Водоснабжение и инженерные мелиорации

 
 
 
 
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