Как управлять размерами ЗСО

Размер и форма зоны санитарной охраны подземного водозабора контролируется целым комплексом природных и техногенных факторов, которые обладают синергическим эффектом. В частности, определяющую роль играют геологические условия и параметры эксплуатируемого водоносного горизонта, плановые границы фильтрационного потока и его направление, а также величина расхода скважины и возможность взаимодействия нескольких водозаборов между собой.
Остановимся далее подробнее на каждом из них.


1. Расход водозабора

Размер зоны санитарной охраны 2 и 3 пояса пропорционален величине расхода (Q), т.е. чем больше расход, тем больше площадь ЗCО.

Связь размера ЗCО с расходом подземного водозабора
Связь размера ЗCО с расходом подземного водозабора


2. Мощность водоносного горизонта

При прочих равных условиях, увеличение мощности водоносного горизонта приводит к сокращению размеров ЗCО. В том случае, когда водозаборная скважина является несовершенной по степени вскрытия, а полная мощность водоносного горизонта не установлена, то для расчетов рекомендуется принять вскрытую скважиной мощность горизонта, поскольку это обеспечит консерватизм в расчетах.

Связь размера ЗCО с мощностью водоносного горизонта
Связь размера ЗCО с мощностью водоносного горизонта


3. Коэффициент фильтрации

Увеличение коэффициента фильтрации в расчетах приводит к деформации ЗCО: ее общая ширина уменьшается, а длина, наоборот, вытягивается вверх по потоку подземных вод.

Связь размера ЗCО с коэффициентом фильтрации водоносного горизонта
Связь размера ЗCО с коэффициентом фильтрации водоносного горизонта


4. Активная пористость

Увеличение активной пористости приводит к замедлению скорости миграции вещества в водоносном пласте, и наоборот. Это означает, что при увеличении активной пористости размеры ЗСО будут сокращаться.

Связь размеров ЗCО с активной пористостью
Связь размеров ЗCО с активной пористостью


5. Параметр перетекания

Перетекание из смежных горизонтов приводит к стабилизации депрессионной воронки от работающего водозабора, и как следствие, размеры ЗCО при перетекании будут меньше, чем в условиях изолированного пласта.

Связь размера ЗCО с параметром перетекания
Связь размера ЗCО с параметром перетекания


6. Направление потока подземных вод и его градиент

Направление и уклон (градиент) потока подземных вод кардинальным образом влияют на форму и размеры зоны санитарной охраны. Так, при увеличении градиента, ширина зоны санитарной охраны уменьшается, а ее длина по направлению вверх потока подземных вод увеличивается. При изменении направления потока зона санитарной охраны следует за ним.

Связь размера ЗCО c градиентом и направлением потока подземных вод
Связь размера ЗCО c градиентом и направлением потока подземных вод


7. Влияние реки

Если подземный водозабор находится вблизи реки, то третий пояс ЗСО может замкнуться на реку. В этом случае, согласно СанПиН 2.1.4.1110-02, будет необходимо организовывать ЗCО как для подземного водозабора, так и для поверхностного водотока. На практике, это может приводить к невозможности организации ЗCО из-за больших размеров поясов. Замыкание контура ЗCО на реку контролируется простым балансовым выражением (см. рисунок ниже). При проектировании водозабора можно рассчитать такое минимальное расстояние от реки (X0), чтобы замыкания не происходило.

Оценка возможности замыкания 3 пояса ЗСО на реку
Оценка возможности замыкания 3 пояса ЗСО на реку


8. Влияние непроницаемой границы

Под плановой непроницаемой границей будем подразумевать естественное геологическое тело или линейный объект, который обладает низким коэффициентом фильтрации. В природе такой границей может выступать вертикальный контакт двух типов пород, например, песчаников и соляного диапира, или линия регионального разлома, которая была залечена слабопроницаемыми породами. На практике с непроницаемыми границами наиболее часто имеют дело в районах распространения многолетне-мерзлых пород. В долине реки аллювиальные отложения растеплены, а по бортам долины сохраняется мерзлота. Очевидно, что мерзлота, как и любая другая непроницаемая граница, будет ограничивать распространение загрязнения, а контур ЗСО не должен уйти за непроницаемую границу.

ЗCО заключенная между двух непроницаемых границ (в талике)
ЗCО заключенная между двух непроницаемых границ (в талике)


9. Водораздел подземных вод

В естественных условиях для первого от поверхности водоносного горизонта всегда образуется водораздельная область, расположенная на возвышении между зонами разгрузки подземных вод. Как правило, 3 пояс ЗСО не может заходить за линию водораздела подземных вод. Пример учета водораздельной линии подземных вод при расчете ЗСО в безнапорном пласте показан на рисунке ниже.

Конфигурация 3 пояса ЗСО по отношению к линии водораздела подземных вод
Конфигурация 3 пояса ЗСО по отношению к линии водораздела подземных вод


10. Взаимодействие нескольких водозаборов

Одновременная работа нескольких водозаборов подземных вод приводит к их гидродинамическому взаимодействию. Для этого совсем не обязательно, чтобы водозаборы располагались в непосредственной близости. В некоторых случаях, влияние водозабора может прослеживаться на километры и даже десятки километров от самой скважины. Система водозаборных скважин деформирует структуру потока таким образом, что это приводит к искажению первоначальной формы и размеров ЗCО. В условиях взаимодействующих водозаборов, контур ЗCО каждой отдельной скважины принимает весьма причудливую форму, далекую от классического эллипса.

Пример расчета 3 пояса ЗCО в условиях взаимодействующих водозаборов
Пример расчета 3 пояса ЗCО в условиях взаимодействующих водозаборов