автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Совершенствование технологий водоприема в условиях криолитозоны

На правах рукописи

Вишневская Надежда Семеновна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОДОПРИЕМА В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

05 23 04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□03174263

Вологда 2007

003174263

Работа выполнена на кафедре «Водоснабжение и водоотведение» Тольяттинского государственного университета и в Ухтинском государственном техническом университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Ю.И Вдовин

Официальные оппоненты Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор М Г. Журба, кандидат технических наук, доцент В В Одинцов (ВоГТУ)

Ведущая организация Муниципальное унитарное предприятие «Ухтаводоканал» (г Ухта, Республика Коми)

Защита состоится «6» ноября 2007 г в 10 часов 30 мин на заседании диссертационного совета К 212.032 01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Вологодском государственном техническом университете по адресу г. Вологда, ул Ленина, д 15, малый актовый зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Просим вас принять участие в защите и прислать отзыв в двух экземплярах по адресу 160000, г. Вологда, ул Ленина 15

Автореферат разослан «5» октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Е.А. Мезенева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 перемерзания и водозаборов, и водоисточников

Эти обстоятельства предопределили актуальность научно-инженерной проблемы - совершенствования водозаборных сооружений, приемов защиты их от перемерзания 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 перемерзания в системах водоснабжения в криолитозоне, исходя из технически приемлемой, экономически эффективной и экологически безопасной целесообразное ги 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 перемерзания 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 перемерзания 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 перемерзания 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 условиях возможности усиления защитно-барьерных и водоочистных функций водозаборных сооружений с превращением их в водозаборно-очистные комплексы 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 перемерзания 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), 1Х-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.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность сотрудникам кафедры «Водоснабжение и водоотведение» 11 У за помощь и поддержку при выполнении работы над диссертацией, а так же руководству УГТУ за постоянное внимание к настоящей работе и помощь в ее выполнении

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении изложена общая характеристика работы, определены цель и задачи исследований, обоснованы актуальность, научная новизна и практическая значимость исследований по совершенствованию технологий водоприема и водозаборных сооружений для систем водоснабжения в условиях криолитозоны России с защитой их от перемерзания и мелиорацией условий водоотбора, исходя из хозяйственно-эксплуатационных, экологических и санитарных требований

В первой главе рассмотрены особенности режима источников водоснабжения и условий их использования в криолитозоне Показано, что при заборе воды из источников криолитозоны должен учитываться важнейший, постоянно присутствующий, неустранимый фактор - угроза перемерзания любых элементов систем водоснабжения от источников и водозаборов до вводов в здания из-за нахождения большую часть года в среде с низкими отрицательными температурами.

Наиболее весомый вклад в разработку теории и практики водоснабжения в криолитозоне внесли советские и российские специалисты ММ Андрияшев, Е И Богданов, И А Вельмина, Ю И Вдовин, В.Г Гольдтман, В С Дикарев-ский, Н В Ереснов, М Г Журба, В В Земляной, А И. Калабин, Р М. Каменский, А М Курганов, А В Львов, А В Лютов, И.И Макаров, Н.С.Макеров, А.И. Ма-тюшенко, А С Образовский, А Ф Порядин, А А Смирнов, Е В Степаненко, С Ф Соломенник, А А Сурин, Л Д Терехов, Б Ф Турутин, Н.Г Хазиков, Н Ф Федоров, Ю В Якунин и др

Приведены сведения о мерзлотно-гидрологическом и гидротермическом режимах водоисточников в районах мерзлоты Повсеместное распространение многолетней мерзлоты обуславливает крайнюю неравномерность стока На 7 . 8 зимних месяцев приходится лишь 5 7% годового стока. Мощные ледоходы разрушают любые сооружения в руслах, возвышающиеся над линией дна и берегов До 75-80% малых и средних рек перемерзают ежегодно или периодически на всем протяжении или на отдельных участках, часто вместе с подстилающим аллювием и таликами

Из мерзлотно-гидрологических явлений, влияющих на выбор мест расположения, технологий, конструкций и режима эксплуатации водозаборов отмечаются термокарст, термоэрозия и термоабразия берегов, солифлюкция, «блуждание берегов», наледные процессы На обозримую перспективу поверхностные водоисточники и таликовые аллювиальные воды речных долин будут преобладать в водоснабжении объектов повсеместно в криолитозоне

Закономерности формирования таликов под водоисточноками в криолитозоне пока не установлены в той мере, чтобы быть достаточной инженерной основой для обоснования технологий водоприема, типа и конструкций водозабора для эксплуатации таликов под разными водоисточниками

Под малыми и средними источниками до (30 50 м в межень) мощность таликов следует определять по формуле

где х — расстояние от оси водотока до нулевой изотермы по круговой поверхности радиусом — м, В - ширина водотока, м, г„ - среднегодовая температура

П

О)

х -

грунтов на дне, °С; — среднегодовая температура грунта у поверхности земли под снежным и растительным покровом, °С, Хт - коэффициенты теплопроводности мерзлого и талого грунта

Результаты расчета по этой формуле близки фактическим для источников шириной 30 .50 м в межень Границы протаивания грунтов под крупными реками и водоемами определяют формулой С В Томирдиаро-

В

- - х

аг

У

- + агсщ

В

— + х 2_

(2)

где температура любой точки с координатами х и у, м, причем у - ко-

ордината глубины, tr - температура мерзлоты у подошвы слоя с годовыми амплитудами, °С, в - геотермический градиент в данном районе (град/м)

Формулы (1) и (2) определяют лишь максимальную протайку под водоисточниками, не выражая динамики изменения границ таликов во времени, в береговых направлениях и температурную динамику талика. Нами предлагаются более универсальные формулы, исходя из расчетной схемы (рис 1)

Рис 1 Расчетная схема к определению параметров талика

Максимальную протяженность протаивания в бортах долины нами предлагается определять

пВК

2Х.

Г К К л

П _ М

К;

,М

(3)

Температура грунта в талике в любой точке с координатами х, у определяется по формуле

, ч 1/ / 0,5В-х 0,5В+лЛ

п К У У )

Полагая симметричность талика в оба борта долины, форму его очертания следует определять выражением

* =ЛУ) (5)

При 0 <у< у-И

Х\ = х„

1-

2

Ч

(6)

где п — 0,5 0,6 - показатель степени

При

_ 'п/ _1 и,

шах 1 А 1 '

<>><0

* =

1 + -

У

-1 /г

(7)

где т = 0,6. 0,65 - показатель степени, Н]^ - максимальная глубина протаи-вания под подошвой источника, определяемая формулой (4) при условии

х = 0. (8)

Во второй главе рассмотрены состояние и перспективы развития водозаборных сооружений в криолитозоне. Обосновывается необходимость усиления защитно-барьерных и водоочистных функций водоприемников в криолитозоне, учитывая сложности очистки воды на Севере. Изложены эксплуатационно-технологические обоснования выбора конструкций водозаборно-очистных сооружений для систем водоснабжения в криолитозоне, учитывая сложности получения достаточных объемов воды в бессточные периоды вообще, задачу изучения показателей качества воды - в частности Приводятся направления развития водозаборов с функциями водоочистки в условиях криолитозоны Предлагается расширить область и географию применения фильтрующего во-доприема с фильтрами из разных материалов в виде обсыпок, ряжей, фильтрующих стенок, откосов и других из пористых материалов Фильтры из щебня, гравия и т п выполняют защиту от шуголедовых помех, речного сора, водорослей, наносов, а так же для предочистки изымаемой воды. Фильтры водозаборов различают по расположению внешней фильтрующей поверхности относительно берегов, дна источника и горизонта, направлений водоотбора и конструктивного исполнения Водозаборы с фильтрами реализуются в инфильтрацион-ных, инфильтрационно-фильтрукмцих и комбинированных модификациях в зависимости от мощности водоисточника, производительности и характера всевозможных помех водоотбору (рис. 2)

ж

л

'А X

Г- ли

Щь

С"

тт^т.

