При выборе участков размещения и проектирования водозаборов подземных вод наряду с расчетами производительности водозаборов важнейшей задачей является оценка качества подземных вод и составление прогноза возможных изменений состава и свойств воды на весь период водопотребления.

Особую опасность представляют загрязненные сточные воды в районах промышленных предприятий и на сельскохозяйственных территориях. Поэтому при прогнозах качества воды для проектируемого водозабора необходимо предусматривать в проекте мероприятия по их санитарной охране и предотвращению загрязнения подземных вод в районе размещения водозабора.

При проектировании, строительстве и эксплуатации скважин, добывающих грунтовые и артезианские воды, в соответствии со СНиП II.31-74 вокруг них необходимо проектировать зону санитарной охраны из двух поясов: I пояс - зона строгого режима; II пояс - зона ограничений.

В I пояс санитарной охраны включают участок проектируемой разведочно-добывающей скважины. Этот пояс представляет собой площадку радиусом 50 м, на которой производится планировка территории с отводом поверхностных вод за пределы пояса. Территорию I пояса зоны санитарной охраны ограждают забором.

II пояс зоны санитарной охраны, его размеры и конфигурацию в плане устанавливают в зависимости от глубины залегания водоносного грунта, степени его защищенности от проникновения бактериального загрязнения с поверхности земли, по данным гидрогеологических расчетов и согласно СНиП II.31-74. II пояс зоны санитарной охраны рассчитывают с использованием метода Е.Л. Минкина и данных санитарно-гидрогеологического обследования района.

Все расчеты по определению зоны санитарной охраны II пояса приведены в табл. 23 с использованием рис. 5 и 6.

Таблица 23

Рис. 5. График для определения границ зон санитарной охраны одиночного водозабора в неограниченном пласте

Рис. 6. График для определения зон санитарной охраны одиночного водозабора в ограниченном пласте

Пример 1.

Исходные данные:

1. Суммарный расход воды =78 м/сут.

2. Активная пористость пород =0,024.

3. Средняя мощность водоносного горизонта =25 м.

4. Удельный дебит скважины =0,2 (л/с)/м.

5. Коэффициент фильтрации пород водоносного горизонта      

=130=130·0,2/25=1,02 м/сут,

где 130 - переходный коэффициент;  - мощность водоносного горизонта.

6. Уклон естественного потока подземных вод  примем равным 0,006.

7. Естественный расход грунтового потока =1,02·25·0,006=0,15 м/сут.

8. Заданное время  - время самоочищения воды от бактериального загрязнения - примем равным 100 сут.

9. Заданное время  - время самоочищения загрязненных вод от таких источников загрязнения, как животноводческие фермы, - примем равным 400 сут.

10. Заданное время  - время расчета зон санитарной охраны на срок работы водоисточника в течение 25 лет от таких источников загрязнения, как кладбища, скотомогильники, свалки мусора, - примем равным 9000 сут.    

Решение

Чтобы выделить требуемые зоны санитарной охраны надо определить соответствующее приведенное время:

;

;

.

Для построения линии нейтральных токов найдем =78/0,15=520.

Для определения координат точек нейтральной линии используем выражения:   

=2, =0,426=0,426·520=220;

=, =0,375=0,375·520=195;

=0,5, =0,323=0,323·520=168;

=0, =0,250=0,250·520=130;

=-0,5, =0,177=0,177·520=92;

=-, =0,125=0,125·520=65;

=-2, =0,074=0,074·520=39;

=0, =0,159·520=83.

На основании приведенного расчета и гидрогеологических условий района можно сделать следующие выводы:

1) кладбища, скотомогильники и свалки мусора должны быть удалены от скважины вверх по потоку на 830 м, а вниз по потоку - на 83 м; 2) животноводческие фермы должны быть удалены от источника водоснабжения вверх по потоку на 208 м, а вниз по потоку - на 75 м; 3) сооружения, не дающие загрязнения, должны быть удалены от источника водоснабжения вверх по потоку на 80 м, вниз по потоку - на 50 м.    

Пример 2. Рассчитать II пояс зоны санитарной охраны для водозабора, не имеющего гидравлической связи с поверхностными источниками, по графическому методу С.Н. Черкинского и данным санитарно-гидрогеологических обследований района (рис. 7).

Рис. 7. График для определения границ зоны санитарной охраны одиночного водозабора, расположенного в удалении от поверхностных источников

Исходные данные

1. Проектируемый расход воды составляет 180 м/сут.

2. Активная пористость пород  =0,01.

3. Средняя мощность водоносного горизонта =30 м.

4. Понижение =7 м.

5. Уклон естественного потока подземных вод примем:

вверх по потоку =0,005;

вниз по потоку =0 (для условий "бассейна");

а) при определении верхней границы по движению подземных вод надо брать наибольшую из обычно встречающихся величин =0,0010,005;

б) при определении нижней границы, наоборот, максимальный запас получается для условия "бассейна", т.е. при =0 величина  становится равной 0.

6. Коэффициент фильтрации пород водоносного горизонта при турбулентном движении по данным для одиночной скважины можно определить по формуле А.А. Краснопольского

 м/с,

где 0,27 - переходный коэффициент;  - высота динамического уровня, м;  - радиус скважины, м.

7. Естественный расход грунтового потока == 0,97·30·0,005 = 0,15 м/сут.

8. Время  - время самоочищения загрязненных вод от таких источников загрязнения, как животноводческие фермы, - примем равным 400 сут.

9. Определим параметры  и  по формулам: .

Тогда:

вверх по потоку = 0,15/180 = 0,0008;

вниз по потоку = 0;

.

По графику (см. рис. 6) находим границы II пояса зоны санитарной охраны:  

= 370 м - расстояние вверх по потоку;

= 250 м - расстояние вниз по потоку;

= 250 м - расстояние в сторону от водозабора.

Следовательно, сооружения, не дающие загрязнения, должны быть удалены от водозабора на 50 м, а остальные - на 370 м вверх по потоку, на 250 м вниз по потоку и на 250 м в сторону от скважины.

Пример 3. Для этого же вида водозабора А.А. Черкинским предложен табличный метод определения границ II пояса зоны санитарной охраны, который пригоден только при = 100 сут. Предварительно по реальным значениям гидрогеологических параметров, а при их отсутствии по параметрам, принятым с известным запасом, вычисляют обобщенные параметры:

Затем используют данные табл. 24. Для каждого сочетания параметров  и  находят величины  и , по которым определяют значение .

Таблица 24

Обобщенные параметры  и  для нахождения границ II пояса зоны санитарной охраны