Водоснабжение и инженерные мелиорации
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Водоснабжение и канализация
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 276
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Профессиональное образование
ISBN: 978-5-9729-1725-9
Артикул: 843116.01.99
Дается определение и приведены характеристики водосбросных и водозаборных сооружений гидроузлов: классификация, характер движения потоков через такие сооружения, гашение энергии и сопряжение бьефов. Рассмотрены различные конструкции водосбросных сооружений, вопросы гидравлики таких сооружений, принципы размещения в руслах водотоков водозаборных сооружений, а также особенности забора воды из подземных источников. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям «Строительство», «Природообустройство и водопользование».
Водоснабжение и инженерные мелиорации: Ключевые аспекты и практические решения
Эта книга, разработанная В.Н. Квачевым и Е.В. Леонтьевой, представляет собой учебное пособие, посвященное вопросам водоснабжения и инженерной мелиорации. Издание охватывает широкий спектр тем, начиная от нормативно-правовой базы и основных терминов, и заканчивая практическими аспектами проектирования и эксплуатации систем.
Нормативно-правовая и методическая основа
В основе пособия лежит обширный перечень нормативных документов, включая федеральные законы, строительные нормы и правила (СП), санитарные правила и нормы (СанПиН), а также пособия по проектированию. Эти документы определяют требования к выбору источников водоснабжения, проектированию водозаборных сооружений, инженерной защите территорий и обеспечению качества воды.
Основы гидравлики подземных вод
Книга начинается с рассмотрения основ гидравлики подземных вод, включая виды пористости, поровое давление, движение воды в грунте и горных породах, описываемое законом Дарси. Рассмотрены понятия водоносных горизонтов, водоупоров, депрессионных воронок и других ключевых терминов.
Виды водозаборных сооружений и их применение
Особое внимание уделено различным видам водозаборных сооружений, их конструктивным особенностям и области применения. Рассмотрены вертикальные водозаборные скважины, самоизливающиеся скважины, водопоглощающие скважины, сквозные сбросные скважины, лучевые водозаборы, вакуумное водопонижение и другие. Подробно описываются конструктивные элементы скважин, фильтры, оголовки и требования к их установке.
Технологические и конструктивные решения в водоснабжении
В разделе, посвященном технологическим и конструктивным решениям в водоснабжении, рассматриваются источники водоснабжения, схемы и системы водоснабжения, технологии сооружения водозаборных устройств, насосные станции и автоматизация технологического контроля. Подробно анализируются требования к качеству воды, методы водоподготовки и выбор оптимальных схем водоснабжения.
Технологические и конструктивные решения в инженерной мелиорации
В части, посвященной инженерной мелиорации, рассматриваются противоэрозионные, осушительные, оросительные и опреснительные мелиорации, а также системы инженерной защиты от затопления и подтопления. Подробно описываются различные методы и сооружения, применяемые для защиты территорий и улучшения водных ресурсов.
Геоинформационное обеспечение
Отдельное внимание уделено геоинформационному обеспечению водоснабжения и инженерной мелиорации, включая применение специализированных программных средств для создания векторных и 3D-моделей, ведения баз данных, гидравлических расчетов и моделирования фильтрации.
Гидрогеологические и гидравлические расчеты
Рассмотрены требования к гидрогеологическим расчетам при проектировании водозаборов и водозащитных мероприятий, аналитические методы расчетов, методы математического моделирования геофильтрации и гидравлические расчеты систем водоснабжения.
Гидрогеологический мониторинг
В книге уделено внимание гидрогеологическому мониторингу в инженерной мелиорации и водоснабжении, включая мониторинг в горной промышленности, источников водоснабжения и систем инженерной защиты.