3-3Г+

V

Рис. 2. Основные технологические схемы и тиш фильтрующих нодшаборно-очистных сооружений

I - ивфильтрадиониыс: А - береговой; Б — подрусловый; В - подрусловая галерея; 1" ~ дрена на крупных водоемах;

II - икфйл ктраци он но-фил ьчрующис А - под русло пад дрена; Б - откос; В - остров; Г - уступ; Д - береговая Дрена; ¡0 - фильтрующие: А - оголовок; Б - ряжевый оголовок; В - стенка; Г - колонна; Д - колодец; Е - ковш; Ж - грибовидный; 3 - консольный 1 - береговой колодец; 2 - фильтр; 3 - решетка; 4 — аванкамера; 5 - водоотвод; 6 — дрена; 1 - фильтрующая дамба; 3 - насос; У - набережная; 10 - галерея; 11 - канал

Фильтрующие водоприемники ориентированы на отбор поверхностных и под-русловых вод с расположением их непосредственно в источниках, на уровне дна, под руслом, в береговых откосах под защитой природных и искусственных фильтрующих слоев Водозаборы с фильтрующим водоприемом должны обеспечиваться средствами регенерации фильтров при их засорении, забивке шугой и наносами (обратной промывкой, водовоздушной промывкой, гидроимпульсной промывкой по методу А С Образовского)

Гпава третья посвящена исследованиям по совершенствованию водоза-борно-очистных сооружений для систем водоснабжения в криолитозоне на основе фильтрующего водоприема Изложена методика лабораторных и натурных производственно-экспериментальных исследований фильтров водозаборов Приведены особенности моделирования фильтрации в элементах водозаборно-очистных сооружений, учитывая, что при промывке фильтров водоприемников определяющей является не сила тяжести

Г = (9)

а сила выпора

Я = (10)

где П - площадь фильтра, Иф — его толщина, Л - сила выпора

- ( Из зависимости = определяется 7 =

и,,

и критерий подобия

Ньютона в общем случае запишется

= (11)

Р"

где ^ - сила, определяющая моделируемое явление, т е в нашем случае - сила выпора

Если основной является сила тяжести, то критерий Ньютона принимает вид, обратный критерию Фруда-

Кп-^-^-иЬт (12)

ро'% и

Подставив в (11) значение определяющей силы (10), получим известный критерий подобия Эйлера

Кг,,., -

К,

£ =1с1ет (13)

РФф3 _ Фф

1Эн1 2 г 3 ~~ 2

9»% и

Правило пересчета при моделировании по Фруду на натуру получится от деления соответствующих частей выражений (12) и (13), дающих инварианту моделирования

«1.

2

^- = 1 (14)

|- = 1,те а„ = =л/а,, (16)

Однако из (13) видно, что моделировать работу фильтра при промывке по Фруду не получится Для равенства параметров Кф к т в натуре и на модели необходимо модель воспроизводить практически в масштабе натуры. Крупность фильтра, значения Кф и определяемые ими величины Jи т для модели и натуры должны быть одинаковы. Перепишем (13) в виде

= Ц = (15)

о и

где г = Нф1 = ДР = Рподф илып * над фильт

Выражение (15) оказывается известным критерием Эйлера Выражая его инвариантой моделирования, получим

а <

т е чтобы получить для обратной промывки фильтра условия, удовлетворяющие критерию (13), необходимо принять крупность фильтра и скорость фильтрации одинаковыми для натуры и модели, т е необходимо равенство ^ = Л

Закономерности фильтрации воды в фильтрах учитывают ранее выполненные работы И И Леви, Н Г Пузыревского, М Ф Срибного, П И Гордиенко по фильтрации в крупнопористых материалах при различной пористости, крупности, градиентах (рис 3), С В Избаш установил аналогичность равномерной фильтрации в средах любой порозности при любом режиме фильтрации движению поверхностных потоков

(17)

где т - показатель степени, равный 1,0 при ламинарном, 2,0 - при турбулентном режиме, промежуточные значения - при переходных, ро — порозность материала (в долях единицы), 50 - обобщенный коэффициент Шези, аналогичный эмпирическому коэффициенту «с» в известной формуле и^ = сл[Ш

50=20-^ (18)

а

Исследованы особенности фильтрующего водоприема как способа защиты водозаборов от шуголедовых помех с разными крупностями фильтров в зависимости от скоростей водоотбора ова, течения иа и соотношений Определено, что фильтры из щебня обладают большей (на 12 15%) пропускной способностью, обеспечивают лучшую защиту водозаборов от речного сора и шугольда, а так же более высокую предочистку от наносов и взвеси. Сороудер-живающая способность фильтров II типа из щебня зависит от скоростей входа

1 крупности фильтра, размера засорений, преобладаю-

щих в источниках (рис 4)

Ц ., См/и

30

24

12 й

С

5 о,оз 0,02 0,01

1

у [II г-

.. -

/ у / у

// / У 1

о,} 0,6 0,9 1 2 1.5 1 ! 2,! J

1

П V \ — — ^ -

о 1

■ сн

й Ке*Ю3

50 4(1 30 20 10

|1 2 1 .з[ .А 1 и

!

/

/ Г * У1

0,1

0,2

0,4

0,5

0.6 Ял, Ий

Рис. 3, Графики зависимостей оф =/У) (а), д -/Ее) (о) и Хф от гранулометрического состава каменной наброски (в)

мм; п -сЦ = 47,5 мм; Ш. - - 87^2 мм; 1 - р = 0,35 (т> -- 17);

2 -/>- 0,4 (Т1 = 5); 3= 0,45 (т| = 2,5); 4 -р = 0,5 (л = 1,5); 5-р = 0,55 (11 = 1)

В четвертой главе изложены материалы по практическому использованию результатов исследований по совершенствованию водозаборов для водоснабжения в крнолятозоне, Обоснован выбор компоновки водозаборных узлов, исходя из наиболее сложного, зимнего, периода эксплуатации водоприемников, включая сооружения регулирования водно-теплового режима источников с учетом под рус лов ых вод, сооружений по защите от мерзлотко-гидрол отческих явлений и особенно от перемерзай«« водозаборов и водоисточников.

Обоснован выбор мест расположения водозаборов с учетом переработки мерзлых берегов. Изменения профиля берега следует рассчитывать по величине оттаивания грунта за время Дг4 по следующей расчетной зависимости:

1

2Я.

(19)

где у,? - объемный вес льда; со, - объемная льдистость мерзлого грунта; £ - удельная теплота плавленая льда; А,„,. - коэффициент теплопроводности

Рис. 4. Сорозащнтная способность филыров водприемников

а - количество задержанных фильтром засорений, кгАосут; I, II и III - шйЗеыъ ¿ = 25 мм,'1 - 25...50 мм к й - 50 мм; IV - галька А- 50 мм: б - вовлекаемость взвеси в фильгры I, П и III типа (с! < 50 мм); в - состав засорений рек Якутии; 1 - р. Яна, Омолой - в зоне приисков; 2 - р. Ам га; 3 - р. Лена

мерзлого грунта, Вт/м-К; (а - начальная температура; Ц. - температура фазового перехода; Ом ,, - коэффициент темп ерату ропроводгюсти мерзлого грунта, м2/с; Аг — промежуток времени; а - коэффициент теплоотдачи; !с - температура среды (воды или воздуха).

Исследованы возможности забора воды из перемерзающих рек в криолите-зоне — самых распространенных и вероятных источников водоснабжения;. Организация водоснабжения из перемерзающих рек возможна только при защите водозаборов и самих рек от перемерзания с обязательной реализацией приемов

мелиорации условий водоотбора по накоплению запасов воды на бессточный период, обводнения таликов, утепления русел и нойм рек, создания запаши льда в начале межени. Рассматриваются особенности забора водьт из наледео-пасньгх водотоков. Вероятность образования наледей предлагается определять следующей опытной формулой:

где рит - вероятность образования наледей, %; Рис6 ~ площадь водосбора реки, км2; рр - коэффициент пропускной способности русел водотоков зимой в створах водозаборов с учетом суммарных расходов С)г.ое +

При этом учитывается постоянное перераспределение поверхностных и подрусловых вод (рис. 5). Водоприемники следует размещать на тех участках, где возможна мелиорация их для безналедного пропуска расходов- Ширину Д, следует определять формулой:

В ^ 2,35 ■ 10^ 4- )ЛЯаи„в + ) ^ ~ 9АКатп +

где 2,35 х! О5 - эмпирический коэффициент; (2,,,^ - расход поверхностного (подледного) потока, м3/с; J - уклон поверхности долины, %; - расход подрусло-вого потока, м/с; - термическое сопротивление теплоотдачи с поверхности подледного потока, .м2'"О сутки/Вт; Ясп - термическое сопротивление изоляции (снежного покрова, льда, утеплителя и т.п.), м2'°С-сутки/Вт; — величина притока тепла со дна водотока, кДж/м -сутки; д, - разность температур воды потока у нижней поверхности льда и расчетной температурой наружного воздуха, "С.

