхневих джерел, звичайно, перевищує ці показники для знезалізнення підземних вод. Найчастіше водоочисну станцію розташовують у безпосередній близькості до джерела водопостачання. Очищену воду збирають у резервуарах чистої води, а ш ні використовують ті самі споруди, що й у попередній схемі — насосну станцію другого підняття (підйому), водоводи, водопровідну, водонапірну башту. Функціональне їх призначення та режим і такий самий, як у попередній схемі.