Расчетно-графические работы
В заключительной части представлены расчетно-графические работы, охватывающие различные аспекты проектирования систем водоснабжения и инженерной мелиорации.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 08.03.01: Строительство
- 20.03.02: Природообустройство и водопользование
- ВО - Магистратура
- 08.04.01: Строительство
- 20.04.02: Природообустройство и водопользование
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
В. Н. Квачев, Е. В. Леонтьева ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2024 1
УДК 556.3.02 ББК 26.22 К32 Рецензенты: кандидат геолого-минералогических наук, заведующий научным отделом ООО НТЦ «НОВОТЭК» Л. А. Еланцева; кандидат технических наук, директор Института наук о Земле НИУ «БелГУ» И. М. Игнатенко Квачев, В. Н. К32 Водоснабжение и инженерные мелиорации : учебное пособие / В. Н. Квачев, Е. В. Леонтьева. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 276 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-1725-9 Представлены нормативные требования и расчетно-графические работы к гидрогеологическому обеспечению проектирования водозаборных сооружений на базе подземных вод, выполняемые при изучении дисциплины «Водоснабжение и инженерные мелиорации». Для студентов, изучающих дисциплину «Водоснабжение и инженерные мелиорации», специальности 21.05.02 «Прикладная геология», специализации «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания». УДК 556.3.02 ББК 26.22 ISBN 978-5-9729-1725-9 Квачев В. Н., Леонтьева Е. В., 2024 Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 2
СОДЕРЖАНИЕ НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ И МЕТОДИЧЕСКАЯ ОСНОВА ................................................. 4 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ...................................................................................................... 6 ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ........................................................................ 12 1. ВИДЫ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ, ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ................................................................................. 21 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ В ВОДОСНАБЖЕНИИ ..... 44 2.1. Источники водоснабжения ................................................................................................... 45 2.2. Схемы и системы водоснабжения ......................................................................................... 55 2.3. Технологии сооружения водозаборных устройств ............................................................. 63 2.4. Насосные станции и автоматизация технологического контроля ..................................... 86 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ В ИНЖЕНЕРНОЙ МЕЛИОРАЦИИ .......................................................................................... 117 3.1. Противоэрозионные мелиорации ....................................................................................... 117 3.2. Осушительная мелиорация ................................................................................................. 129 3.3. Системы инженерной защиты от затопления и подтопления ......................................... 155 3.4. Оросительная и опреснительная мелиорация .................................................................... 177 3.5. Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод ..................................... 179 4. ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ИНЖЕНЕРНОЙ МЕЛИОРАЦИИ ..................................................... 190 5. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ....................................... 202 5.1. Требования к гидрогеологическим расчетам при проектировании водозаборов и водозащитных мероприятий ................................................................................................... 202 5.2. Аналитические гидрогеологические расчеты ................................................................... 212 5.3. Математическое моделирование геофильтрации ............................................................. 226 5.4. Гидравлический расчет системы водоснабжения ............................................................. 231 6. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В ИНЖЕНЕРНОЙ МЕЛИОРАЦИИ И ВОДОСНАБЖЕНИИ ............................................................................................................... 239 6.1. Гидрогеологический мониторинг в горной промышленности ......................................... 239 6.2. Гидрогеологический мониторинг источников водоснабжения водозаборов ................ 252 6.3. Мониторинг систем инженерной защиты и гидрогеологических условий территории .................................................................................................................... 256 7. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ............................................................................... 