Введение к работе
Актуальность работы Вовлечение в хозяйственный оборот территорий и ресурсов Севера России - важная часть экономической стратегии страны Север занимает до 65 % территории РФ, характеризуется повсеместным распространением многолетнемерзлых грунтов (криолитозона) с резкоконтинентальным климатом и специфическими условиями водоисточников с малым меженным стоком рек и их перемерзанием В криолитозоне России в пределах 35-170 восточной долготы от Гринвича и 50-80 северной широты реализованы крупномасштабные проекты по освоению уникальных природных ресурсов, урбанизации территорий, созданию инфраструктуры десятков городов и сотен поселков
Надежное, бесперебойное круглогодичное снабжение производств и населения водой - важнейшая задача экономики и жизнеобеспечения промышленности и населенных мест Самые сложные задачи водоснабжения в криолитозоне - прием воды из источников с защитой от перемерзання и водозаборов, и водоисточников
Эти обстоятельства предопределили актуальность научно-инженерной проблемы - совершенствования водозаборных сооружений, приемов защиты их от перемерзання в системах водоснабжения в криолитозоне в комплексе с мелиорацией водоисточников, исходя из технико-экономических, строительных, хозяйственно-эксплуатационных, экологических и санитарно-гигиенических требований
Цель работы — совершенствование технологий водоприема и конструкций водозаборных сооружений с защитой их и водоисточников от перемерзання в системах водоснабжения в криолитозоне, исходя из технически приемлемой, экономически эффективной и экологически безопасной целесообразности мелиорации условий забора воды
Объект исследований Технологии водоприема и конструкции водозаборных сооружений для систем водоснабжения в криолитозоне
Задачи исследований
систематизация и обобщение наиболее значимых сведений, явлений и процессов, характеризующих условия выбора технологий водоприема работы водозаборных сооружений для водоснабжения в криолитозоне и диктующих выбор приемов защиты от перемерзання водоисточников и сооружений с прогнозом теплового взаимодействия источников и сооружений водоснабжения с вечной мерзлотой и низкотемпературной средой,
усовершенствование существующих технологий водоприема и конструкций водозаборных сооружений в криолитозоне на основе использования наиболее перспективных и соответствующих условиям Севера приемов эксплуатации водоисточников и водозаборных узлов,
оценка в натурных и экспериментальных условиях криолитозоны предлагаемых технологий водоприема на основе фильтрующих водоприемников при шуголедовых помехах и засорениях, улучшения качества отбираемых вод, восстановления работоспособности фильтров, водозаборов при их кольматации,
разработка инженерных решений управления параметрами водоисточников увеличением водо- и теплозапасов, утеплением акваторий и сооружений ледовыми (снеголедовыми) покрытиями с использованием ресурсов естественного холода, льда и ледовых явлений, снега и др.,
оценка технико-экономической эффективности и экологической целесообразности применения предлагаемых технологий водоприема и защиты от перемерзання водоисточников и водозаборных сооружений в системах коммунального и промышленного водоснабжения в криолитозоне России
Предметом защиты являются результаты теоретических, экспериментальных и производственных исследований по совершенствованию технологий водоприема и водозаборных сооружений в условиях криолитозоны совместно с приемами защиты водоисточников от перемерзання и мелиорации условий во-доотбора
Научная новизна, состоит в том, что-
систематизированы и оценены мерзлотно-гидрологические и гидрогеокриологические характеристики поверхностных, аллювиальных и подземных источников воды,
предложены новые, приемлемые по технологическим, эксплуатационным и экологическим соображениям конструкции водоприемников,
установлены закономерности взаимосвязи многолетнемерзлых грунтов с поверхностными и подрусловыми водоисточниками с формированием талико-вых зон и мерзлотно-гидрологических явлений, определяющих технологии водоприема и конструкции водозаборов и режимов их эксплуатации,
разработана методика определения параметров и гидротермического режима талых водовмещающих зон под водоисточниками (таликов) с позиций водоприема из них,
предложены с проверкой в натурно-эксплуатационных условиях приемы мелиорации условий водоотбора, в том числе, для водоснабжения из малых перемерзающих рек,
