30. Источники водоснабжения животноводческих ферм и комплексов. Типы водозаборных сооружений.

В сельском хозяйстве используют воду на хозяйственно-питьевые нужды, производственные цели и пожаротушение.

Для снабжения сел и сельскохозяйственных предприятий водой строят водопроводы. Водопровод состоит из следующих основных эле­ментов: водозаборного сооружения, водоподъемника (насосной станции), очистного сооружения, водонапорной башни с резервуаром, водоводов, водопроводной сети и водоразборных устройств.

На рисунке 15 показана схема водоснабжения из поверхностного водоисточника. Вода из источника через водоприемник 1 и трубу 2 самотеком поступает в приемный колодец 3, откуда насосами станции 4 первого подъема подается на очистное сооружение 5. После очистки и обеззараживания она собирается в резервуаре 6 чистой воды, а затем насосами станции 7 второго подъема подается по водоводу в водона­порную башню 8. Далее вода поступает в водопроводную сеть 10, разво­дящую ее потребителям 9 и 11. В зависимости от качества воды, рельефа местности и прочих условий схема водоснабжения может ме­няться. Например, при заборе из трубчатых колодцев или родников, вода которых, как правило, не требует очистки, схема водоснабжения упрощается; при этом водопровод не имеет очистных сооружений, резер­вуара чистой воды и насосных станций второго подъема. Если источник водоснабжения находится выше водопотребителя, например горное озеро или река, то отпадает необходимость в водоподъемниках. Напор в трубо­проводе зависит от разности высоты уровня воды в источнике и водо­разборных точках. Такие водопроводы называются самотечными.

Схему водоснабжения выбирают в зависимости от конкретных усло­вий на основании технико-экономического расчеса с учетом ее надеж­ности и экономичности.

Рис. 15. Схема водоснабжения из поверхностного водоисточника:

1 — водоприемник; 2 — самотечная труба; 3 — приемный колодец; 4 — насосная станция первого подъема; 5 — очистное сооружение; 6 — резервуар чистой воды; 7 — насосная станция второго подъема; 8 — водонапорная башня; 9, 11 — потребители воды; 10 — наружная водопроводная сеть

Для водоснабжения животноводческих ферм могут быть использо­ваны воды рек, озер, искусственных водоемов, подземных источников и атмосферные воды. Поверхностные воды (в реках, каналах и водоемах) в санитарном отношении уступают подземным, так как подвержены всевозможным загрязнениям; количество и качество воды, а также ее температура непостоянны и зависят от времени года. Такая вода нужда­ется в очистке, что значительно увеличивает ее стоимость. Например, стоимость 1 м3 воды из поверхностного источника с очисткой ее на медленных фильтрах примерно в 4 раза выше, чем из подземного источника.

Как источники водоснабжения подземные воды имеют большее распространение. Как правило, они лучше поверхностных вод по качеству и имеют незначительные колебания температуры. Эти воды (рис. 16) образуются под землей в толще фильтрующих грунтов (песка, гравия, галечника и др.) на поверхности водонепроницаемого слоя (глины, мергеля и др.) вследствие просачивания в землю атмосферных и поверхностных вод. Подземные воды делят на грунтовые со свободной поверхностью и межпластовые (безнапорные и напорные).

Область питания Область питания

Рис. 16. Схема образования и залегания грунтовых (А), межпластовых (К) и артези­анских (В) подземных вод:

1 — восходящий родник; 2 — нисходящие родники; 3 — шахтный колодец; 4 — артезианская само­изливающаяся скважина; 5 — артезианская скважина; ВП — водопроницаемые породы; ВН — водоне­проницаемые породы.

Грунтовые воды со свободной поверхностью залегают на первом от поверхности земли водонепроницаемом слое на сравнительно неболь­шой глубине. По качеству во многих случаях они вполне пригодны для поения животных, но могут загрязняться просачивающимися нечистотами.

Межпластовые воды залегают между двумя водонепроницаемыми слоями. Они могут быть напорными (артезианскими) и безнапорными. Если пласты расположены наклонно, то вода, заполняющая всю толщу породы между двумя водонепроницаемыми слоями, оказывается под давлением и в колодцах или скважинах, устроенных на таких местах, поднимается вверх. Если она фонтанирует из скважины под напором, то такой источник называется самоизливающимся. Иногда межпласто­вые воды заполняют водоносные горизонты не полностью и имеют свободную поверхность; в этом случае они являются безнапорными. Подземные воды могут свободно выходить на поверхность земли в виде восходящих или нисходящих родников.

Для забора воды из источников применяют различные типы водо­заборных сооружений. Из открытых водоемов и водотоков воду берут при помощи русловых и береговых водозаборных сооружений.

