Водонапорные башни и резервуары

Водонапо'рные ба'шни и резервуа'ры,сооружения в системе водоснабжения для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети , создания её запаса и выравнивания графика работы насосных станций. Водонапорная башня состоит из бака (резервуара) для воды, обычно цилиндрической формы, и опорной конструкции (ствола). Регулирующая роль водонапорной башни заключается в том, что в часы уменьшения водопотребления избыток воды, подаваемой насосной станцией, накапливается в водонапорной башне и расходуется из нее в часы увеличенного водопотребления. Высота водонапорной башни (расстояние от поверхности земли до низа бака) обычно не превышает 25 м, в редких случаях - 30 м; ёмкость бака - от нескольких десятков м ³(для малых водопроводов) до нескольких тысяч м ³(в больших городских и промышленных водопроводах). Опорные конструкции выполняются в основном из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки - преимущественно из железобетона и стали. Водонапорные башни оборудуются трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами для предотвращения переполнения бака, а также системой замера уровня воды с телепередачей сигналов в диспетчерский пункт. Водонапорный резервуар, в отличие от водонапорной башни, не имеет опорной конструкции (ствола), но устанавливается на возвышенных отметках местности. Иногда водонапорные резервуары служат для хранения пожарного и аварийного запасов воды. В современных системах водоснабжения наибольшее распространение получили резервуары из железобетона (в том числе предварительно напряжённого).

  Лит.:Абрамов Н. Н., Водоснабжение, М., 1967.

  М. С. Заневский.

Водонапорные системы

Водонапо'рные систе'мы,бассейны подземных вод, выделяемые с учётом всех закономерностей формирования и распространения подземных вод. В. с. могут быть приурочены к одной, нескольким геологическим структурам или части одной структуры и включают области современного питания, стока и разгрузки. Могут быть представлены артезианскими бассейнами различной величины. Большинство бассейнов асимметричны (типа артезианского склона), с разными очагами разгрузки (закрытыми и открытыми). Во многих бассейнах можно установить перелив вод из одной системы в другую; все В. с. земной коры связаны между собой. Глубина основания В. с. в платформенных областях определяется обычно положением древнего кристаллического фундамента. В зависимости от комплекса горных пород, слагающих бассейн, встречаются одноэтажные, двухэтажные и многоэтажные бассейны подземных вод.

  В крупных, многоэтажных бассейнах направление подземного стока для различных этажей может происходить в противоположные стороны. В. с. включают часто месторождения пресных или минеральных вод и рассолов. Анализ гидро-геохимической зональности бассейнов с учётом газового и химического состава вод, содержания редких и радиоактивных элементов, а также органических веществ позволяет сделать важные выводы в отношении поисков полезных ископаемых.

  Лит.:Щелкачев В. Н., Упругий режим пластовых водонапорных систем, М. - Л., 1948; Овчинников А. М., Водонапорные системы земной коры, «Изв. высших учебных заведений. Геология и разведка», 1961, № 8.

  А. М. Овчинников.

Водонапорный резервуар

Водонапо'рный резервуа'р,см. Водонапорные башни и резервуары .

Водоносный горизонт

Водоно'сный горизо'нт,слой или несколько слоёв водопроницаемых горных пород, поры трещины или другие пустоты которых заполнены подземной водой. Несколько В. г., гидравлически связанных между собой, образуют водоносный комплекс. См. также Водопроницаемость горных пород .

Водоотведение

Водоотведе'ние,совокупность санитарных мероприятий и технических устройств, обеспечивающих удаление сточных вод за пределы населённого пункта или промышленного предприятия (см. Канализация , Канализационная сеть ).