258 Расчетно-графическая работа № 1 ............................................................................................. 258 Расчетно-графическая работа № 2 ............................................................................................. 259 Расчетно-графическая работа № 3 ............................................................................................. 261 Расчетно-графическая работа № 4 ............................................................................................. 264 Расчетно-графическая работа № 5 ............................................................................................. 265 Расчетно-графическая работа № 6 ............................................................................................. 266 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .................................................................. 270 3
НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ И МЕТОДИЧЕСКАЯ ОСНОВА Основу нормативно-правового и методического обеспечения при обучении дисциплине «Водоснабжение и инженерные мелиорации» составляют [1-16]: Федеральный закон Российской Федерации ФЗ №416 «О водоснабжении и водоотведении» 2016 г. СП 31.13330.2021 ВОДОСНАБЖЕНИЕ. НАРУЖНЫЕ СЕТИ И СООРУЖЕНИЯ - требования по обоснованию выбора источников водоснабжения, схем водозаборов, конструкций скважин, водоподъемного оборудования. СП 129.13330.2019 НАРУЖНЫЕ СЕТИ И СООРУЖЕНИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ - состав и организация работ при сооружении водозаборной скважины. СП 250.1325800.2016 ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ. ЗАЩИТА ОТ ПОДЗЕМНЫХ ВОД - требования к водопонизительным скважинам и устройствам. СП 103.13330.2012 ЗАЩИТА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ОТ ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД - требования к водопонизительным скважинам и устройствам. СП 11-108-98 ИЗЫСКАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ ПОДЗЕМНЫХ - состав работ и требования к материалам инженерногеологических изысканий. СП 22.13330.2011 ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ - проектирование оснований вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений в котлованах, подземных сооружений. СП 116.13330.2012 ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ОТ ОПАСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ - мероприятия инженерной защиты территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов (оползней, обвалов, карста, селевых потоков, снежных лавин, переработки берегов морей, водохранилищ, озер и рек, от подтопления и затопления территорий, морозного пучения, наледеобразования, термокарста) и их сочетаний (далее - инженерная защита). СП 104.13330.2016 ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ТЕРРИТОРИЙ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ - распространяется на проектирование систем, объектов и сооружений инженерной защиты от затопления и подтопления территорий населенных пунктов, промышленных, транспортных, энергетических, общественно-деловых и коммунально-бытовых объектов, месторождений 4
полезных ископаемых и горных выработок, сельскохозяйственных и лесных угодий, природных ландшафтов. СП 28.13330.2017 ЗАЩИТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИЙ - технические требования к защите от коррозии строительных конструкций зданий и сооружений при воздействии агрессивных сред. СанПиН 1.2.3685-21 Гигиенические нормативы. СанПиН 2.1.3684-21 Санитарно-эпидемиологические требования к питьевой воде. СанПиН 2.1.4.1110-02 Зоны санитарной охраны. СП 2.1.5.1059-01 Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения. Пособие по проектированию водозаборов к СНиП 2.04.02-84. ПОСОБИЕ по проектированию к СНиП 2.06.14-85. 5
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Используемые термины и определения на основе нормативнометодических документов: Подземные воды: Воды природного и техногенного характера, находящиеся в толще горных пород (в грунтовой толще). Водоносный горизонт: Литологически относительно выдержанная и единая в гидравлическом отношении толща водопроницаемых грунтов, пустоты в которых заполнены подземными водами. Водоупор: Слабопроницаемый слой грунта, фильтрацией через который в определенных условиях можно пренебречь (коэффициент фильтрации менее 0,001 м/сут). Водоупор ограничивает снизу или сверху водоносный горизонт. Водоносный комплекс: Объединение нескольких водоносных горизонтов, имеющих непосредственную гидравлическую связь. Безнапорный горизонт: Водоносный горизонт, отметка уровня подземных вод в котором не превышает отметку его кровли. Напорный горизонт: Водоносный горизонт, отметка уровня подземных вод в котором превышает отметку его кровли. Уровень подземных вод, УПВ - положение уровня подземных вод относительно поверхности отсчета. При отсчете от дневной поверхности то это глубина до воды, а относительно уровня моря - абсолютная отметка. В безнапорном горизонте - уровень воды, а в