Рис. 5. Перераспределение поверхностной и подрус.тоаой составляющих речного потока

1 - поток речной воды; 2 - филирующий слой аллювия; 3 - зодоупор; 4 - верхняя граница мерзлоты

Пятая глава посвящена исследованиям приемов мелиорации водоисточников в зоне мерзлоты для повышения эксплуатационной безопасности водозаборов в системах водоснабжения В целях снижения (устранения) неблагоприят-

ных для реализации технологий водоотбора процессов и явлений, защиты от перемерз ания, утепления водозаборов, создания водозапасов на бессточный период. Заласы воды и льда создаются в конце осени. Взамен дорогостоящих приплотшгаых водохранилищ возможны и целесообразны приемы сезонного регулирования малых рек на основе ледовых (лед оком позитных) сезонных плотин с использованием льда, послойно и факельно намораживаемого, в частности агрегатами «Град» разных типов.

Приемы факельного намораживания льда в 10.. .20 раз интенсивнее послойного за счет переохлаждения воды в факелах при низких температурах (рис. 6).

Г, °С

р, г/см"

1,0-

0,5-

100 200 Аф, м/сут

0

-1-1—

0,5 1,0 Я, кВт/(м'°С)

Рис. 6. Изменение физических параметров льда в зависимости от

плотности льда р и высоты ледового массива к: а - коэффициенты фильтрации б — температуры I: е — теплопроводности X

Из пористого льда (р = 0,2,.,0,3) возможно создать ледовую плотину с плотностью льда до 0,8.. .0,9 г/см3, если создать температуры ниже критических Ткр и. запас холода, достаточный для замерзания воды, заполняющей поры грунта, камня, пористого льда. Иначе:

Т !=-А «р

УзРзРл

, --Г. (22)

где у,, - объемный вес плотного льда, равный 0,92 г/см3; р., - удельная теплота льдообразования (скрытая теплота льдообразования), равная 79,68 кая/г ~ 80 ккал/кг; — объемный вес скелета камня, или пористого льда, г/см3; -удельная теплоемкость скелета грунта, кал/(г°С); сл - удельная теплоемкость льда, равная 0,50 кал/(г-°С); р.} ~ эффективная пористость льда (камня), учитывающая его начальную влажность }У0 и льдистость, равную

Уск.г. ' %

Рг,=Р-

1*

(23)

где р - пористость грунта, камня или пористого льда.

Исследованы водозаборы для совместного отбора поверхностных и тали-ковьгх вод речных долин, исходя из совмещения гидрографов поверхностных и подруеловых потоков рек. Приведены примеры обводнения подрусловых отло-

жсний, приемы искусственного пополнения запасов подземных вод. Особое внимание уделяется улучшению качества воды и в самих источниках, й на фильтрующих (инфилырационно-фильтрующих) водозаборио-очистных сооружениях (рис. 7). Исследования выполнялись на водозаборах объектов Якутии, Р.Ко ми, Магаданской и Амурской обл. Лучшие показатели воды обеспечивают ин фильтр анионные водозаборы при и к:( менее 0,005 м/с, толщине фильтра. > 2,0 м и крупности его 4ф - 0,25,.. 1,20 мм.

о

мг/дОг 32

28

24

20 16 12

мг/л град ■ 400

12

10

8

6 4

1

Ш 320 280 240 200 160 120 80 40

Рис. 7. Изменение показателей качества воды на фильтрующих водозабор но-очистных сооружениях

а - изменение мутности по высоте загрузки (песок с г£,ф = 0,85 мм); б - бактериальные изменения по высоте загрузки (сплошные линия - общий счет бактерий, пунктир - кош-индекс. песок с с&ф = 0,85 мм); в - изменение окисляемое»! и ЬГЖ; по высоте загрузки: 1 - окисялемость по КМп04; 2 - то же, пермарганатная; 3 - БПК5 (песок с й^ф = 0,25 мм); г - изменение мутности (1-И) а цветности (П1-1У) воды при инфильтрации (р. Лена)

Приведены конструкции ифильтрационно-фильтрующих подрусловых водоприемников, примененных в разных мерзлотно-гирологических условиях Желательная скорость фильтрации мфср в материале фильтра должна определяться по формуле Хазена

^(0,7 + 0,0304 Г24,

'в

где 3 — гидравлический градиент, С - коэффициент, равный 1000, температура воды °С, <1ф - действующий диаметр фильтра дрены

Рассматриваются приемы управления ледовым покровом и ледовыми процессами в акваториях водозаборов, в том числе, образованием заторов по нашим разработкам и по материалам специалистов-северян

Рассмотрены приемы управления наносами при водозаборах по предложениям автора, в том числе, в зимнее время, используя несущую способность ледового покрова водотоков Приведен пример строительства водозабора на р Яна (Якутия) с использованием естественного холода для выморозки котлована под водозаборные сооружения в руслах рек в криолитозоне

ВЫВОДЫ

1 Установлено, что задача совершенствования технологий водоприема и водозаборов для водоснабжения в криолитозоне актуальна для 67% территории РФ и касается 560 промышленных, 700 сельскохозяйственных и до 1500 коммунальных объектов с водопотреблением от 200 1000 м3/сутки до 3 30 м3/с, учитывая, что условия водоснабжения в криолитозоне резко отличны в разных регионах и бассейнах Общее для них суровый климат, вечная мерзлота, длительные зимы, специфичная гидрология, гидротермика, мерзлотно-гидрологические процессы и явления Выбор типа водозаборов диктуют многообразные факторы, требующие уточнения их в конкретных бассейнах, районах и створах

2 Показано, что технологии водоприема определяются характером водоисточников, их взаимодействием с мерзлотой и водовмещающими таликами и во-дозапасами в них По условиям использования предложена классификация водоисточников Предложена методика расчета параметров и теплового состояния таликов

3 Выявлено, что существующее положение водоснабжения требует совершенствования конструкций водозаборов с разработкой технических решений мелиорации режима водоисточников для целей водоснабжения, защиты их от пере-мерзания специальными эксплуатационными мероприятиями, учитывая постоянно существующую угрозу перемерзания водоприемников и самих водоисточников.

4 Установлено, что для Севера наиболее целесообразны технологии водоприе-ма на основе фильтрующих водоприемников, различаемых по типу фильтров и размещения их относительно дна и берегов, направлений водоотбора, обеспечивающие защиту от шугольда, наносов, сора и предочистку отбираемой воды при радикальной рыбозащите Технологии фильтрующего водоприема в криолитозоне реализуются в различных модификациях инфильтрационных, инфильтрационно-фильтрующих и комбинированныхводозаборов

5 Доказано, что при отборе переохлажденной, зашугованной и засоренной воды и при промывке фильтров критерий Фруда не является определяющим, ибо крупность и коэффициент фильтрации материала фильтра модели и натуры должны быть одинаковы Следует вести исследования фильтрующего водоприема в условиях натуры или на фрагментах производственных сооружений Получены эксплуатационные и расчетные характеристики фильтров из разных материалов при разных режимах фильтрации.

6 Следует забор воды из малых и перемерзающих рек решать на основе ин-фильтрационно-фильтрующих и комбинированных водоприемников, обеспечивающих совместный отбор поверхностных и подрусловых вод Мерзлотно-гидрологические проблемы и угроза перемерзания водозаборов должны устраняться регулированием гидротермики и водозапасов акватории их обводнением, утеплением подрусловых таликов, созданием сезонных регулирующих водозапасы и термический режим таликов плотин

7 Совершенствовать водозаборные сооружения в криолитозоне следует так же повышением защитно-барьерных и водоочистных функций водозаборов с превращением их в водозаборно-очистные комплексы и устройства.