Водоотдача

Водоотда'ча,способность насыщенных до полной влагоёмкости горных пород отдавать часть воды путём свободного отекания под влиянием силы тяжести. В. равна разности между полной и максимальной молекулярной влагоёмкостью. Количество гравитационной воды (т. е. воды, способной двигаться в сообщающихся порах, пустотах и трещинах под влиянием силы тяжести) в литрах, которое можно получить из 1 м ³породы, называется удельной В. Водоотдача горных пород характеризуется коэффициентом В., выражаемым в долях единицы или процентах. Значения коэффициента В. составляют в среднем для супеси и тонкозернистого песка 0,10-0,15, крупнозернистого песка 0,25-0,35, песчаника 0,02-0,03, трещиноватого известняка 0,008-0,10. Величина коэффициента В. зависит от гранулометрического состава и пористости пород, а также от вязкости воды. В. определяется лабораторными методами или рассчитывается по результатам наблюдений за режимом вод, опытных откачек и данных эксплуатации подземных вод.

  А. М. Овчинников.

Водоотлив

Водоотли'в,отвод и удаление подземных или поверхностных вод из действующих шахт (рудников), карьеров и во время проходки вертикальных, наклонных и горизонтальных горных выработок, котлованов, траншей. В. производится, как правило, с подъёмом воды, а из штолен и траншей самотёком. Применяемые на открытых и подземных разработках различные системы шахтного (рудничного) или карьерного В. состоят из дренажных канав, трубчатых коллекторов, принимающих воду от подземных дренажных устройств (забивные и сквозные фильтры и др.), участковых и главного водосборников , камеры с насосами главного В. и нагнетательных трубопроводов. На открытых разработках подземная и поверхностная (ливневая) вода по сети дренажных канав на уступах перемещается в главный водосборник и насосами удаляется за пределы карьера. Во время проходки вертикальных и наклонных выработок при небольшом притоке (до 10 м ³ /ч) В. производится подъёмными сосудами ( бадьями , скипами ) с использованием забойных насосов; для притоков 10-40 м ³ /ч- подвесными вертикальными насосами, при бо'льших притоках используют один из специальных способов (тампонаж, замораживание, водопонижение , а в неустойчивых породах - опускную крепь). В проходке горизонтальных выработок для В. широко применяются винтовые забойные насосы.

  Лит.:Рипп М. Г.. Петухов А. И., Мирошник А. М., Рудничные вентиляторные и водоотливные установки, М., 1968.

  В. А. Боярский.

Водоотталкивающие покрытия

Водоотта'лкивающие покры'тия,то же, что гидрофобные покрытия .

Водоохранная зона

Водоохра'нная зо'на,зона водо-охранных лесов, выделенных на основании постановления ЦИК и СНК СССР от 2 июля 1936. Расположена в основном в центральных районах, частично на З. и Ю. Европейской части СССР в бассейнах и по берегам крупных рек - Волги, Днепра, Дона, Урала, Западной Двины и др. Леса В. з. обеспечивают наиболее благоприятный водный режим рек и предохраняют их от заиления. В пределах В. з. по обеим сторонам рек выделены запретные полосы. На 1 января 1966 площадь запретных полос составляла 55,45 млн. га. На территории В. з. установлен специальный режим лесного хозяйства. В запретных полосах рубки главного пользования запрещены и проводятся лишь рубки ухода за лесом, санитарные рубки и вырубка перестойных насаждений. За пределами запретных полос разрешены рубки сплошными лесосеками ограниченной ширины. Размер лесопользования не должен превышать годичного прироста древесины. В В. з. широко применяется искусственное разведение леса. См. также Леса водоохранные .

  В. Г. Нестеров.

Водоочистка

Водоочи'стка,комплекс технологических процессов, имеющих целью довести качество воды, поступающей в водопровод из источника водоснабжения, до установленных показателей (об очистке сточных вод см. в ст. Сточные воды ).