напорном горизонте - пьезометрический уровень. Пьезометрический уровень: Уровень, устанавливающийся в скважинах, пьезометрах, вскрывающих напорный горизонт подземных вод. Уровенная поверхность - поверхность подземных вод (зеркала) каждая точка показывает положение ее относительно плоскости сравнения. Пьезометрическая поверхность (piezometric surface): Условная поверхность напорных вод. Каждая точка пьезометрической поверхности показывает уровень поднятия напорных вод при вскрытии верхнего водоупора горной выработкой. Мощность водоносного горизонта - в безнапорном водоносном горизонте - расстояние от поверхности уровня (зеркала) подземных вод до водоупора, а в напорном водоносном горизонте расстояние между верхним водоупором (кровлей водоносного горизонта) и нижним водоупором (подошвой водоносного горизонта). 6
Гидрогеологический прогноз: Комплекс работ расчетного характера, цель которых - качественная и количественная оценка изменений гидрогеологических условий, вызванных природными или техногенными факторами. Верификация: Проверка, способ подтверждения каких-либо положений, расчетных алгоритмов, программ и процедур путем их сопоставления с опытными (эталонными или эмпирическими) данными, алгоритмами и результатами. Граничные гидрогеодинамические условия: Значения напора подземных вод или его производных на границах фильтрационного потока; различают граничные условия: I рода - на границе задано значение напора подземных вод, II рода - на границе задано значение расхода подземных вод, III рода - на границе задана прямо пропорциональная связь между расходом через границу и напором на ней. Депрессионная воронка (depression curve): Положение уровня безнапорных или пьезометрического уровня напорных вод при откачке или самоизливе воды при осуществлении водопонижения. Водоснабжение согласно ГОСТ 19185-73 ГИДРОТЕХНИКА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. это подача воды потребителям. Термины водоснабжения в соответствии с ФЗ № 416 «О водоснабжении и водоотведении» Водоснабжение - водоподготовка, транспортировка и подача питьевой или технической воды абонентам с использованием централизованных или нецентрализованных систем холодного водоснабжения (холодное водоснабжение) или приготовление, транспортировка и подача горячей воды абонентам с использованием централизованных или нецентрализованных систем горячего водоснабжения (горячее водоснабжение). Водопроводная сеть - комплекс технологически связанных между собой инженерных сооружений, предназначенных для транспортировки воды, за исключением инженерных сооружений, используемых также в целях теплоснабжения. Питьевая вода - вода, за исключением бутилированной питьевой воды, предназначенная для питья, приготовления пищи и других хозяйственнобытовых нужд населения, а также для производства пищевой продукции. Техническая вода - вода, подаваемая с использованием централизованной или нецентрализованной системы водоснабжения, не предназначенная для питья, приготовления пищи и других хозяйственно-бытовых нужд населения или для производства пищевой продукции 7
Качество и безопасность воды (далее - качество воды) - совокупность показателей, характеризующих физические, химические, бактериологические, органолептические и другие свойства воды, в том числе ее температуру. Централизованная система холодного водоснабжения - комплекс технологически связанных между собой инженерных сооружений, предназначенных для водоподготовки, транспортировки и подачи питьевой и (или) технической воды абонентам. Объект централизованной системы холодного водоснабжения и (или) водоотведения - инженерное сооружение, входящее в состав централизованной системы холодного водоснабжения и (или) водоотведения, непосредственно используемое для холодного водоснабжения и (или) водоотведения. Нецентрализованная система холодного водоснабжения - сооружения и устройства, технологически не связанные с централизованной системой холодного водоснабжения и предназначенные для общего пользования или пользования ограниченного круга лиц. Водоподготовка - обработка воды, обеспечивающая ее использование в качестве питьевой или технической воды. В СП 31.13330.2021 применены следующие термины с соответствующими определениями: Природные воды: Воды природных водоемов (рек, морей, озер, океанов), а также подземные воды. Система водоснабжения: Комплекс сооружений, самотечных и напорных сетей, служащий для забора воды из источников водоснабжения, ее очистки до нормативных показателей и подачи потребителю. Источник водоснабжения: Природный или антропогенный поверхностный водоем (река, море, озеро, океан, водохранилище и т. д.) или подземные воды, обеспечивающие забор необходимого потребителю количества воды в течение длительного времени. Инженерные мелиорации понимается комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на улучшение (мелиорацию) существующих природных условий. К таким мероприятиям можно отнести защиту зданий и различных сооружений ландшафтной архитектуры от подтопления и затопления, а также от последствий морозного пучения грунтов. Гидрографическая сеть: Совокупность рек и других постоянно и временно действующих водотоков, а также водоемов на определенной территории. Затопление: Образование свободной поверхности воды на участке территории в результате повышения уровня водотока, водоема или подземных вод. 8