8 Разработки автора реализованы на объектах водоснабжения в криолитозоне Республик Саха и Коми, Красноярского края и других районов Обеспечен годовой экономический эффект от внедрения разработок автора в размере 6,83 млн руб (в ценах 2005 г)

Основное содержание диссертации опубликовано в 33-х работах,

основные из которых следующие

1 Вдовин Ю И. Водозаборно-очистные сооружения систем водоснабжения в криолитозоне России / Ю И Вдовин, Н.С.Вишневская // М.. Изд РУДН, 2007-200с (Монография)

2 Вдовин ЮИ Повышение надежности водозаборов из поверхностных источников в зоне мерзлоты / Ю И.Вдовин, А Н Тарасов, Н.С.Вишневская И Сбтр семинара.-МДНТП.-М 1986 -С25...35

3 Вдовин Ю.И. Градостроительство и водоснабжение на Севере России / Ю И Вдовин, Н.С. Вишневская, И А Пушкин // Сб материалов Всерос научно-практ конф. «Экологическая политика и устойчивое развитие регионов России» -Пенза ПДЗ,2002 -С36.. 40.

4 Вдовин Ю И К расчету положения таликовых зон под водоисточниками в криолитозоне / Ю И Вдовин, Н.С. Вишневская, И.А Лушкин // Сб материалов научн конф «Компьютерное моделирование и информационные технологии в науке, инженерии и образовании» - Пенза МНИЦ, 2003 -С 32 37

5 Вишневская Н.С. Принципы выбора систем водоснабжения в условиях криолитозоны [Текст] / Н.С Вишневская - Ухта Изд УГТУ 2005 - 40 с

6 Вишневская Н.С. Фильтрующий водоприем - важнейшее направление ресурсосбережения в коммунальном и промышленном водоснабжении [Текст] / Н.С. Вишневская, Ю И.Вдовин // Сб научн трудов /УГТУ - Ухта, 2003 -С 254 259

7 Вдовин Ю И О проблемах водоснабжения промышленности и населенных мест Севера России / ЮИ Вдовин, Н.С. Вишневская, И А Лушкин // Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России Сб. материалов Всероссийской научн -практ конференции. - Пенза. МНИЦ, 2003 - С 39 43

8 Вдовин Ю И Гляциология и использование ресурсов естественного холода / Ю.И Вдовин, Н.С. Вишневская, И А Лушкин // Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России- Сб материалов Всероссийской научн-практ конференции Пенза МНИЦ, 2003 -С 34.. 39

9 Вдовин Ю И. О создании ледовых плотин / Ю И Вдовин, Н.С. Вишневская, И А. Лушкин // Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России: сб материалов Всероссийской научн -практ конференции. Пенза. МНИЦ, 2003 - С 39. 43.

10 Вдовин ЮИ Об использовании ресурсов естественного холода криолитозоны в строительстве и промышленности / ЮИ Вдовин, Н.С. Вишневская, И А Лушкин // Приоритет России XXI века- от биосферы и техносферы к ноосфере- Сб материалов междунар. научн.-практ конференции Пенза МНИЦ, 2004. - С 22.. 26

11 Вишневская Н.С. О теоретических и методологических принципах создания нормативной базы проектирования систем водоснабжения и водоотве-дения в регионах Севера России / Н.С. Вишневская, Ю И Вдовин, И А Лушкин // Приоритет России XXI века- от биосферы и техносферы к ноосфере Сб. материалов междунар. научн -практ конференции Пенза, МНИЦ, 2004 - С 27 32

12 Вдовин Ю И Особенности проектирования систем водоснабжения промышленных объектов и населения на Севере России / Н.С. Вишневская, Ю И Вдовин, И А Лушкин // Водоснабжение, водоотведение, гидротехника и инженерная гидрогеоэкология. Сб докладов научн -практ конф к 70-летию ФГУП «НИИ ВОДГЕО» - М • 2004 - С 20 24

13 Вдовин ЮИ О проблемах водоснабжения населенных пунктов на Севере России / Ю И Вдовин, Н.С. Вишневская, И А Пушкин // Проблемы строительного и дорожного комплексов- Сб. статей П-ой Междун научн -техн конф - Брянск: БГИТА 2004. - С.218 .225.

14 Вишневская Н.С. Забор воды из наледеопасных рек Севера РФ. / Н.С. Вишневская, Ю И Вдовин, И А Пушкин // Приоритет России XXI века от биосферы и техносферы к ноосфере сб материалов междунар научн -практ конференции - Пенза МНИЦ, 2004. - С.27 32

15 Вишневская Н.С. Градостроительные проблемы Севера РФ / Н.С. Вишневская, Ю И Вдовин // Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья сб докладов Всерос науч-практ. конф Тольятти ТГУ, 2004. - с 222 230

16 Вишневская Н.С. Об использовании льда и снега для водоснабжения в северных районах / Н.С. Вишневская, Ю И Вдовин // Водохозяйственный комплекс России Сб. матер IV-ой Всерос науч -практ конф - Пенза. МНИЦ, 2006.-С.6 ..10

17. Вдовин Ю И. Направление совершенствования водозаборно-очистных сооружений в системах водоснабжения в криолитозоне / Ю И Вдовин, Н.С. Вишневская, О И. Лихачева // Водохозяйственный комплекс России- сб. матер IV-ой Всерос науч -практ конф. - Пенза МНИЦ, 2006 - С 2 . 6

18. Вишневская Н.С. Забор и очистка воды в системах водоснабжения на Севере / Н.С. Вишневская, О И. Лихачева // Водоснабжение и водоотведение качество и эффективность: сб материалов IX-ой междунар. науч.-практ. конф -Кемерово: СибГИУ, 2006 - С 40 . 43

19 Вдовин Ю.И Защита водоприемных, водоотводящих и водосборных устройств водозаборов от перемерзания / Ю И. Вдовин, Н.С. Вишневская, О И. Лихачева // Материалы Ш-их академических чтений РААСН в ПГУП-Се-СПб 2006 -С 77 81

20 Вишневская Н.С. Водоснабжение из перемерзающих рек в северных районах России / Н.С. Вишневская, Ю И Вдовин // Научный журнал КубГАУ - 2007 №3 (27) — С 1 12*

21 Вишневская Н.С. Из опыта строительства водозаборных сооружений в районах вечной мерзлоты // Гидротехническое строительство. - 2007 - №3. -С18 19.*

22 Кордон МЛ О влиянии случайных факторов при расчете фильтрующих водоприемников / Кордон МЛ., Вдовин Ю И, Вишневская Н.С., Лихачева О И // «Водохозяйственный комплекс России»: Сб. материалов VI-ой Всероссийской научно-практической конференции - Пенза- МНИЦ, 2007 - С-32 37

' публикация в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ

23 Кордон М.Я Расчет фильтров водоприемников при переменном коэффициенте фильтрации ЛГф по толщине фильтрующего слоя / Кордон М Я, Вдовин Ю.И, Вишневская Н.С. Лихачева О.И. //«Водохозяйственный комплекс России» Сб материалов У1-ой Всероссийской научно-практической конференции-Пенза МНИЦ, 2007 - С-37 41

24 Вишневская Н.С. Физико — математическая модель определения коэффициента фильтрации / Вишневская Н.С , Трапезников В Н, Никишева С Г // «Ресурсы недр России». Сб материалов V- ой Междунар научно-практ конференции -Пенза МНИЦ, 2007 - с. 41 44

25 Вишневская Н.С. Шахтные колодцы в условиях криолитозоны / Вишневская Н.С., Вдовин Ю.И, Трапезников В И // Сб материалов У1-ой Всерос научно-практической конференции «Ресурсы недр России» - Пенза МНИЦ, 2007 - С 44-47

Подписано в печать 30 09 2007 Формат 60x84/16 Печать оперативная Услпл 1,4 Уч-издл 1,4 _Тираж 100 экз Заказ 2-168-07_

Отпечатано в редакдионно-издательском центре Тольяттинского государственного университета г Тольятти, ул Белорусская, 14

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. АКТУАЛЬНОСТЬ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМА ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

И УСЛОВИЙ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КРИОЛИТОЗОНЕ.

1.1. Особенности водоснабжения промышленности и населенных мест в криолитозоне.

1.2. Мерзлотно-гидрологический и гидротермический режим водоисточников в районах распространения вечномерзлых грунтов.

1.3. Особенности взаимосвязи поверхностных и аллювиальных вод речных долин и формирования таликов под водоисточниками.

1.4. Классификация водоисточников криолитозоны по условиям их использования.

1.5. Совершенствование водозаборных сооружений и водоснабжение в криолитозоне.

2. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ВОДОПРИЕМА И ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ В КРИОЛИТОЗОНЕ.