  Первые сведения по В. содержатся в написанной в Индии около 4 тыс. лет назад на санскритском языке медицинской книге «Усрута Сангита», где говорится: «Хорошо держать воду в медных сосудах, выставлять её на солнечный свет и фильтровать через древесный уголь». Древнегреческий врач и естествоиспытатель Гиппократ рекомендовал во избежание заболеваний употреблять кипячёную воду. Первая водоочистная станция с так называемыми медленными фильтрами была построена в 1829 в Лондоне. В России станция очистки водопроводной воды впервые была сооружена в 1888 в Петербурге, станция обеззараживания воды - в 1910 в Н. Новгороде.

  Воды поверхностных водоисточников (рек, озёр) обычно непригодны для питья из-за мутности, цветности и более высокого, чем это допустимо для питьевой воды, содержания бактерий. Поэтому до подачи воды в хозяйственно-питьевой водопровод её осветляют (удаляют взвешенные и коллоидальные частицы), обесцвечивают и обеззараживают (освобождают от болезнетворных микроорганизмов). Для осветления и обесцвечивания воды на очистных сооружениях проводят коагуляцию взвешенных и коллоидальных загрязнений сернокислым алюминием или хлорным железом; основную массу скоагулированных загрязнений задерживают в отстойниках или осветлителях , а воду «доосветляют» на фильтрах (песчаных или двухслойных). Воду с содержанием взвеси менее 150 мг/лможно осветлять на контактных осветлителях с введением коагулянта непосредственно перед поступлением воды в слои фильтрующей загрузки. Для обеззараживания в исходную или фильтрованную воду вводят жидкий хлор, хлорную известь или озон. Хорошо осветлённая вода и вода подземных водоносных горизонтов может обеззараживаться ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 2000-3000Е, обладающими бактерицидным действием. Источниками ультрафиолетового излучения служат ртутно-кварцевые или аргоно-ртутные лампы.

  Если вода в источнике водоснабжения имеет жёсткость (суммарное содержание солей кальция и магния), большую, чем допускается по нормам, то её до подачи в водопроводную сеть умягчают. Применяют два метода умягчения воды - реагентный и катионитовый. Реагентный метод сводится к осаждению солей жёсткости известью (устранение так называемой карбонатной жёсткости) и содой (некарбонатной жёсткости). Он позволяет снизить общую жёсткость воды до 0,5-0,7 мг-экв/л. Для более глубокого умягчения воды используют катионитовый метод (см. Иониты ), снижающий жёсткость воды до 0,03 мг-экв/л. Если вода содержит более 0,3 мг/лжелеза, её обезжелезивают. Подземные воды обычно обезжелезивают аэрацией (обогащают кислородом воздуха, который окисляет соли двухвалентного железа в соли трёхвалентного, выпадающие в осадок в виде гидроокиси железа), поверхностные - коагулированием. Для удаления из воды других растворённых солей её опресняют (см. Опреснение воды ) или обессоливают на ионитах. Дегазация воды (удаление сероводорода, метана, радона, углекислого газа и других растворённых газов) производится, как правило, аэрацией. Избыток фтора (при его содержании в воде более 1,5 мг/л) удаляют фильтрованием воды через активированную окись алюминия. При наличии в воде радиоактивных веществ её подвергают дезактивации . Дезодорация воды, т. е. удаление веществ, обусловливающих привкусы и запахи, достигается сорбцией их активным углём или окислением озоном, двуокисью хлора или перманганатом калия. В. является наиболее крупнотоннажным производством в народном хозяйстве страны. Только на водоочистных станциях хозяйственно-питьевого водоснабжения СССР в 1968 очистке было подвергнуто свыше 10 млрд. м ³воды.

  Лит.:Клячко В. А., Апельцин И. Э., Подготовка воды для промышленного и городского водоснабжения, М., 1962; Кастальский А. А., Минц Д. М., Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения, М., 1962.

  В. А. Клячко.

