Водоснабжение на Крайнем Севере

МИНЕСТЕРСВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ТЮМЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" 
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ

КАФЕДРА КРИОЛОГИИ И ЗЕМЛИ

 

 

 

 

Реферат

 По  дисциплине "гидрогеология"

Тема "Водоснабжение на Крайнем Севере"

 

 

 

 

Выполнил: студентка 1 курса

группы ГИГб-14-1

Бревнова А.С.

Проверил: кандидат минерологических наук

Устинова Е.В.

 

 

 

г. Тюмень, 2015 г.

 

 

Содержание:

1. Водоснабжение  на Крайнем Севере

2. Источник  водоснабжения

3. Свойства  грунтов и прокладка сетей

4. Надземная  прокладка

5. Подземная  бесканальная прокладка

6. Борьба  с замерзанием воды в инженерных  сетях

7. Энергоэффективные  мероприятия

8. Список  литературы

 

 

 

 

 

 

 

Водоснабжение на Крайнем Севере.

Специфика проектирования систем водоснабжения и водоотведения на Крайнем Севере напрямую связана с мерзлотно-климатическими и экономическими факторами. При проектировании водоснабжения на Севере должны также учитываться такие факторы, как дороговизна и дефицит электроэнергии, малая обеспеченность кадрами, неустойчивые транспортные связи, характер производства, застройка поселений, мощность предприятий, условия водоотведения, мощность и особенности режима источников, уклад жизни населения и т.д.

Для успешного проектирования систем водоснабжения и водоотведения в условиях вечной мерзлоты необходимо решить следующие задачи:

- определить  источник водоснабжения, т.к. его  мощность и режим определяют  не только схему водоснабжения, но и конструкции всех сооружений, условия и стоимость их строительства  и эксплуатации;

- оценить  инженерно-мерзлотные свойства и  особенности грунтов и на их  основании определить принцип  строительства сооружений и прокладки  сетей;

- обеспечить  исключение замерзания какого-либо  участка системы от источника  водоснабжения до потребителя;

- разработать  энерго- и ресурсосберегающие решения.

 

Источник водоснабжения.

Схемы водоснабжения и отдельные элементы на Севере могут быть весьма различными в зависимости от мерзлотно-климатических условий и технико-экономических соображений.

Нормы и коэффициенты неравномерности водопотребления следует принимать в соответствии с требованиями глав СНиП по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения и по проектированию внутреннего водопровода и канализации зданий.

При ограниченном дебите источника водоснабжения расчетные расходы воды допускается снижать по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы. Расчетные расходы воды могут быть увеличены до 20% за счет сброса воды из водопровода в канализацию для предохранения сетей от замерзания. Целесообразность сбросов воды должна обосновываться технико-экономическим расчетом. При определении общего коэффициента неравномерности притока бытовых сточных вод сбросы воды из системы водопровода не учитываются, однако сброс следует добавлять к расчетному расходу при проектировании насосных станций и очистных сооружений.

При использовании в качестве источника водоснабжения подземных вод (надмерзлотных, межмерзлотных, подмерзлотных) следует использовать источники с более высокой температурой воды. При определении диаметра водозаборных скважин надлежит (при необходимости) учитывать размеры устройств для их обогрева. На водотоках, промерзающих до дна, следует принимать водозаборы из подрусловых вод.

Схемы водозабора надлежит принимать:

- с  сильно развитым фронтом берегового  или затопленного водоприемника, в месте расположения которого  русло следует регулировать системой  невысоких запруд, размещаемых у  противоположного берега;

- фильтрующим  водоприемником, входное отверстие  которого расположено на уровне  русла водотока;

- комбинированную, приспособленную для забора поверхностных  и подрусловых вод.

В вечномерзлых грунтах на водотоках, имеющих постоянный поверхностный сток и устойчивое русло, тип водозаборных сооружений должен приниматься с учетом:

- степени  промерзания водотоков;

- формирования  зоны оттаивания и изменения  в связи с этим качества  воды;

- мер  защиты воды в водоприемных  и водоотводящих элементах водозабора  от замерзания.

