Водозаборные сооружения: классификация, проектирование, строительство и требования к объекту

Назначение водозаборных сооружений 

Водозаборный узел — инженерное сооружение, с помощью которого берут воду из источников. Водозаборное сооружение — элемент системы водоснабжения, который включает в себя оборудование и сооружения для добычи, подготовки, транспортировки и хранения воды. На ВЗУ также очищают жидкость. Поэтому от него зависит качество воды, стабильность и бесперебойность её доставки потребителям.  

Типы водозаборных узлов и источников

• Русловые сооружения предназначены для неглубоких водоёмов (схема)
• Береговые устраивают на крутых берегах — ж/б или бетонный колодец с решётками, через которые поступает вода. Сетки помогают фильтровать крупные механические частицы (схема)
• Водоприёмные ковшовые сооружения — система искусственных каналов. Проходя по ним, вода замедляет движение и осветляется. Ковши (заливы) разрушают ледовые помехи, образованные в зимний период.
• Плавучие водозаборные сооружения — понтон или баржа, на которых устанавливаются насосы, забирающие воду из источника. Жидкость по трубам подаётся на берег.

• Каптажные камеры, которые представляют собой комплекс сооружений для вывода подземных вод на поверхность.
• Шахтные колодцы, используемые для получения воды из грунта. 
• Лучевой принцип водозабора — шахтный колодец объединяют со скважинами, идущими от него в виде лучей.
• Водозаборы для добычи артезианской воды. 

---

   
3. Комбинированные узлы добывают воду одновременно или последовательно из подземных и поверхностных источников.

Классификация ВЗУ по параметрам, которые влияют на оборудование

Эксплуатируемый период:

• постоянный,

• временный. 

Место установки объекта, принимающего воду:

• русло,

• берег,

• на вынос. 

Предназначение жидкости: 

• производство,

• хозяйственно-бытовые нужды, 

• орошение почвы,

• теплоэнергетика и т.п.

Материал водоприемника:

• дерево,

• бетон,

• ж/б,

• металл. 

Способ поставки воды: 

• нижний,

• верхний,

• боковой приём. 

Характеристики водоприемника:

• ряжевой,

• зонтичный,

• вихревой,

• щелевой и др. 

Источник жидкости:

• водоемы — моря, озера, пруды;

• водотоки — ручьи, каналы, реки. 

Воздействие на окружающую среду:

• пассивное,

• активное. 

Категории обеспечения водопадами:

• I, II, III. 

Стиль приема воды:

• с глубины,

• с поверхности,

• со дна. 

Комплектация:

• раздельная — насос и принимающий жидкость объект установлены в разных сооружения;

• скомпонованная. 

Расположение ВЗУ:

• затопляемый при повышении уровня, 

• незатопляемый, 

• затопляемый временно. 

Подвижность:

• плавучий, 

• стационарный. 

Принцип забора:

• насос и расположенный на берегу колодец,

• открытые или закрытые подводящие каналы,

• самотечное или вакуумно-насосное движение воды по трубам,

• ковш.

Выбор водозаборной системы зависит от геологических, гидрологических и локальных особенностей.

Устройство водозаборных сооружений

Состав водозабора может варьироваться, однако любой узел должен включать следующие объекты:

1. Насосная станция

НС первого подъёма используется для подачи воды из подземных или искусственных источников. Жидкость попадает на очистные сооружения, затем поступает в водопровод или накопительные ёмкости. НС первого подъёма оборудованы двумя и более основными насосами и одним или двумя резервными. 

НС второго подъёма — станция с насосами и накопительными ёмкостями, которая поддерживает давление в сетях водоснабжения. Она подаёт хранящуюся воду в необходимых объёмах. Напор жидкости особенно важен, когда речь идёт о системе пожаротушения. Нужно грамотно подобрать оборудование, ведь от него зависит безопасность защищаемого объекта. Например, при обновлении пожарной системы один из крупнейших логистических операторов России «ЖелДорЭкспедиция» выбрал для защиты складского комплекса насосную станцию второго подъёма и резервуары FLAMAX. Решение от одного производителя даёт максимальную совместимость оборудования и бесперебойную работу. 

2. Станция водоподготовки

Качество воды должно соответствовать нормативам. Для каждого варианта использования воды предъявляются свои требования. Используется оборудование для подготовки и очистки воды от примесей. Питьевой запас, кроме вышеуказанного, также проходит обеззараживание. 