Русловые водозаборы применяют в тех случаях, когда воду берут из средней части реки, имеющей пологие берега и небольшую глубину. На рисунке 17, а приведена схема простейшего руслового водо­забора, состоящего из водоприемника 1, самотечной линии 2, берего­вого колодца 3 и насосной станции 4. Водоприемник располагают на конце самотечной линии, при этом его воронка помещается на высоте не менее 0,5 м от дна реки и снабжается фильтром. Самотечные линии обычно делают из стальных или чугунных труб, реже из асбестоцементных и железобетонных. Применяют трубы из полиэтилена. Диаметр трубопровода определяют из расчета прохождения в нем воды со ско­ростью 0,6... 0,9 м/с. Самотечные линии укладывают с подъемом к береговому колодцу, что улучшает их эксплуатацию. При этом необхо­димо, чтобы уровень воды в колодце был выше устья самотечной трубы. Линии с целью надежности делают из двух ветвей и прокладывают на глубине незамерзающего слоя. Береговой колодец размещают воз­можно ближе к реке на месте, не затопляемом половодьем. Его строят круглой формы из армированного бетона, камня или кирпича. Здесь вода отстаивается от песка и различных взвесей.

Береговые водозаборы применяют при достаточной глуби­не у берега реки и устойчивом грунте. На рисунке 17,6 показано водо­заборное сооружение берегового типа.

При водоснабжении пастбищ из поверхностных, сравнительно чистых источников вода забирается непосредственно всасывающими трубами насосов, выносимыми в водоисточник на свайном помосте.

Для забора воды из подземных источников применяют шахтные и трубчатые колодцы.

Если вода из колодца не отбирается, то ее уровень находится на той же глубине, что и уровень подземных вод. Этот уровень называют статическим. При заборе воды он понижается. Вследствие образовав­шейся разности уровней подземная вода начнет поступать из водоносного слоя в колодец. Когда количество воды, отбираемой из колодца, станет равным количеству воды, поступающей в него из водоносного слоя, наступит равновесие и уровень воды в колодце установится неизменным. Этот пониженный уровень называется динамическим.

Количество воды, даваемое источником в определенный промежуток времени, называется дебитом источника. Дебит обычно измеряют в дм3/с или м3/ч. Приток воды в колодце из водоносного слоя зависит от следующих факторов: фильтрационных свойств и мощности водоносного пласта, величины понижения уровня воды при откачке, диаметра, конструкции и степени заглубления колодца в водоносный пласт.

Шахтные колодцы обычно сооружают при залегании подзем­ных вод на глубине не более 40 м. Такой колодец (рис. 18) представ­ляет собой вертикальную выработку в грунте, врезающуюся в водо­носный пласт, и состоит из шахты 4, водоприемной части 5 и оголовка 2. Шахту делают квадратного сечения со стороной 1... 3 м или круглой диаметром 1... 3 м. Для крепления стен шахты применяют дерево, камень, бетон, железобетон, кирпич.

Рис. 17. Схемы водозаборных сооружений руслового (а) и берегового (о) типов: водоприемник; 2 — самотечная линия; 3 — береговой колодец; 4 — насосная станция; 5 — задвижка.

Рис. I8. Схема шахтного колодца: 1 — вентиляционная труба; 2 — оголовок; 3 — глиняный замок; 4 — шахта; 5 — водо­приемная часть; 6 — донный фильтр.

Рис. 19. Схема трубчатого колодца: 1 — кондуктор; 2 — обсадные трубы; 3 — сальники; 4 — надфильтровая труба;

5— фильтрующая часть; 6—отстойник фильтра.

Водоприемная часть является продолжением ствола, заглубленного в водоносный слой не менее чем на 2... 2,5 м. В стенках этой части устраивают отверстия для: прохода воды в колодец. Дно водоприемной части оборудуют песчано-гравийным (донным) фильтром 6 с толщиной слоя 25... 30 см. Оголовок 2 (сечением 0,8 х. 0,8 м и высотой до I м) окружают глиняным замком 3, чтобы в колодец не попадала загряз­ненная вода, стекающая с поверхности земли. Для вентиляции колодца служит труба 1. Дебит шахтных колодцев часто определяют способом откачки.

Трубчатые колодцы применяют для забора подземных вод, залегающих на глубине до 150 м, а иногда и Глубже. Такой колодец представляет собой глубокую пробуренную скважину диаметром до 350 мм. Стенки скважины закрепляют обсадными трубами, которые предохраняют колодец от обвала и перекрывают водоносные слои, расположенные выше эксплуатируемого водоносного горизонта. Внутри колонны труб размещают водоподъемное оборудование.

Трубчатый колодец (рис. 19) включает в себя водоприемную часть, ствол и оголовок. Водоприемную часть (фильтр) заглубляют в водо­носный пласт. Она состоит из над фильтровой трубы 4, фильтрующей части 5 и отстойника 6. Труба 4 соединяет фильтр с нижней обсадной трубой 2. Место соединения уплотняют сальником 3.