Зона подпора подземных вод: Область над водоносным пластом, в которой происходит повышение свободной поверхности подземных вод в случае их подпора, например водохранилищем или рекой. Зона подтопления: Территория, подвергающаяся подтоплению в результате подпора со стороны водохранилищ, рек, других водных объектов или воздействия любой другой хозяйственной деятельности и природных факторов. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений: Комплекс сооружений и мероприятий, направленных на предупреждение отрицательного воздействия опасных геологических, экологических и других процессов на территорию, здания и сооружения, а также защиту от их последствий. Норма осушения: Расчетное значение необходимого понижения уровня грунтовых вод от поверхности земли на осушаемой территории. Обвалование: Ограждение дамбами определенной площади или береговой линии для защиты территории от затопления. Объекты инженерной защиты: Отдельные сооружения инженерной защиты территории, обеспечивающие защиту народнохозяйственных объектов, населенных пунктов, сельскохозяйственных земель и природных ландшафтов от затопления и подтопления. Подзоны сильного, умеренного и слабого подтопления: Подтопленные природные территории, подразделяющиеся на подзоны: сильного подтопления с залеганием уровня подземных вод, приближающегося к поверхности и сопровождающегося процессом заболачивания и/или засоления верхних горизонтов почвы; умеренного подтопления с залеганием уровня подземных вод в пределах от 0,3-0,7 до 1,2-2,0 м от поверхности с процессами олуговения и/или засоления средних горизонтов почвы; - слабого подтопления с залеганием подземных вод в пределах от 1,2-2,0 до 2,0-3,0 м в гумидной и до 5,0 м - в аридной зоне с процессами оглеения и/или засоления нижних горизонтов почвы. Подтопление: Комплексный гидрогеологический и инженерногеологический процесс, при котором в результате изменения водного режима и баланса территории происходит повышение уровня подземных вод и/или влажности грунтов, приводящие к нарушению хозяйственной деятельности на данной территории, изменению физических и физико-химических свойств подземных вод и грунтов, видового состава, структуры и продуктивности растительного покрова, трансформации мест обитания животных. Природные системы: Пространственно ограниченная совокупность функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей их среды, характеризующаяся определенными закономерностями энергетического состояния, обмена и круговорота веществ в природе. 9
Системы инженерной защиты территории от затопления и подтопления: гидротехнические сооружения различного назначения, объединенные в единую систему, обеспечивающую инженерную защиту территории от затопления и подтопления. Степень атмосферного увлажнения территории: коэффициент подземного стока - доля атмосферных осадков, впитываемых грунтовым массивом и питающих подземные воды данного района или территории. Техногенное затопление и подтопление: затопление и подтопление территории в результате строительной и производственной деятельности. Дренаж - способ осушения массивов горных пород путем сбора и отвода подземных гравитационных вод в естественные понижения (реки, озера, балки) или искусственные сооружения (гидротехнические, каналы, горные выработки и др.). Дрена - подземный искусственный водоток (труба, полость) для сбора и отвода поверхностных и подземных вод. Система защиты от подземных вод: комплекс конструкторскотехнологических мероприятий, предотвращающих проникновение подземных вод в пространство строящихся и эксплуатируемых сооружений и обеспечивающих коррозионную стойкость конструкций. Дренажная система: инженерно-техническое сооружение, предназначенное для сбора и удаления подземных вод. Водопонижение - (water depression, sink of subterranean water): Временное или постоянное понижение уровней или напоров подземных вод при проходке горных выработок или строительстве до требуемой отметки. Депрессионная воронка (depression curve): Положение уровня безнапорных или пьезометрического уровня напорных вод при откачке или самоизливе воды при осуществлении водопонижения. Противофильтрационная завеса, ПФЗ: Преграда, устраиваемая в грунтовом массиве и прорезающая водоносные горизонты с целью исключения или снижения водопритоков к подземному сооружению. Гидроизоляция: Защита строительных конструкций, зданий и сооружений от проникновения воды (антифильтрационная гидроизоляция) или материала сооружений от вредного воздействия агрессивной среды (антикоррозионная гидроизоляция. Барражный эффект: Эффект, возникающий вследствие полного или частичного перекрытия водоносного горизонта подземным сооружением; проявляется в подъеме уровней подземных вод перед преградой фильтрационному потоку и их снижении за ней. 10