3. Резервуары используются для хранения нужного количества воды и бесперебойного водоснабжения. Это может быть технический, питьевой или противопожарный запас. 

4. Система коммуникаций: электроснабжение, отопление, вентиляция и т.д. Она может располагаться на земле или под землёй. 

Требования к водозаборным узлам

1. Выбор типа и схемы размещения в зависимости от геологических, гидрогеологических и санитарных условий района.

2. Учёт взаимодействия с соседними водозаборами, влияние сооружений на окружающую среду. 

Водозаборный узел не должен оказывать негативное влияние на естественную среду в источнике и снижать в нём уровень воды. В этом нужно убедиться до возведения сооружения. Если же после введения узла в эксплуатацию отмечается снижение уровня, то устанавливается водохранилище. 

Водозабор из рыбохозяйственного места возможен только если установлены защитные сетки. 

3. В конструкции скважины должна быть предусмотрена возможность проведения замера дебита, уровня и отбора проб воды, а также производства ремонтно-восстановительных работ. 

4. Разделение системы на две группы, чтобы работа каждой секции не зависела друг от друга и функционировала бесперебойно.

5. Мероприятия для защиты воды от загрязнений. Рекомендовано проводить по всему пути движения воды, начиная с её забора. 

6. Оборудование зоной санитарной охраны. 

7. Комплектация должна включать трубы с тёплым воздухом, обогревательные решётки, детали с гидрофобными веществами при наличии больших объёмов льда и шуги.

8. Горизонтальные водозаборы должны быть защищены от попадания в них поверхностных вод. 

9. Устройство смотровых колодцев для наблюдения за работой трубчатых и галерейных водозаборов, их вентиляции и ремонта. 

Требования также указаны в СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84* (с Изменениями N 1-5). 

Требования к ВЗУ и его проектной документации зависят от того, какой объект будет снабжаться водой:

• Коттеджи, посёлки

Вода поступает из скважин, открытых источников или через центральное водоснабжение. Для каждого варианта нужно выбрать подходящее оборудование: насосы, резервуары, приборы учёта воды.

Исходя из числа потребителей, рассчитывается необходимое количество воды. Этот показатель влияет на выбор мощности и производительности насосного оборудования. 

• Города, сельские поселения

Как и в предыдущем случае, учитывается количество потребителей. ВЗУ можно построить рядом с очистными сооружениями для рециркуляции воды. 

• ВЗУ для промышленных предприятий

Требуются мощные глубинные насосы. В проекте учитываются: суточное и пиковое потребление воды, мощность и производительность насосов, системы управления и автоматики и другие технико-эксплуатационные характеристики. 

Проектирование водозаборного сооружения

Проектирование ВЗУ нацелено на обеспечение качественного водоснабжения. Оно помогает:

• Определить подходящее место для узла и тип водозабора. 

• Рассчитать конструктивные элементы и составить схему. 

• Провести анализ устойчивости ВЗУ и разработать защиту от внешних негативных воздействия. 

• Выбрать оборудование с наименьшими энергозатратами при бесперебойной подаче воды.

В проектной документации также содержится список мероприятий по защите окружающей среды от негативного воздействия работающего водозабора.

Нельзя построить водозаборное сооружение без согласования проектной документации согласно ФЗ № 2395-1. 

Этапы проектирования ВЗУ

1. Рассчитать потребление воды. 

2. Составить технологическую схему ВЗУ по ТЗ. 

3. Подобрать подходящий тип оборудования, согласовать с заказчиком. 

4. Этап предпроектной подготовки, который включает обследование участка и инженерно-геологические изыскания. 

5. Разработка проектной документации (ПД) и направление проекта на экспертизу.

6. Составление и согласование рабочего проекта.

Если документация утверждена, переходят к строительству водозабора. 

Состав ПД водозаборного объекта

Текстовые документы включают в себя:

• Геологические характеристики места установки и его расположение. 

• Технологические особенности ВЗУ, режим эксплуатации. 

• Данные и соответствие лицензии фактическим условиям забора воды. 

• Заключение о соответствии добываемой воды санитарно-гигиеническим стандартам, выданное контролирующими службами.

• Мероприятия, обеспечивающие промышленную безопасность при эксплуатации, обслуживании и ремонте. 