Для поселений целесообразнее добыча подрусловых вод, а также фильтрационных вод из водохранилищ на перемерзающих реках. Сложнее получить поверхностные воды незарегулированных источников. В настоящее время все более увеличивается ориентация на специально создаваемые водохранилища, пруды и водоемы-копани. При выборе воды из любых источников должны учитываться возможность резкого сокращения их глубин и расходов, высокая вероятность перемерзания. Наиболее надежны схемы, базирующиеся на комбинированных водозаборах с приемом и поверхностных, и подрусловых вод. Эти схемы и наиболее экономичны, т.к. упрощается водоочистка и можно широко использовать более доступные поверхностные источники, несмотря на необходимость в ряде случаев их регулирования.

Различия схем водоснабжения обусловлены надежностью водоисточников, набором сооружений, степенью соответствия условиям эксплуатации, сложностью обеспечения теплового режима элементов системы. Схемы водоснабжения из перемерзающих рек с забором воды из подрусловых отложений или из искусственно созданных фильтрующих слоев с регулированием поверхностного и подруслового стока наиболее распространены и перспективны на Севере для относительно малых объектов (рис. 1). Водохранилища здесь не только аккумулируют поверхностный сток, но и обводняют подрусловые водовмещающие отложения, улучшая гидротерметику отбора и очистки воды. Эти схемы испытаны временем, некоторые из них эксплуатируются свыше 40 лет.

 

Рисунок 1 (подробнее)

Схемы водоснабжения из перемерзающих водотоков с регулированием подрусловых вод

а – фильтрующей плотиной; 1 – ручей, 2 – водоприемный колодец; 3 – фильтр; 4 – фильтрующая дамба; 5 – самотечно-всасывающие трубы (250 мм); 6 – санитарная зона; 7 – насосная станция; 8 – тепловой пункт; 9 – водопровод с теплосетями; 10 – водоводы; 11 – поселок; 12 – резервуар, 1000 м3

б – глухой плотиной; 1 – река; 2 – водозабор-насосная; 3 – водоводы (219 мм); 4 – поселок; 5 – ручей; 6 – резервуар, 300 мЗ; 7 – резервуар, 1000 мЗ; 8 – острова; 9 – глухая плотина; 10 – водосборная дрена; 11 – ограда

в – мерзлотной завесой; 1 – шпора; 2 – река; 3 – мерзлотная завеса; 4 – замораживающие устройства; 5 – дрена; 6 – насосная станция; 7 – водовод; 8 – колодцы; 9 – пожарный резервуар, 300 мЗ; 10 – противопожарная станция; 11 – котельная; 12 – дублирующий водовод; 13 – фильтр; 14 – дублирующая водозабор; 15 – островной массив; 16 – жилая зона; 17 – разводящая сеть; 18 – промзона

За счет подрусловых вод надежно решается водоснабжение даже крупных городов в различных зонах Севера (Якутск, Алдан, Тында

Схема на рис. 1а достаточно типична при водоснабжении объектов равнинно-тундровой зоны. Создание запасов воды на бессточный период (ноябрь–май) обеспечивается устройством пруда-копани, оборудованного системой фильтрующих сооружений для очистки забираемой воды, и ледохранилища в качестве резервного источника. Водозабор в течение года осуществляется из пруда, вода из ледохранилища отбирается при расплавлении льда с помощью пара, теплой воды или электрокабелей.

Искусственное регулирование и пополнение запасов подземных вод следует применять:

- для  внутригодового перераспределения  и увеличения запасов надмерзлотных  вод;

- для  создания запасов слабоминерализованных  вод путем вытеснения засоленных  межмерзлотных и подмерзлотных  вод пресными водами;

- для  получения воды с требуемой  температурой.

Указанные на рис. 2 схемы перспективны для водоснабжения предприятий и пионерных поселков при правильном учете особенностей местности и режима водоисточников. В практике применяются и другие схемы, отличающиеся набором сооружений, степенью надежности и гибкостью функционирования. Преобладание на Севере комплексных промышленно- и хозяйственно-питьевых водопроводов предполагает резкую сезонную неравномерность водопотребления. Поэтому целесообразно подавать большие расходы воды на технологические нужды (промывочные и обогатительные установки, горные предприятия) летом по сборно-разборным трубопроводам больших диаметров из полимеров, легких сплавов и пр. Сезонные поверхностные водопроводы существенно упрощают и удешевляют водообеспечение крупных объектов.

