Роль водозаборов в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения и принципы их размещения

Водозабор является первым звеном сложной системы водоснабжения, обеспечивающим питание всех водопотребителей. Занимая головное положение в системе, водозабор имеет определяющую роль в ее функционировании.Современный водозабор для водоснабжения крупного города представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений, оснащенных энергетическим и механическим оборудованием, системой автоматического и телемеханического управления. Такой водозабор должен работать бесперебойно при любых условиях забора воды, существенно изменяющихся по сезонам года.

Судоходство, лесосплавы, шугоход и ледоход, резкие колебания уровней воды, а также непредвиденные обстоятельства нарушают работу водозаборов. Даже небольшие нарушения режима работы водозабора влекут за собой крупные осложнения в водоснабжении, аварии же могут принести материальный ущерб, многократно превышающий стоимость самих водозаборных сооружений. Поэтому строительство и эксплуатация водозаборов обязательно должны сочетаться со всеми другими видами водопользования.

Учение о водозаборах из поверхностных источников, разработка их конструкций и технологии были заложены по существу только в послереволюционный период. Здесь почти полностью отсутствует заимствование зарубежного опыта, ибо условия забора воды на реках России значительно сложнее, чем на реках Западной Европы. Уже в годы первой пятилетки были проведены эксперименты и натурные исследования по открытым водозаборам в Кузбассе и Донбассе, на Волге и т. д., что в значительной степени обусловливалось высокими темпами роста водопотребления. Особенно бурный рост коммунального водопотребления имел место во второй половине прошлого столетия благодаря массовому жилищному строительству в нашей стране и коренному улучшению благоустройства городов.

Все это влечет расширение масштабов строительства водопроводов в целом и как составного их звена - водозаборных сооружений. Очевидно, и в дальнейшем исходя из ожидаемого роста водопотребления, будет происходить интенсивное развитие водозаборов. С ростом водопотребления менялись не только масштабы отбора воды из поверхностных источников, не только возрастало число водозаборов, но (что особенно существенно) изменялся их тип, совершенствовалась технология с учетом специфики рек отдельных регионов и требований рыбоохраны, увеличивалась водозахватная способность водоприемных устройств.

С укрупнением (увеличением мощности) водозаборов возрастают требования к надежности (бесперебойности) их работы, ибо многократно увеличивается возможный материальный ущерб при аварийных ситуациях, а это требует в свою очередь более глубокого изучения гидрологических и иных условий забора воды, усовершенствования конструкций и технологии водозаборов. Большие эксперименты и теоретические разработки в этой области, проверка их в натурных условиях дают огромный материал для обобщения исследований, более широкого внедрения в производство их результатов.

С созданием водохранилищ на Волге, Каме, Днепре, Оби, Енисее, Ангаре, со строительством крупных каналов существенно изменились условия (технические и правовые) забора воды, возникли комплексные решения водохозяйственной проблемы с учетом различных водопользователей: хозяйственно-питьевое и промышленное водоснабжение, гидро- и теплоэнергетика, орошение, рыбоводство и т. д.

Важное значение всесторонней оценки источников хозяйственно-питьевого водоснабжения вытекает из того, что выбор источника, места расположения водозабора на нем и отдаленность водозабора от населенного пункта в большой степени отражаются на устройстве системы водоснабжения в целом, на всех иных видах водопользования и на водоохранных мерах.

По существу выбор того или иного источника для хозяйственно-питьевого водоснабжения устанавливает систему водопользования и основные принципы взаимоотношения водопользователей с водными объектами на далекую перспективу, и тем более сейчас, когда из-за бурного роста городов, освоения новых территорий, активного экологического воздействия на источники водозаборы приходится удалять на многие десятки километров от населенных пунктов, например в Риге, Иванове, Ижевске, Владивостоке, Саранске и во многих городах за рубежом.

Так, для водоснабжения Праги построен уникальный водозабор в комплексе с плотиной высотой 58 м, длиной 620 м и вместимостью водохранилища 264 млн. м3. Подача воды с водозабора осуществляется по системе водоводов и подземному туннелю на расстояние более 70 км. Для водоснабжения Хельсинки построен водозабор с подачей воды по подземному туннелю на 120 км.

Строительство водозаборов и всего комплекса головных сооружений водопровода с производственными, административными и жилыми зданиями помимо чисто строительных работ включает нередко переселение на новые места (из зоны затопления) населенных пунктов, оздоровление территории, облесение, снятие растительного слоя, расчистку русел малых водотоков и т.д. В крупных городах строительство водозаборов нередко дает начало развитию нового производственно-административного комплекса и жилого поселка со всей его инфраструктурой (например, поселки на водозаборах в Кемерове, Прокопьевске, Новосибирске и т.д.). Строительство таких водозаборов осуществляется не только для одного города, но и для нескольких населенных пунктов, включая сельскохозяйственные комплексы и сельские населенные пункты. Например, водозабор из Невы в Ленинградской обл. обеспечивает водой города Пушкин, Павловск, Гатчину, Ломоносов, Красное Село и несколько сельских населенных пунктов; запроектирован водозабор из Дона для Ростова-на-Дону, Новочеркасска, Батайска и т. д.

В связи с территориальным перераспределением стока рек и строительством крупных водохозяйственных систем (например, системы на базе каналов Иртыш - Караганда, Северский Донец - Донбасс и т. д.) построено большое число новых водозаборов общего назначения: коммунальное, промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение, а также орошение земель. Головной водозабор на канале Иртыш - Караганда имеет расчетную производительность 75 м3/с с подачей воды на расстояние свыше 500 км, причем отбор столь большого расхода воды из Иртыша осуществляется без зарегулирования стока (бесплотинным водозабором).

На самом канале построено несколько водозаборов берегового типа (совмещенных с насосными станциями), наиболее крупные из которых обеспечивают подачу воды в Экибастузский, Карагандинский и Темиртауский промышленные районы. Строительство этого водохозяйственного комплекса сочеталось с использованием и модернизацией водозаборов на местных маловодных источниках (подземных и поверхностных). За счет сброса воды из канала в р. Нуру и поступления ее в Самаркандское водохранилище достигнуто увеличение производительности ранее построенных водозаборов. Ниже этого водохранилища в 180 км предусмотрен приплотинный водозабор для подачи воды в район Джезказгана.

Массовое строительство водозаборов большой производительности стало возможным благодаря не только новым технологическим средствам, но и выпуску мощного насосно-энергетического оборудования, запорной и регулирующей арматуры, средств управления и автоматики. Массовое использование рек, особенно малых, для централизованного водоснабжения, отрицательное антропогенное воздействие на их водность и качество воды привели к необходимости комплексного решения задач водопользования, включая не только устройство водозаборов, но и регулирование стока, сохранение и улучшение качества воды в источниках. На этой основе уже созданы крупные водопроводные системы в Свердловске, Владивостоке, создается в Челябинске.

Согласно Основам водного законодательства [26, ст. 32], при проектировании, строительстве и эксплуатации водохранилищных водозаборов режим пополнения и сработки водохранилищ должен устанавливаться с учетом интересов всех водопользователей и землепользователей, находящихся в зоне влияния водохранилища. Данное положение распространяется также и на водозаборы из озер.