• Расчет количества потребляемой воды. 

• Сметы на строительство ВЗУ.

Графические материалы включают:

• Генеральный план участка. Конструктивные, архитектурные решения узла. 

• Чертежи технологических решений: схемы сетей водоснабжения, водоотвода, электроснабжения водозабора и др.

Проектирование зон санитарной охраны ВЗУ

Вокруг водозаборного узла устраивают санитарную зону (ЗСО). Она нужна, чтобы защитить сооружение от загрязнения. ЗСО — обязательное условие для строительства водозаборного узла. 

1. Пояс строгого режима — защита от повреждений и засоров, диаметром не менее 30 м. На территории первого пояса не должно быть сооружений, которые не имеют отношения к ВЗУ. 

2. Пояс микробного заражения — защита от бактерий и микробов. Территория второго пояса рассчитывается гидродинамическим методом, исходя из климатических условий местности. В этой зоне не должно быть объектов, способствующих заражению воды. 

3. Защита от химических загрязнений, которая исключает в этой зоне присутствие опасных веществ: горюче-смазочные материалы, удобрения и др. 

Обустройство зон санитарной охраны предотвращает загрязнения и, следовательно, негативное влияние на потребителей воды. 

Строительство водозаборной станции

1. Подготовка первичных документов, утверждение проекта. 

В ТЗ указываются характеристики и параметры объекта. На основании этого документа определяется объём работ, составляется смета. ТЗ содержит адрес и название объекта, суточный объём забора воды, перечень оборудования и работ по возведению ВЗУ, согласованные с инстанциями документы на объект. 

Проект ВЗУ должен включать схему расположения оборудования с указанием трасс коммуникаций.

2. Сооружение насосной станции, проходка скважины, установка насоса и т.д.

3. Строительство зданий и оборудования водоочистки.

4. Установка ёмкостей для хранения воды, их подключение к коммуникациям.

5. Прокладка водопроводных, канализационных сетей по площадке и линий электропередач. 

6. Монтаж систем отопления, вентиляции, кондиционирования.

7. Прокладка подъездных и внутриплощадочных дорог. Благоустройство.

8. Пусконаладочные работы.

Водозаборное сооружение вводится в эксплуатацию после подписания акта приёмки. 

Реконструкция водозаборного узла

Узлы нуждаются в контроле работы и обслуживании. В противном случае возникают проблемы, которые могут привести к серьёзным последствиям: полное прекращение подачи воды, аварии, загрязнение источника и нанесение урона экосистеме. 

Чтобы исключить негативные сценарии, обеспечить надёжность системы и её соответствие актуальным требованиям, проводится своевременная реконструкция водозаборных узлов. Она также поможет оптимизировать систему водоснабжения и повысить эффективность водозабора.

ВЗУ нуждается в реконструкции, если:

• происходят частые поломки,

• он не соответствует текущим санитарным и экологическим требованиям,

• снижается его производительность или требуется её увеличить, 

• ухудшается качество воды. 

В процессе реконструкции важны планирование, обоснование и контроль. 

Этапы реконструкции ВЗУ:

1. Анализ состояния водозабора и оценка возможностей по его улучшению. 

2. Разработка проекта реконструкции, в который входят чертежи и расчёты. 

3. Получение разрешений, экспертиза проектной документации.

4. Работы по реконструкции водозаборного сооружения. 

5. Тестирование системы и ввод в эксплуатацию. 

Работы проводятся с учётом требования СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения» и других нормативных актов.

Порядок работы почти не отличается от того, что выполняется при проектировании и строительстве ВЗУ. Методы по реконструкции водозабора будут зависеть от типа источника. Например, в статье П.Д. Викулина (НИУ МГСУ) можно ознакомиться со способом усовершенствования при «Реконструкции и увеличении производительности 

водозаборных сооружений из поверхностных источников».

С 2012 года реализовала свыше 300 проектов резервуаров и насосных станций, в том числе для водозаборных пунктов. 

FLAMAX проводит полный спектр работ, который включает проектирование, производство, доставку и монтаж сборных стальных резервуаров для воды объемом до 5000м3 и насосных станций 2 подъема.

Комплексное решение от FLAMAX: «резервуар + насосная станция» повышает надёжность работы оборудования и сокращает сроки ввода ВЗУ в эксплуатацию.