Водопад

Водопа'д,падение воды в реке в местах резкого изменения высоты её дна с образованием почти отвесного уступа. Река, пересекая местность, сложенную последовательно то более твёрдыми, то более рыхлыми породами, врезается в податливые размыву породы гораздо быстрее, чем в стойкие. В результате этого в русле реки возникают уступы, с которых низвергается водный поток. Вода может падать по нескольким уступам, образуя серию В. (каскады). Уступ В. непрерывно разрушается, особенно у основания, и В. таким образом отступает вверх по течению реки. Например, Ниагарский водопад (Северная Америка), имея русло, сложенное из твёрдого известняка, подстилаемое более мягкими сланцами, ежегодно отступает на 0,7-0,9 м. При значительном разрушении уступа на месте В. нередко образуются пороги. В. могут возникать и в результате перегораживания ущелий в горах обвалами, а также в равнинных районах, там, где река пересекает участки с неразмываемой породой (например, траппы). Менее круто падающие В. называются водоскатами. Небольшие В. на севере СССР часто называют «падунами». Самый высокий на Земле - водопад Анхель (1054 м). Йосемитский водопадвЙосемитской долине, в горах Сьерра-Невада (Калифорния), имеет падение 727,5 м. В. Виктория на р. Замбези (Южная Африка) имеет падение 120 мпри ширине 1800 м. Крупнейшим по количеству переносимой воды является Ниагарский В., ширина которого достигает 1100 мпри высоте падения около 51 м. В СССР В. распространены в Карельской АССР, на Кольском полуострове, на Кавказе, Алтае, в Саянах и других горных районах Сибири.

  Крупнейшие и наиболее известные водопады мира

  Наличие В. на реках препятствует лесосплаву и судоходству, но реки с большим падением воды на коротких участках представляют большое удобство для строительства ГЭС. Так, используется энергия Нарвского В. на р. Нарва, В. Кивач на р. Суна и др.

  Л. И. Чеботарёв.

Водопад на р. Гутара в Саянах зимой (СССР).

Водопад в Йосемитском национальном парке (США).

Водопад в долине Флом (Норвегия).

Водопад Игуасу (Бразилия).

Шакинский водопад (Армянская ССР).

Ниагарский водопад на р. Ниагара (США, Канада).

Водопадов линия

Водопа'дов ли'ния, Водопадов зона (Fall Line), название зоны контакта восточных предгорий Аппалачей (плато Пидмонт) и Приатлантической низменности в США от долины р. Гудзон до штата Алабама. Реки, стекающие с Пидмонта (Коннектикут, Гудзон, Саскуэханна, Потомак, Джеймс и др.), на низменности испытывают резкий перелом продольного профиля, образуя стремнины и небольшие водопады. Ширина зоны 5-12 км. Падение рек достигает 2-5 м/км, что используется для сооружения ГЭС. У В. л. заканчивается судоходство. Именно с этим, а также с наличием водной энергии связано возникновение вдоль В. л. таких городов, как Филадельфия, Балтимор, Ричмонд, и других населённых пунктов.

Водоподготовка

Водоподгото'вка,обработка воды, поступающей из природного водоисточника на питание паровых и водогрейных котлов или для различных технологических целей. В. производится на ТЭС, транспорте, в коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях. В. заключается в освобождении воды от грубодисперсных и коллоидных примесей и содержащихся в ней солей, тем самым предотвращается отложение накипи, унос солей паром, коррозия металлов, а также загрязнение обрабатываемых материалов при использовании воды в технологических процессах. В. включает следующие основные методы обработки: осветление (удаление из воды коагуляцией , отстаиванием и фильтрованием коллоидальных и суспензированных загрязнений); умягчение (устранение жёсткости воды осаждением солей кальция и магния, известью и содой или удаление их из воды катионированием); обессоливание и обескремнивание (ионным обменом или дистилляцией в испарителях); удаление растворённых газов (термическим или химическим методом) и окислов железа и меди (фильтрованием).

  Лит.:Шкроб М. С., Вихрев В. Ф., Водоподготовка, М. - Л., 1966; Обработка воды на тепловых электростанциях, под ред. В. А. Голубцова, М. - Л., 1966.

  В. А. Клячко.

