Специфика систем водоснабжения в условиях Севера

Важнейшим фактором, определяющим специфику водоснабжения на Севере, явля­ется мерзлотно-климатический. Он подлежит обязательному учету при проектировании водопроводных сооружений и диктует необходимость модернизации существующих и разработки новых решений, технологий и конструкций.

Основными принципами проектирования водоснабжения в зоне вечной мерзлоты являются:

• учет и всесторонняя оценка факторов, определяющих особые требования к уст­ройству и эксплуатации систем водоснабжения на Севере: вечномерзлые грунты, их льдистость, суровый резко континентальный климат, своеобразный гидрологический режим водоисточников, снегозаносы и др.;
• технически обоснованные и экономически оправданные мероприятия по защите от воздействия вечной мерзлоты и холода всей системы водоснабжения: от источника до потребителя;
• реализация резервов удешевления строительства водопроводных сооружений и снижения затрат на их эксплуатацию: снижение металлоемкости, компактность и бло­кировка сооружений, сокращение доли привозных материалов, конструкций, реагентов, рационализация технологий и сооружений;
• максимальное внедрение эффективных конструктивных решений и технологий (укрупнение узлов и элементов заводского изготовления, домонтажная теплогидроизоляция труб; блочно-пакетные поставки оборудования), методов производства работ (со­здание специализированных монтажно-наладочных организаций, централизация произ­водства укрупненных узлов, серийный выпуск специальной арматуры) и т.д.;
• широкое использование местных строительных материалов (дерево, камень, ме­стные фильтрующие материалы, теплоизоляционные композиции из местных вермику­литов, диопсидов и проч.);
• обязательный учет и использование опыта водоснабжения и водоотведения в се­верной строительно-климатической зоне, оценка результатов научных исследований и конструкторских проработок (любое, даже эффективное решение может оказаться не­приемлемым в иных мерзлотно-гидрологических условиях);
• необходимость учета реальной, постоянно существующей угрозы перемерзания любых элементов систем Водоснабжения и водоотведения, которые независимо от их мощности, типа и конструкций большую часть года находятся в среде низких отрицатель­ных температур. Нужны определенные меры по выполнению тепловых потерь сооруже­ниями и трубопроводами соответственно условиям теплового баланса транспортируемой или сохраняемой воды от водоисточника до потребителя (циркуляция и подогрев, соответ­ствующая арматура, теплоизоляция, электрообогрев сетей и сооружений и др.);
• обеспечение постоянного контроля и поддерживание оптимального теплового ре­жима всех элементов систем водоснабжения, особенно при малых расходах.

При проектировании водоснабжения на Севере должны также учитываться 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.

Системы водоснабжения специальных очистных сооружений обязательно имеют тепловые пунк непосредственно на водозаборе, в пунктах хранении и обработки воды, «тепловое сопровождение» водопроводов и др.

Инженерные изыскания  дают не только исходные материалы дли проектировании, но и являются его составной частью, влияя непосредственно на качество и сроки проектирования, выбор схем и типов сооружений, их экономичность, надежность и долговечность. Важно правильно оценить геокриологические (инженерно-мерзлотные) свойства и особенности грунтов с прогнозом их изменения в зависимости от принятого принципа строительства сооружений. Последний должен быть определен уже на стадии инженерных изысканий.

Принцип сохранения мерзлого состояния грунтов оснований на весь период строительства и эксплуатации сооружений назначается при слое мерзлоты более 10 м, ее устойчивом температурном режиме, малых габаритах и незначительных тепловыделении сооружений.

Целесообразен принцип приспособления конструкций сооружений неравномерным осадкам оснований при их оттаивании в процессе эксплуатации объектов водоснабжения, если ожидаются большие тепловыделения, неустойчивый температурный режим мерзлоты и относительно малы равномерно распределенные в грунтах ледовые включения.

Подобные мерзлотные условия вызывают при оттаивании небольшие осадки грунтов, исключающие их разжижение и выдавливание из-под сооружений. Это особо важно при создании водохранилищ, прудов, резервуаров и т.п., когда под объектом сложно сохранить мерзлоту, а предварительное оттаивание грунтов дорого. Необходима осторожность, если противофильтрационные элементы выполняются из полимерных пленочных экранов, легко разрывающихся при осадках оттаявших грунтов в основаниях.

Принцип предпостроечного оттаивания грунтов оснований применим, если нельзя сохранить их мерзлыми, при высокой льдонасыщенности, неравномерной в плане и профиле, т.e. если реальна большая и неравномерная осадка грунтов при общем их слое до 10 м. Это наблюдается при крупноскелетных грунтах (возможно и на мелкозернистых) при естественном их дренировании. Наиболее реальная технология инженерной подготовки площадок по этому принципу - предпостроечное оттаивание основания и одновременный намыв грунта средствами гидромеханизации.

Выбор принципа использования мерзлоты в качестве оснований водопроводных сооружений ответственная задача.

Для целей водоснабжения важной частью инженерных изысканий является геокриологическая съемка, в задачи которой входят выявление генезиса, криогенной текстуры и физических свойств грунтов, специальное изучение оснований (наличие термокарста, солифлюкций, трещин, заполненных льдом, пучения, таликов, наледей и т.д.). Геокриологическая съемка сопровождается геофизической разведкой, бурением скважин, проходкой шурфов с отбором проб грунтов и воды на исследования. Глубины скважин за зависят от мощности мерзлоты: до 30 м она вскрывается скважинами полностью для нахождения верхней (под деятельным слоем) и нижней границы вечномерзлой толщи, а при мощности более 30 м скважины проходят до 20 - 26 м от подошвы деятельного слоя. К сожалению, эти требования на практике выполняются редко.

Важнейшая характеристика мерзлоты - ее температурный режим, изучаемый сетью специальных режимных скважин (термических), в том числе в акваториях водоисточников и близ сооружений, позволяющих оценить влияние сооружений ( водоемов) на грунты. Правила оборудования таких скважин изложены в инструктивной литературе. При мерзлотно-геологическом изучении грунтов под объекты водоснабжения важен учет опыта изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации подобных сооружений на соседних участках со сходными условиями.

Вернуться к списку