|
|
Гидрологический режим поверхностных
источников водоснабжения Севера определяется повсеместным распространением
мерзлоты, малым годовым количеством осадков, низкими среднегодовыми
температурами, длительным ледоставом, весенними разливами, летними паводками,
тяжелым шуговым режимом, возникновением заторов льда, образованием наледей.
Роль многих факторов, влияющих на формирование режима поверхностных
источников, полностью не изучена. Качество воды в источниках также отличается
большим разнообразием. Все это чрезвычайно осложняет проблему надежного
обеспечения потребителей водой. Не все реки в одинаковой степени пригодны для
водоснабжения. На крупных реках забор воды возможен в любое время года без
осуществления каких-либо дополнительных мероприятий по регулированию стока.
Из средних рек, не перемерзающих зимой, забор воды возможен без регулирования
стока, но при выполнении некоторых дополнительных мероприятий. Реки,
перемерзающие на отдельных участках или на всей протяженности, могут
использоваться для водоснабжения, если сохраняются круглогодичные талики и
осуществляются мероприятия по регулированию и восполнению запасов подрусловых
вод. Использование малых рек, перемерзающих вместе с подстилающим аллювием,
возможно лишь при регулировании стока. Большинство неперемерзающих рек имеет малые
глубины под мощным ледяным покровом.
Для водоснабжения в районах мерзлоты могут использоваться
специально создаваемые водохранилища с регулированием стока перемерзающих
ручьев и рек; озера, как находящиеся в естественном состоянии, так и
подпитываемые за счет летнего стока перемерзающих рек, а также углубленные
озера.
Источники водоснабжения в условиях вечномерзлых грунтов
должны удовлетворять ряду специфических требований: обеспечивать захват воды
с максимальной температурой; допускать забор требуемых расходов воды при
любых гидрологических режимах; позволять водо- прием без сложных и
дорогостоящих мероприятий по руслорегулированию; быть близко расположенными к
потребителю; иметь запас воды, достаточный для водоснабжения с учетом потерь
на льдообразование, испарение и т. п. Выбор источника производится на основе
оценки всех факторов, определяющих условия водоснабжения. При прочих равных
условиях забор воды из природных поверхностных источников экономичнее
создания водохранилищ на перемерзающих водотоках. Последнее, как правило,
является вынужденным решением. Особенностью подачи воды является
транспортирование ее при больших скоростях, чем в обычных условиях
эксплуатации, ее подогрев в месте водозабора.
Результаты исследований режима поверхностных вод Севера и
их запасов в настоящее время до конца не обобщены, что затрудняет выбор
источника водоснабжения.
Относительно малое водопотребление населенных пунктов
позволяет использовать подрусловые (над- и межмерзлотные) воды. Для
хозяйственно-питьевого водоснабжения в первую очередь используют подрусловые
надмерзлотные воды, расположенные по долинам в виде разобщенных или сплошных
бассейнов в пределах пойм перемерзающих рек.
Водохранилища используют при отсутствии или маломощности
поверхностных и таликовых вод. При их использовании обеспечиваются высокие
температуры воды (до 3—4°С) и упрощается забор воды. Однако их строительство
очень дорого.
Для небольших поселков в маловодных районах в качестве
источника воды используют искусственно создаваемые запасы снега и льда. В
Якутии и Магаданской обл. водоснабжение ряда населенных пунктов организуют из
прудов-копаней вместимостью 300—800 тыс. м3 и глубиной 6—8 м. Летом в копани
закачивают воду из рек, перемерзающих зимой. Их недостатком является малый
полезный объем из-за потерь на льдообразование.
Подмерзлотные воды в настоящее время используют мало,
из-за недостаточной их изученности, сложности защиты скважин от перемерзания,
больших затрат на бурение. Подмерзлотные воды (пластовые, карстовые,
трещинные) находятся на большой глубине (до 500 м и более).
При отсутствии источника, пригодного к использованию в
естественном режиме, улучшения условий водозабора достигают регулированием
стока, подпиткой озер водой из близлежащих источников, пополнением запасов
подземных вод и др.
В условиях разнообразия забора вод типизация водозаборов
затруднена. Существует большое разнообразие типов водозаборных сооружений,
компоновочных схем и конструктивных решений водозаборов, а также мероприятий
для обеспечения надежности водоприема. Водоприемники в условиях мерзлотных
явлений должны обеспечивать защиту водоприемных устройств от шуги, донного
льда, сора, от механического воздействия ледоходов, исключать перемерзания
самотечных и сифонных линий, проходящих в береговой мерзлоте
Водоприемники рекомендуется располагать в местах, где
источники не промерзают или сохраняют непромер- зающий подрусловый талик,
грунты остаются талыми, не образуются наледи, русло устойчиво, отсутствует
влияние сооружений и коммуникаций, способных вызывать образование наледей,
вероятность изменения теплового и гидрологического режима источника мала,
возможно осуществление забора несколькими способами.
Береговые сооружения водозаборов целесообразно располагать
на пологих берегах, где мерзлотно-грунто- вые условия более благоприятны.
Русловые и береговые водоприемники, используемые для
забора воды из рек средних широт, в условиях мерзлоты зачастую разрушаются
ледоходами, обмерзают, заносятся наносами. Надежность их работы повышают,
используя вихревые камеры и фильтрующие обсыпки, размещая водоприемники под
руслом, улучшая промывку, развивая фронт водоприемника на уровне дна реки.
Порог водоприемника заглубляют до дна или ниже дна реки с целью борьбы с
шугой и забора воды при минимальных глубинах.
Забор воды из крупных рек со значительными колебаниями
уровней может осуществляться водозаборными сооружениями, оборудованными
погружными насосами. Примером такого решения могут служить водозаборы с
наклонным размещением насосов ( VI.28, а), построенные на реках Аляски и
Канады. Примером другого решения являются водозаборы, в которых приемный
колодец с погружными насосами размещают на затапливаемой большими водами
площадке ( VI.28, б). При этом значительно удешевляется строительство и
сокращаются объемы работ.
При больших колебаниях уровней воды и малых количествах
отбираемой воды (2—5 тыс. м3/сут) целесообразно устройство водозаборов без
дорогостоящих береговых сооружений. К ним можно отнести водоприемник с
гидроэлеваторной (водоструйной) установкой, размещенной в русловом
водоприемнике или в подрусловой фильтрующей дрене ( VI.28, в), и водозабор с
гидроэлеватором (эрлифтом), размещенным непосредственно в затапливаемом
водоприемнике ( VI.28, г). Напорные трубопроводы этих водозаборов защищают от
промерзания теплогидроизоляцией, греющим кабелем и др.
Воду из малых и перемерзающих рек можно забирать лишь при
совместном заборе поверхностных и подрусло- вых вод. Для этих целей применяют
фильтрующие и инфильтрационные водоприемники — галереи, дрены, фильтрующие
траншеи. Виды их разнообразны, но общим является то, что они позволяют
осуществлять прием воды летом — из открытых потоков, зимой — из подрус-
ловых. Они находят наиболее широкое применение. Примеры комбинированных (инфильтрационно-фильтрующих)
водоприемников 29. Они обеспечивают защиту водозаборов от мусора, наносов
и шуги. Гидравлический режим этих водоприемников отличается резко меняющимися
параметрами поверхностных и подрусловых потоков. Методы расчета и проектирования
их требуют дальнейшего совершенствования. Для исключения перемерзания
водоприемников и водо- проводящих систем производят их утепление и обогрев
различными способами.
Способы забора воды из озер и водохранилищ в районах
мерзлоты относительно мало отличаются от применяемых в районах с умеренным
климатом.
|