Рисунок 2 (подробнее)

Схемы водоснабжения подрусловыми водами крупных рек

а – из скважин; б – из подрусловых галерей; 1 – скважины; 2 – резервуары; 3 – река; 4 – остров; 5 – водоводы; 6 – циркуляционная насосная станция; 7 – гидроциклоны; 8 – водоразборные колонки; 9 – границы объекта; 10 – водобудки; 11 – тупиковые участки; 12 – пожарный резервуар; 13 – дюкер; 14 – кольцевой водопровод; 15 – подземные напорные

емкости (по 1500 м3); 16 – озеро; 17 – летний водозабор; 18 – летний водопровод; 19 – рабочая галерея; 20 – дублирующий водозабор.

 

Свойства грунтов и прокладка сетей.

В зависимости от изменения физико-механических свойств мерзлых грунтов при оттаивании, температурных режимов трубопроводов и грунтов по трассе, а также температурного режима оснований зданий и сооружений, расположенных вблизи трубопроводов, надлежит принимать один из двух принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований:

принцип I – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации;

принцип II – вечномерзлые грунты основания используются в оттаивающем и оттаявшем состоянии.

Проектирование сетей по принципу I следует принимать, когда грунты характеризуются значительными осадками при оттаивании и оттаивание грунтов вокруг трубопровода влияет на устойчивость расположенных вблизи зданий и сооружений, строящихся с сохранением основания в мерзлом состоянии.

Проектирование сетей по принципу II следует принимать, когда грунты характеризуются незначительными осадками на всю расчетную глубину оттаивания; здания и сооружения по трассе трубопроводов расположены на значительном расстоянии от трубопроводов или строящихся с допущением оттаивания вечномерзлых грунтов в их основаниях.

Выбор способа прокладки сетей должен производиться с учетом:

- способа  предохранения трубопроводов от  замерзания при расчетном тепловом  режиме, при отклонении теплового  режима от нормы и в случаях  аварий;

- мер  по обеспечению устойчивости  трубопроводов и близко расположенных  зданий;

- мер  по увеличению надежности работы  систем водоснабжения и канализации;

- удобства  эксплуатации.

Размещение сетей на плане следует предусматривать исходя из обеспечения:

- максимального  совмещения инженерных коммуникаций;

- минимальной  протяженности сетей;

- блокировки  зданий, позволяющей прокладывать  сети на подвесках в проветриваемых  подпольях;

- сокращения  числа подключений к сети водопровода  за счет присоединения нескольких  зданий к одному вводу водопровода, а также сокращения числа выпусков  в канализацию.

Прокладку водопроводов и коллекторов вне населенных пунктов следует предусматривать вблизи дорог. Трубопроводы следует прокладывать вдоль улиц в разделительных полосах между проезжими частями.

Систему канализации надлежит проектировать неполную раздельную (с поверхностным отведением дождевых вод), при этом предусматривать максимально возможное совместное отведение бытовых и производственных сточных вод. Прокладка сетей канализации совместно с сетями хозяйственно-питьевого водопровода допускается только в том случае, когда под канализационные трубы выделен отдельный отсек канала, обеспечивающий отвод сточных вод в аварийный период.

При трассировке сетей канализации надлежит по возможности предусматривать присоединение объектов с постоянным выпуском сточных вод к начальным участкам сети. На выпусках из зданий следует предусматривать комбинированную изоляцию труб (теплоаккумулирующую и тепловую). Расстояние от центра смотровых колодцев до зданий и сооружений, возводимых по первому принципу строительства, надлежит принимать не менее 10 м.

В соответствии с требованиями глав СНиП по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения и канализации в районах распространения вечномерзлых грунтов:

- для  водоводов и сетей водопровода  необходимо применять стальные  и пластмассовые трубы, чугунные  трубы допускается применять  при подземной прокладке в  проходных каналах. Применение железобетонных  и асбестоцементных труб не  допускается;