2.1. Опыт исследований, проектирования, строительства и эксплуатации водозаборно-очистных сооружений в северных районах РФ.

2.2. Эксплуатационно-технологические обоснования выбора конструкций водозаборных сооружений для водоснабжения в криолитозоне.

2.3. Направления развития водозаборных сооружений в криолитозоне.

2.4. Фильтрующий водоприем - основа создания водозаборно-очистных сооружений для водоснабжения в криолитозоне.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ВОДОЗАБОРНО-ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

В КРИОЛИТОЗОНЕ.

3.1. Методика лабораторных и натурных производственноэкспериментальных исследований фильтров водозаборов.

3.2. Моделирование фильтрации в элементах водозаборно-очистных сооружений.

3.3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ В ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТАХ ВОДОЗАБОРНО-ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

3.4. исследования фильтрующего водоприема в качестве средства защиты водозаборов от шуголедовых помех.

3.5. Исследования сороудерживающей способности фильтров водозаборов.

3.6. Регенерация фильтров водозаборных сооружений.

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ВОДОПРИЕМА

ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ В КРИОЛИТОЗОНЕ.

4.1. Выбор компоновки водозаборных сооружений и технологий водоотбора.

4.2. Обоснование мест расположения водозаборно-очистных сооружений с учетом термической переработки мерзлых берегов

4.3. Забор воды из перемерзающих рек.

4.4. Забор воды из наледеопасных водотоков.

4.5. Защита от перемерзания водоприемных, водосборных и водоподающих устройств водозаборов и их акваторий.

5. МЕЛИОРАЦИЯ ВОДОИСТОЧНИКОВ В ЗОНЕ МЕРЗЛОТЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОДОЗАБОРОВ В СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ.

5.1. Забор воды из малых рек криолитозоны с сезонным регулированием их стока.

5.2. Совместный отбор поверхностных и аллювиальных вод речных долин в районах мерзлоты.

5.3. Улучшение качества воды на водозаборах.

5.4. Управление ледовым покровом в акваториях водозаборов.

5.5. Из опыта строительства водозаборных сооружений в районах вечной мерзлоты.

Освоение северных территорий России с широким вовлечением в хозяйственный оборот их ресурсного потенциала - важнейшая часть экономической стратегии страны. Основные запасы нефти, газа, полиметаллов, алмазов и золота, каменных углей, гидроэнергетических ресурсов, пресной воды, морских биоресурсов, древесины и др. сосредоточены на Севере и Северо-востоке РФ. Эти районы составляют до 65% территории России и отнесены к северной строительно-климатической зоне [1,2,3]. Здесь проживает 12.13 млн. россиян. Хозяйственно-экономические и природно-климатические условия Севера резко различны; общими для них являются суровый климат, повсеместное сплошное, прерывистое или островное залегание вечномерзлых грунтов, при их глубоком сезонном промерзании, продолжительный зимний период, снегозаносы, сильные ветры (пурги), малый меженный сток рек при их перемерзании и др. (рис. 1.1).

В криолитозоне России (в пределах 35-170° восточной долготы от Гринвича и 50-80° северной широты) реализованы крупномасштабные проекты по освоению уникальных запасов природных богатств, по обживанию и урбанизации обширных территорий, строительству промышленных и энергообъектов, железнодорожных и автомагистралей, трубопроводов и т. д. Создана инфраструктура топливно-энергетического обеспечения, построены десятки современных городов и сотни поселков.

Надежное, бесперебойное круглогодичное снабжение промышленности и населенных мест водой - один из главнейших факторов развития экономики и современного инженерного оборудования районов Севера. Экономичность и бесперебойность водообеспечения любых объектов и населенных пунктов на Севере зависят всецело от применяемых решений забора воды с защитой от перемерзания водозаборов (часто - и самих водоисточников), береговых водосборных шахт, насосных станций и т.д. Приемы защиты от перемерзания сооружений в системах водоснабжения определяется спецификой мерзлотно-гидрологических, гидротермических и гидрогеологических условий, суровостью

Рис. 1.1. Карта распространения вечномерзлых грунтов в РФ по И.Я.Баранову)

1 - южная граница распространения вечномерзлых грунтов; 2 - изолиния температуры грунтов на глубине Юм; 3 - зона островной мерзлоты с толщей до 25 м; 4 - то же, до 100 м; 5, 6, 7, 8 - то же, соответственно до 200, до 300, до 400, до 500 м; 9 - участки с толщей мерзлоты более 500 м климата в регионах, инженерно-геокриологических явлений, условиями дренирования площадок размещения сооружений и т.д. Невозможность использования опыта водоснабжения в умеренном климате требует разработки нетрадиционных решений забора и очистки воды, особенно из перемерзающих источников.

Эти обстоятельства определили актуальность научно-инженерной проблемы - совершенствования технологий водоприема, защиты водозаборов от перемерзания в системах водоснабжения в криолитозо-не в комплексе с мелиорацией водоисточников, исходя из технико-экономических, строительных, хозяйственно-эксплуатационных, экологических и санитарно-гигиенических требований.

Основу настоящей диссертации составили результаты собственных многолетних (с 1986 г.) исследований и производственный опыт автора с анализом сведений из отечественных и зарубежных источников, архивных материалов НИИ, проектных и производственных организаций Севера, а также данные обследования водозаборных сооружений в системах водоснабжения промышленных объектов и северных городов и поселков. Исследования по теме диссертации выполнялись в: Ухтинском государственном техническом университете; Тольяттинском государственном университете; на объектах водоснабжения Республик Коми и Якутии; Красноярском крае (Сибфилиал ВНИИ ВОД! ВО) и др. Работа выполнялась по общесоюзной программе «Строительство в районах вечномерзлых грунтов и сурового климата» (до 1992 г.), по республиканским и региональным научно-техническим программам жизнеобеспечения в районах Севера.

Цель работы - совершенствование технологий водоприема и конструкций водозаборных сооружений с защитой их и водоисточников от пере-мерзания в системах водоснабжения в криолитозоне, исходя из технически приемлемой, экономически эффективной и экологически безопасной целесообразности мелиорации условий забора воды. Задачи исследований:

• систематизация и обобщение наиболее значимых сведений, явлений и процессов, характеризующих условия работы водозаборных сооружений для водоснабжения в криолитозоне и диктующих выбор приемов защиты от перемерзания 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, используя наиболее перспективные и соответствующие условиям Севера приемы эксплуатации водоисточников и водозаборных узлов;

• оценка в натурных и экспериментальных условиях криолитозоны предлагаемых фильтрующих водоприемников при шуголедовых помехах и засорениях, улучшения качества отбираемых вод, восстановления работоспособности водозаборов при их кольматации;

• разработка инженерных решений управления параметрами водоисточников: увеличение водо- и теплозапасов, утепление 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 перемерзания 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 в криолитозоне совместно с приемами защиты водоисточников от перемерзания и мелиорации условий водоотбора. Научная новизна состоит в том, что:

• систематизированы и оценены мерзлотно-гидрологические и гидрогеокриологические характеристики поверхностных и подземных источников воды в регионах криолитозоны России с позиции водоотбора;

• установлены закономерности взаимосвязи многолетнемерзлых грунтов с поверхностными и подрусловыми водоисточниками с формированием та-ликовых зон и различных мерзлотно-гидрологических явлений, влияющих на выбор конструкций водозаборов и режимов их эксплуатации;

• разработана методика определения параметров и гидротермического режима талых водовмещающих зон под водоисточниками (таликов) для выбора технологий водоприема из них;

• предложены с проверкой в натурно-эксплуатационных условиях приёмы мелиорации условий водоотбора с использованием ресурсов естественного холода, льда и ледовых явлений, снега и др., в том числе, для водоснабжения из перемерзающих рек;

• разработаны технологическая схема и классификация водозаборов фильтрующего водоприема с фильтрами разных типов, при разных направлениях водоотбора и размещения водоприемных поверхностей относительно дна и берегов; установлены основы конструирования фильтрующих элементов водоприемников и закономерностей фильтрации в крупнопористых материалах разных типов фильтров, их засоряемости и промыва, работы при шуголе-довых проявлениях, при переохлаждении изымаемой воды; обоснованы и подтверждены в производственных натурных условиях возможности усиления защитно-барьерных и водоочистных функций водозаборных сооружений с превращением их в водозаборно-очистные комплексы и устройства; разработаны и внедрены в практику приемы защиты водоисточников и водоприемных устройств от обледенения и перемерзания.