Водоподогреватель

Водоподогрева'тель,то же, что водонагреватель .

Водоподъёмная машина

Водоподъёмная маши'на,водоподъёмник, служит для перемещения жидкости, главным образом воды.

  В прошлом водоподъёмниками называли все технические средства для подачи воды, в том числе и насосы . В настоящее время В. м. обычно называются машины и механизмы, которые подают жидкость за счёт изменения в ней главным образом потенциальной энергии положения. Простейшие водоподъёмники - журавль и ворот для подъёма воды из колодцев. Более сложные В. м., к числу которых относятся архимедов винт, водоподъёмные колёса, нория и др., обеспечивают непрерывную подачу больших объёмов воды. Архимедов винт ( рис. 1 ) состоит из кожуха или лотка и винта, который вращается (около 50 об/мин) от ветряного или другого двигателя. Архимедов винт устанавливается наклонно (около 40° к горизонту) и одним концом погружается в воду. Винтовая поверхность при вращении давит на жидкость, перемещает её по корпусу или лотку, поднимая на 3-4 м. Водоподъёмное колесо имеет несколько разновидностей. Оно снабжено свободно подвешенными черпаками, которые внизу наполняются водой, а опорожняются (опрокидываясь) над лотком ( рис. 2 ), или может иметь лопасти ( рис. 3 ). Последние применялись для подачи больших количеств воды на высоте 2-6 м; приводом для них служили водяные колеса или другие двигатели. Нория, или черпаковый водоподъёмник ( рис. 4 ), служит для подъёма жидкости на высоту до 25 м; рабочий орган нории - бесконечная цепь с укреплёнными на ней черпаками. Устройства, аналогичные нории, известны под названиями цепных чигирей, фланцевых (чёточных) или ячеисто-ленточных водоподъёмников, в которых захват жидкости осуществляется ячейками бесконечной цепи или ленты. В ячейках жидкость удерживается силой поверхностного натяжения. В настоящее время В. м. применяются в слаборазвитых странах, где они ещё используются для орошения или осушения земель и т.п. работ.

  Лит.:Грибанов И. П., Простейшие водоподъемники для орошения небольших площадей, М., 1943; Флоринский М. М., Рычагов В. В., Насосы и насосные станции, 3 изд., М., 1967.

  Ю. В. Квитковский.

Рис. 4. Нория для подъёма жидкости.

Рис. 3. Водоподъёмное колесо с лопастями: 1 - привод, 2 - колесо, 3 - лопасти, 4 - приёмное устройство.

Рис. 1. Архимедов винт: 1 - двигатель, 2 - винт, 3 - кожух.

Рис. 2. Водоподъёмное колесо с черпаками: 1 - лоток, 2 - черпак, 3 - колесо.

Водопойный пункт

Водопо'йный пункт,площадка с оборудованием для поения животных. В. п. устраивают на пастбищах и скотопрогонных трассах, выбирая для этого ровное место. Чтобы вода не застаивалась на В. п., площадку планируют с уклоном 0,05 от водоисточника (колодца, пруда, реки, озера, водохранилища, канала) и укрепляют гравийно-песчаной засыпкой или мостят камнем. Для животных делают удобные подходы шириной не менее 3 м. В. п. оборудуют водоподъёмником (если вода не поступает на площадку самотёком), резервуаром для запаса воды (в размере не менее суточной потребности) и водопойными корытами. Применяют также передвижные В. п., состоящие из цистерны на автоприцепе и автопоилок. Расстояние между В. п. на пастбищах зависит от кормовой ёмкости пастбищ, системы пастьбы, вида животного, рельефа местности и не должно превышать допустимой дальности отгона от В. п. (2-8 км), а на скотопрогонах - от скорости передвижения животных (например, для овец не более 15 км/сут).

  Лит.:Оводов В. С., Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение, 2 изд., М., 1960; Бабенко И. И., Водоснабжение животноводческих ферм, М., 1964.

  В. В. Дацыков.