разработана классификация водозаборов с фильтрами разных типов, при разных направлениях водоотбора и размещения водоприемных поверхностей относительно дна и берегов;
- теоретически обоснованы и подтверждены в производственных натурных ус
ловиях возможности усиления защитно-барьерных и водоочистных функций
водозаборных сооружений с превращением их в водозаборно-очистные ком
плексы и устройства
Практическая значимость работы в том, что
систематизированы основные мерзлотно-гидрологические параметры водоисточников криолитозоны по условиям забора воды из них,
опробованы приемы мелиорации источников, включая малые и перемерзающие реки, для забора и очистки воды в условиях криолитозоны,
проверены в производственных условиях конструкции фильтрующих водоприемников разных модификаций и расположения в источнике с оценкой их работы при шуголедовых помехах, при наносах, плавающем соре, при перемерзании
Реализация разработок автора осуществлена
при защите действующего водозабора пос.Ярега (р.Коми) от шуголедовых помех переоборудованием водоприемников на фильтрующий водоприем,
участием в рекомендациях по фильтрующим водоприемниках для с.-х водоснабжения в криолитозоне Р Саха (Якутия),
в защите акваторий водозаборов и малых рек от перемерзання созданием покрытий из пористого льда по технологии «Град-5»,
В производственно-эксплуатационных работах по совершенствованию водозаборных сооружений и мелиорации условий водоотбора для систем водоснабжения в заполярных районах Севера России (Якутия, Красноярский край, Р Коми)
получением годового экономического эффекта от внедрения результатов исследований автора в практику водоснабжения в криолитозоне (по прилагаемым актам и справкам) в ценах 2005г в 6,83 млн руб
На защиту выносятся
результаты исследований мерзлотно-гидрологических и криогидрогеологи-ческих параметров источников водоснабжения и явлений, определяющих условия забора воды и мелиорации условий водоотбора в криолитозоне,
результаты исследований по совершенствованию водозаборов с фильтрующим водоприемом с предложениями по выбору типа, конструкций, мест расположения и режимов эксплуатации,
методика определения параметров и гидротермического режима таликовых зон под водоисточниками;
приемы мелиорации водоисточников, включая малые и перемерзающие реки, для обеспечения круглогодичного бесперебойного водоснабжения из них,
результаты исследований по усилению защитно-барьерных и водоочистных функций водозаборных сооружений в условиях криолитозоны России
Апробация работы Основные результаты, докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-технических конференциях «Проблемы инженерной гляциологии» (Иркутск, 1989 г.), «Инженерное мерзлотоведение и проблемы мелиорации и водного хозяйства Сибири» (Якутск, 1990 г.) и «Города Севера» (Воркута, 1991 г ),на межрегиональных конференциях «Север и экология -21-ый век» (г Ухта, 1999 г ) и «Север- проблемы освоения и устойчивого развития» (Сыктывкар, 1999 г); Всероссийских научно-технических конференциях «Экологическая политика и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2002 г ) и «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2003 г), I ..VI Всероссийских научно-практических конференциях «Водохозяйственный комплекс России» (Пенза, 2002 2007 г г ), I и П международных научно-технических конференций «Проблемы строительного и дорожного комплексов» (г Брянск, 2003 и 2004 гг.); научно-практической конференции, посвященной 70-летию ФГУП «НИИ ВОДГЕО» (Москва, 2004 г.), Всероссийских конференций «Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья» (Тольятти, 2004 г) и «Современные тенденции развития строительного комплекса Поволжья» (Тольятти, 2005 г), ГХ-ой международной научно - практической конференции «Водоснабжение и водоотведение качество и эффективность» (Кемерово, 2006 г), 3-их академических чтениях РААСН в ПГУПСе (Санкт-Петербург, 2006 г ), Международной конференции «Мир чистой воды, технологии и оборудование - 2007» (Москва, 2007 г ) и др
Публикации Основные результаты и положения диссертации отражены в 33 печатных работах, включая монографию и статьи
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 249 наименований и приложений Работа изложена на 207 страницах машинописного текста, содержит 66 рисунков, 11 таблиц и приложения.