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 разных регионах криолитозоны; проверены в производственных условиях конструкции фильтрующих водоприемников разных модификаций и расположения в источнике с оценкой их работы при шуголедовых помехах, при наносах, при перемерзании.

Реализация разработок автора осуществлена: использованием предложений по защите действующего водозабора пос.Ярега (р.Коми) от шуголедовых помех переоборудованием водоприемников с открытого водоприема на фильтрующий; участием в разработке рекомендаций по фильтрующим водоприемникам для с.-х. водоснабжения в криолитозоне Р.Саха (Якутия); разработкой приемов защиты акваторий водозаборов и малых рек от перемерзания созданием покрытий из пористого льда по технологии ЯО-СибНИИГиМ «Град-5» (г. Якутск);

• совершенствованием водозаборных сооружений и мелиорации условий водоотбора для систем водоснабжения в Заполярье 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 криогидрогеоло-гических параметров источников водоснабжения и явлений, определяющих условия забора воды и необходимых мелиораций условий водоотбора в разных районах криолитозоны;

• 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 талико-вых зон под водоисточниками для целей водоприема;

• приемы мелиорации водоисточников, включая малые и перемерзающие реки, для обеспечения круглогодичного бесперебойного водоснабжения из них;

• приемы защиты водозаборов и их акваторий от перемерзания;

• результаты исследований по усилению защитно-барьерных и водоочистных функций водозаборных сооружений в системах водоснабжения в криолитозоне России.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-технических конференциях «Проблемы инженерной гляциологии» (Иркутск, 1989г.), «Инженерное мерзлотоведение и проблемы мелиорации и водного хозяйства Сибири» (Якутск, 1990г.) и «Города Севера» (Воркута, 1991 г.);на межрегиональных конференциях «Север и экология - 21-ый век» (г.Ухта, 1999г.) и «Север: проблемы освоения и устойчивого развития» (Сыктывкар, 1999г.); Всероссийских научно-технических конференциях «Экологическая политика и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2002г.) и «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2003г.); I.V Всероссийских научно-практических конференциях «Водохозяйственный комплекс России» (Пенза, 2002.2007 г.г.), I и II международных научно-технических конференций «Проблемы строительного и дорожного комплексов» (г. Брянск, 2003 и 2004 г.г.); научно-практической конференции, посвященной 70-летию ФГУП «НИИ ВОДГЕО» (Москва, 2004 г.), Всероссийских конференциях «Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья» (Тольятти, 2004 г.) и «Современные тенденции развития строительного комплекса Поволжья» (Тольятти, 2005 г.), IX-ой международной научно - практической конференции «Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (Кемерово, 2006 г.), 3-их академических чтениях РААСН в ПГУПСе (Санкт-Петербург, 2006), Международной конференции «Мир чистой воды: технологии и оборудование - 2007» (Москва, 2007) и др.

Публикации. Основные результаты и положения диссертации отражены в 32 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.

ВЫВОДЫ

1. Задача совершенствования водозаборов для водоснабжения в криолитозоне актуальна для 67% территории РФ и касается 560 промышленных, 700 сельскохозяйственных и до 1500 коммунальных объектов с водопо-треблением от 200. 1000 м /сутки до 3.30 м /с.

2. Условия водоснабжения в криолитозоне резко отличны в регионах и бассейнах. Общее для них: суровый климат, вечная мерзлота, длительные зимы, специфичная гидрология, гидротермика, мерзлотно-гидрологические процессы и явления. Выбор типа водозаборов диктуют многообразные факторы, требующие уточнения их в конкретных бассейнах, районах и створах.

3. Конструкции водозаборов определяются характером водоисточников, их взаимодействием с мерзлотой и водовмещающими таликами и водозапа-сами в них. По условиям использования предложена классификация водоисточников криолитозоны. Предложена методика расчета таликов, основных их параметров и теплового состояния.

4. Совершенствование водозаборных сооружений в криолитозоне включает повышение защитно-барьерных и водоочистных функций водозаборов с превращением их в водозаборно-очистные комплексы.

5. Существующее положение водоснабжения выявило необходимость совершенствования водозаборов с разработкой технических решений регулирования режима водоисточников для целей водоснабжения, защиты их от перемерзания специальными эксплуатационными мероприятиями, учитывая постоянно существующую угрозу перемерзания водоприемников и самих водоисточников.

6. Для Севера наиболее целесообразны фильтрующие водоприемники, различаемые по типу .фильтров и размещению их относительно дна и берегов, направлений водоотбора, обеспечивающие защиту от шугольда, наносов, сора и предочистку отбираемой воды при радикальной рыбозащите.

7. При отборе переохлажденной, зашугованной и засоренной воды и при промывке точно по Фруду моделировать нельзя, ибо крупность и коэффициент фильтрации материала фильтра модели и натуры должны быть одинаковы. Исследования фильтрующего водоприема следует вести в условиях натуры или на фрагментах производственных сооружений. Получены эксплуатационные и расчетные характеристики фильтров из разных материалов при разных режимах фильтрации.

8. Забор воды из малых и перемерзающих рек решают инфильтрационно-фильтрующие и комбинированные водоприемники, обеспечивающие совместный отбор поверхностного и подруслового стока. Регулированием гидротермики и водозапасов обводнением или утеплением подрусловых таликов устраняются мерзлотно-гидрологические проблемы и угроза перемерзания водозаборов.

9. Разработки автора реализованы на ряде объектов водоснабжения в криолитозоне Республики Саха и Коми, Красноярского края и других районов. Годовой экономический эффект от внедрения разработок автора составил 6,83 млн. руб. (в ценах 2005 г.)

1. Баранов И.Я. Геокриологическая карта СССР. - Масштаб 1:5000000. -М.: Изд. ГУГК СМ СССР. - 1984. - 4 л.

2. Кудрявцев В.А. (ред.). Общее мерзлотоведение (геокриология). М.: Изд. МГУ, 1978.-460с.

3. Баранов И.Я. Принципы геокриологического (мерзлотного) районирования области многолетнемерзлых пород. -М.: Наука, 1905. 150с.

4. Вдовин Ю.И. Водоснабжение на Севере. Л.: Стройиздат, 1987. - 170с.

5. ЛенЗНИИЭП. Прогнозы размещения ТПК, расселения и планирования новых городов Крайнего Севера. Л.: Стройиздат, 1980. - 286с.

6. Вдовин Ю.И., Вишневская Н.С. О проблемах водоснабжения промышленности и населенных мест. // Сб. ст. II Международной науч.-техн. конференции «Проблемы строительного и дорожного комплексов». -Брянск. БГИТА, 2004. - с. 218-225.

7. Вдовин Ю.И. Водоснабжение населенных пунктов на Севере. Л.: Стройиздат, 1980.- 140с.

8. Журба М.Г., Вдовин Ю.И. и др. Водозаборно-очистные сооружения и устройства. М.: Изд. Астрель, 2002. 569с.

9. Крючков В.В. Север на грани тысячелетий. М.: Мысль, 1991. - 310с.

10. Сумгин М.И. Вечная мерзлота в пределах СССР. Владивосток, 1927. -370с.

11. Калабин А.И. Водоснабжение предприятий Дальстроя в условиях вечной мерзлоты. Магадан: Изд. Советская Колыма, 1945. - 96с.

12. Образовский А.С., Ереснов Н.В., Казанский Е.А., Ереснов В.Н. и др. Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхностных источников. М.: Стройиздат, 1976. - 368с.

13. Вдовин Ю.И., Вишневская Н.С. Градостроительные проблемы Севера РФ / Сб. докладов Всеросс.научно-практ. конф. «Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья». Тольятти. - ТГУ, 2004. - с. 222. .230.

14. Степаненко Е.В. Записка по вопросам водоснабжения Средней части Амурской железной дороги. Благовещенск, 1915. - 636с.

15. Москвин А.В. Водозаборы на реках Севера // Сб. тр./ АКХ. М., 1962. Инженерные сети в условиях вечной мерзлоты. - Вып. 12.-е. 52. .79.

16. Макаров И.И., Аверкиев А.Г., Синотин В.И. Бесплотинные водозаборные сооружения. -JI.: Энергия, 1969. 165с.