Водопойный пункт на пастбище: 1 - водоподъемник в шахтном колодце, 2 - резервуар для запаса воды, 3 - водопойное корыто.

Водопользование

Водопо'льзование(юридическое), пользование водами (водными объектами), состоящими в исключительной собственности государства.

  В советском законодательстве виды В. определяются: целями использования вод (В. хозяйственно-питьевое, промышленное, с.-х., транспортное, энергетическое и пр.); способом пользования (путём добычи - забора воды источника, пользование водными объектами в качестве водного пути, источника гидроэнергии и т.п., а также для сброса в водоёмы сточных вод); техническими условиями (В. общее, без применения гидротехнических сооружений или устройств, влияющих на состояние вод, и специальное, с применением таких сооружений или устройств); условиями предоставления водных объектов в пользование (совместное - если водный объект не закреплен за конкретной организацией или лицом, и обособленное - если водный объект предоставлен определённой организации или лицу), а также основаниями возникновения права пользования водами (первичное - если водный объект предоставлен в пользование непосредственно государством, и вторичное - если он предоставлен первичным водопользователем). С учётом приведённой классификации определяется правовой режим различных водных объектов, а также права и обязанности водопользователей. Например, общее В. (купание, водопой скота и т.п.) осуществляется бесплатно и без разрешений государственных органов на всех водоёмах, за исключением изъятых из хозяйственного пользования, состоящих в обособленном пользовании. Для специального В. во всех случаях требуется предварительное разрешение государственных органов, в ряде случаев оно может быть возмездным.

  Все водопользователи вправе пользоваться водами в пределах, предусмотренных законодательством, и в соответствующих случаях - разрешениями государственных органов; они обязаны выполнять требования рационального использования и охраны вод и др. Наиболее жёсткие требования предъявляются в отношении охраны вод от загрязнения производственными и бытовыми отходами. Правовыми актами установлено, что при проектировании и строительстве предприятий, зданий, сооружений и других хозяйственных объектов должны быть приняты все меры к тому, чтобы исключить сброс в водоёмы загрязнённых сточных вод и других отходов. В этих целях предписано внедрять в производство безводные технологические процессы, повторное использование воды на предприятиях, а также эффективные системы очистки сточных вод. Государственными приёмочным комиссиям запрещено принимать в эксплуатацию новые и реконструированные предприятия, цехи и агрегаты, деятельность которых не удовлетворяет требованиям охраны водоёмов от загрязнения.

  Пользование водными объектами для сброса промышленных коммунально-бытовых, дренажных и других сточных вод может производиться только с разрешения органов по регулированию использования и охране вод после согласования с органами государственного санитарного надзора, охраны рыбных запасов и др. Сброс сточных вод допускается только, если он не приведёт к увеличению содержания в водном объекте загрязняющих веществ свыше установленных норм, и при условии очистки водопользователем сточных вод до установленных специальными органами пределов. Если указанные требования нарушаются, сброс сточных вод должен быть ограничен, приостановлен или запрещен - вплоть до прекращения деятельности отдельных промышленных установок, цехов, предприятий, организаций, учреждений. В случаях, угрожающих здоровью населения, органы государственного санитарного надзора вправе приостанавливать сброс сточных вод вплоть до прекращения эксплуатации производственных и других объектов с уведомлением об этом органов по регулированию использования и охране вод. Сброс в водные объекты производственных, бытовых и других отходов и отбросов запрещается. Установлена система требований по В., касающаяся охраны вод от загрязнения отходами водного транспорта, лесосплава, сельского хозяйства и др. За несоблюдение указанных требований виновные привлекаются к дисциплинарной, уголовной или административной ответственности. См. также Водный фонд государственный .

  О. С. Колбасов.

Водопонижение

Водопониже'ние,временное понижение уровней или напоров подземных вод при сооружении котлованов, проходке горных выработок на месторождениях полезных ископаемых, туннелей, строительстве метрополитенов и т.