17. Сурин А.А. Водоснабжение. 4.1. Вода и водосборные сооружения. -M.-JL: ОНТИ, 1932.-288с.

18. Андрияшев М.М. Тепловые расчеты при проектировании водопроводов в условиях вечной мерзлоты. М.: Стройиздат, 1941. - 98с.

19. Альтберг В.Я. Подводный лед. М.-Л.: ГОНТИ, 1936. - 195с.

20. Белоконь П.Н. Инженерная гидравлика потока под ледяным покровом. -М.-Л.: ГЭИ, 1940.-160с.

21. Богданов Е.И. Вечная мерзлота и сооружения на ней. С-Пб., 1912 — 260с.

22. Борзов И.П. Устройство и улучшение железнодорожных водоснабжении.-Вып. 1.-С-П6.: 1898.-412с.

23. Гапеев С.И. Использование естественного холода в дорожно-строительных целях. М.: Изд. ГУшоссдорМВД СССР. - 1951. - 118с.

24. Енш А.К. Водоснабжение. Рига. - 1907. - 306 с.

25. Ереснов Н.В. и др. Речные водозаборные сооружения. М.: Стройиздат, 1941.-368с.

26. Житкевич Н.А. Водоснабжение. С-Пб.: 1900. - 138с.

27. Мошков Н.В. Устройство водоснабжений. С-Пб.: 1882. - 96с.

28. Основы геокриологии (мерзлотоведения). М.: Изд. АН СССР, 1959. -ч. 1. -451с.; ч. 2-366с.

29. Сурин А.А. Устройство водопроводов в мерзлых грунтах. С-Пб., 1912. -216с.

30. Срибный М.Ф. Фильтрующие искусственные сооружения и гидравлика турбулентной фильтрации. -М: ТЖДИ, 1933. 138с.

31. Сумгин М.И. Водоснабжение железных дорог в районах вечной мерзлоты. -М.: ТЖДИ, 1941.-208с.

32. Толстихин О.Н. Наледи и подземные воды Северо-Востока СССР. Новосибирск: Наука, 1974. - 164с.

33. Игнатенко П.В. Снегозадержание для целей водоснабжения промышленных предприятий // Тр. IV совещания-семинара по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях. Красноярск, 1968. -T.XI.-C. 3-10.

34. Вдовин Ю.И. Лед и снег как источник водоснабжения // Сб. / Новосибирск: Наука, 1986-Проблемы инженерной гляциологии. с. 189-195.

35. Курганов A.M. Водозаборные сооружения систем коммунального водоснабжения. М.: - С-Пб.: Изд. АСВ, 1998. - 248с.

36. Каменский P.M. (ред.) Академическое мерзлотоведение в Якутии. -Якутск: Изд. ИМ СО РАН. 1997. - 330с.

37. Кудрявцев В.А. (ред.) Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических изысканиях. М.: Изд. МГУ, 1974. - 430с.

38. Некрасов И.А. Криолитозона Северо-Востока и Юга Сибири и закономерности ее развития. Якутск: 1976. - 248с.

39. ГГИ. Гидрометрическая оценка взаимодействия речных и подземных вод. Л.: Изд. ГТИ, 1973. - 78с.

40. Кузин П.С. Классификация рек и гидрологическое районирование СССР. Л.: ГМИ, 1960. - 187с.

41. Левин А.Г. Расчет среднего стока и гидрологическая характеристика Яны, Колымы, Индигирки // Тр. / ВНИИ 1. - Магадан, 1956. - С. 148.186.

42. Методические рекомендации по учету стока на реках в зимний и переходные периоды. Л.: ГГИ, 1980. - 30с.

43. Аржакова С.К. Минимальный сток рек криолитозоны России. Л.: Изд. ГМИ, 2001.-260с.

44. Алексеев В.Ф. (ред.). Наледи Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1984.-242с.

45. Донченко Р.В. Ледовый режим рек СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. -350с.

46. Чистяков Г.Е. Водные ресурсы рек Якутии. М.: Наука, 1964. - 382с.

47. Калабин А.И. Вечная мерзлота и гидрогеология Северо-Востока СССР // Тр. / ВНИИ-1. Магадан, 1960. - 471 с.

48. Качурин С.П. Термокарст на территории СССР. М.: Наука, 1961. -291с.

49. Арэ Ф.Э. (ред.). Береговые процессы в криолитозоне. Новосибирск: Наука, 1984.- 135с.

50. Жигарев Л.А. Причины и механизм развития солифлюкции. М.: Наука, 1967.- 136с.

51. Вдовин Ю.И. Мерзлотно-гидрологические условия водозабора из рек Севера // Сб. тр. / ЯГУ. Якутск, 1970. - Вопросы строительства на Крайнем Севере.-Вып. 1.-е. 103-111.

52. Жесткова Т.Н. Криогенные текстуры и льдообразование в рыхлых отложениях. М.: Наука, 1966. - 102с.

53. Гоголев Е.С. Прогнозы переформирования береговых склонов рек и водохранилищ, сложенных многолетнемерзлыми грунтами. // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1975. - № 1. - С. 103. .108.

54. Вдовин Ю.И., Гоголев Е.С., Красавин А.Н. Изменение профилей берегов в условиях многолетней мерзлоты. // Сб. тр. / ЯГУ. Якутск, 1985. - Водопропускные сооружения в условиях Крайнего Севера. С. 28.34.

55. Зеленкевич А.А. Основные черты гидрогеологического строения и прогнозная оценка эксплуатационных запасов подземных вод Крайнего Северо-Востока СССР // Сб. тр. ВНИИ 1; Магадан, 1963. - т. XXII - С. 290.350.

56. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. М.: Стройиздат, 1983. - 36с.

57. Братсерт У.Х. Испарение в атмосферу (с англ.). Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-352с.

58. Петерсен З.И., Баранов В.А., Попов JI.A. Карты минимального стока рек Азиатской территории СССР // Тр. ГГИ. 1967. - вып. 139. с. 69.96.

59. Пиньковский С.И. Типы речных русел Северо-Востока СССР и Камчатки//Сб. тр./ГГИ, 1965.-Вып. 120.-JL: с. 46. 103.

60. Пиньковский С.И. Типы речных русел Средней и Южной Сибири // Сб. тр. / ГГИ.-Л.: 1962. Вып. 9. - с. 56. .72.

61. Пиннекер Е.В. Основы гидрогеологии. Гидрогеодинамика. Новосибирск: Изд. Наука, 1983.-240с.

62. Толстихин Н.И. Подземные воды криолитозоны. -М.-Л.: Госгеолиз-дат, 1941.- 116с.

63. Романовский Н.Н. Подземные воды криолитозоны. М.: Изд. МГУ, 1983.-230с.

64. Фотиев С.М. Гидро- и геотермические особенности криогенной области СССР. М.: Наука, 1978. - 230с.

65. Афанасенко В.Е. Талики Северо-Востока и их роль в формировании мерзлотно-гидрогеологических условий. Автореф. дисс.канд. техн. наук. - М.: 1974.-22с.

66. Губкин Н.В. Подрусловые потоки база зимнего водоснабжения // Колыма.- 1946. -№11.-с.14.17.

67. Дмитриев Е.М., Толстихин О.Н. Использование подземных вод Якутии для водоснабжения. Якутск, 1971. - 75с.

68. Некрасов И.А. Талики речных долин и закономерности их развития. -М.: Наука, 1967.-138с.

69. Вишневская Н.С., Вдовин Ю.И. Водоснабжение из перемерзающих рек в Северных районах России. Научный журнал КубанТАУ. - 2007, №3 (27). - С. 1.12.

70. Вдовин Ю.И., Соболь И.С. Малое водохранилище с мерзлой чашей для водоснабжения в криолитозоне. // Материалы Междунар.конф. / Наукоемкие технологии в мелиорации. М.: ВНИИГиМ, 2005. - с. 224-227.

71. Соболь И.С. Программа расчета и графической интерпретации пространственных стационарных температурных полей в основании водоемов криолитозоны. // Сб. материалов Проскуряковских чтений / ВНИ-ИГ.-СПб, 2001.-C.53-56.

72. Вельмина Н.А. Особенности гидрогеологии мерлой зоны литосферы. -М.: Недра, 1970.-326с.

73. Анисимова Н.П. Криогидрогеохимические особенности мерзлой зоны. -Новосибирск: Наука, 1981.- 153с.

74. Артеменок Н.Д. Очистка подземных вод нефтегазовых регионов Западной Сибири для целей хоз.-питьевого водоснабжения. Автореф. дисс. д.т.н. - СПб, 1992.-42с.

75. Филенко Р.А. Гидрогеологическое районирование Севера Европейской части СССР. Л.: Изд. ЛГУ, 1974. - 78с.

76. Паршин А.П. Перспективы использования таликов центральной Якутии для водоснабжения с созданием в них искусственных запасов подземных вод. // Кн. «Вопросы гидрогеологии криолитозоны». Якутск, 1975. - с. 88.102.

77. Артамонов К.Ф. Регулировочные сооружения при водозаборе. Фрунзе: Изд. АН Киргизск.ССР, 1963. - 270с.

78. Мотрич Л.Т., Калмыков П.Н. К расчету дебита скважин в водоносном надмерзлотном долинном талике // Тр. / ВНИИ-1. Магадан, 1965. -Т.24.-с.263-281.

79. Софронов В.Н. Источники водоснабжения Магаданской обл. // Тр. IV совещания по строительству в суровых климатических условиях. -Красноярск: КПСНИИП, 1968. т. XI. - с. 38-45.

80. Полищук Н.К. Формы таликов под водотоками в области многолетней мерзлоты // Сб. Физико-химические процессы в промерзающих и мерзлых горных породах. -М.: Наука, 1961. С. 49.66.

81. Пчелкин А.Г. Практические способы приближенных теплотехнических расчетов сооружений, возводимых в суровых климатических условиях и на вечномерзлых грунтах. Красноярск: Изд. КрПИ, 1963. - 46с.

82. Томирдиаро С.В. Вечная мерзлота и освоение горных стран и низменностей. Магадан: 1972. - 172с.

83. Григорьев Н.Ф. Многолетнемерзлые породы Приморской зоны Якутии. -М.: Наука, 1966.-180с.

84. Вдовин Ю.И. Особенности расчета подрусловых инфильтрационных водозаборов в районах мерзлоты. // Сб. тр. / ЯГУ. Якутск. - 1967. - Вопросы экономики Якутии. - С. 382.412.

85. Торицын Б.А. О возможностях определения мощности рыхлых водона-сыщенных отложений методом ВЭЗ в условиях многолетней мерзлоты. //Сб. / Прикладная геофизика. М.: 1964.-Вып. 38.-С. 118. 125.

86. Вдовин Ю.И. Водозаборные сооружения из р. Лена. // Сб. ЦИНИС Госстроя СССР / Серия 20. Проектирование водоснабжения и канализации.-М.: 1985.-Вып. 7.-С.4.14.

87. Вдовин Ю.И. Намыв территорий для строительства в районах мерзлоты. // Сб. тр. / ЯГУ. Якутск, 1979. - Вопросы гидравлики водопропускных сооружений в условиях Крайнего Севера. - С. 57.68.

88. Вдовин Ю.И., Вишневская Н.С. Повышение надежности водозаборов из поверхностных источников в зоне мерзлоты. // Сб. тр. Семинара. / МДНТП.-М.: 1985.-С. 25.35.

89. Cohen S.B., Berson В.Е. Arctic Water storage. Sournal of American Water Works Association. - Mach 1968. - P. 290.307.

90. ВСЕГИНГЕО. Методические рекомендации по прогнозу развития криогенных физико-геологических процессов в районах Крайнего Севера. -М.: ВСЕГИНГЕО, 1981. 78с.

91. Меламед В.Г., Перлыитейн Г.З. К математической постановке задачи об оттаивании пород с учетом инфильтрации воды. // Мерзлотные исследования.-М., 1971. Вып. 11.-С.3.14.

92. Коль С.А. Определение скорости фильтрации подруслового потока. // Тр. ГГИ / Л.: ГМИ, 1948. Вып. 8. - с. 106. 130.

93. Котляков В.М. (ред.) Гляциологический словарь. Л.: ГМИ, 1984. -530с.

94. Ховард Б. Образование шуги в реках. // Сб. докладов / XI конгресс МАГИ. Л.: ГЭИ, 1965.-С. 202.220.

95. Левашов А.А. Особенности русловых процессов на реках зоны вечной мерзлоты.: Автореф.дисс.к.т.н. Л.: 1976.-22с.

96. Синотин В.И. Гидравлика русловых потоков в периоды ледостава и ледохода. Автореф. дисс.д.т.н. - Л.: 1979. - 52с.

97. Чернышев М.Я. Водоснабжение в вечной мерзлоте. // Тр. ВНИИ водоснабжения и сантехники. М.: 1933. - 207с.

98. Львов А.В. Поиски и испытания источников водоснабжения на западной части Амурской железной дороги в условиях вечной мерзлоты. Иркутск, 1916.-881с.

99. Голубчиков Ю.Н. География горных и полярных стран. М.: Изд.МГУ, 1996.-305с.

100. Куцев Г.Ф. Человек на Севере. М.: Политиздат, 1989. 222с.

101. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. т. 1. - Системы водоснабжения. Водозаборные сооружения. - М.: Изд.АСВ, 2003 - 298с.

102. Федоров Н.Ф. и др. Здания и сооружения на Севере. Л.: Стройиздат, 1964.-320с.

103. Федоров Н.Ф., Заборщиков О.В. Справочник по проектированию систем водоснабжения и канализации в районах вечномерзлых грунтов. Л.: Стройиздат, 1979.- 160с.

104. СН 150-78. Инструкция по проектированию сетей водоснабжения и канализации в районах распространения вечномерзлых грунтов. М.: Стройиздат, 1978.-62с.

105. Велли Ю.Я., Федоров Н.Ф. и др. Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах. Л.: Стройиздат, 1977. - 490с.

106. Вдовин Ю.И., Вишневская Н.С. Водозаборно-очистные сооружения систем водоснабжения в криолитозоне России. М.: Изд. РУДН, 2007. -200с.

107. Соболь С.В. Водохранилища в области вечной мерзлоты. Н.Новгород: ННГАСУ, 2007.-420 с.

108. Биянов Г.Ф. Плотины на вечной мерзлоте. М.: Энергоатомиздат, 1984.- 175с.

109. Чжан Р.В. Грунтовые плотины Якутии. Якутск.: ИМ СО АН СССР, 1983.-64с.

110. ВНИИ ВОДГЕО. Рекомендации по проектированию и строительству плотин из грунтовых материалов для производственного и питьевого водоснабжения в условиях Крайнего Севера и вечной мерзлоты. М.: Стройиздат, 1976. - 115с.

111. Образовский А.С., Вдовин Ю.И. Определение зональных особенностей устройства водозаборов в районах Севера Сибири. М.: 1988. - Архив ВНИИ ВОДГЕО. - №10100. - 318с.

112. ВНИИ ВОДГЕО. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод. М.: Стройиздат, 1990. - 256с.

113. Вдовин Ю.И. Лед и снег как источник водоснабжения.// Сб. тр./ Новосибирск: Наука, 1986. Проблема инженерной гляциологии. - С. 188. 196.

114. Суворов Б.Т. Морские водозаборные сооружения.// Колыма. 1966. -№3. - С.18.24.

115. Zanster К.С. Water sypply and waste disposal in Alaska native communities.- Civil Engineering. 1967. - April, -p.66.78.

116. Кузовлев Г.М. Специальные гидротехнические сооружения для атомной промышленности. М-Л.: ГЭИ, 1973. -400с.

117. Вдовин Ю.И., Губанов Б.А. Ледовые сооружения для водоснабжения и орошения в Якутии // С.-х. производство Сибири и Дальнего Востока. -1967. №10. - C.18.24.

118. W.D. Kingery. Ice and snow. Cambredge - Massachusetts. - 1963. - ( с англ. - Лед и снег. - М.: Изд. «Мир», 1966). - 480с.

119. Вишневская Н.С., Вдовин Ю.И. Из опыта строительства водозаборных сооружений в районах вечной мерзлоты // Гидротехническое строительство. 2007. - №3. - С. 18.20.

120. Печуров Л.В. Шпицбереген. М.: Изд. Мысль, 1903. - с.64-65.

121. Яндыганов Я.Я. Экономические проблемы водообеспечения региональных хозяйственных комплексов. Красноярск, 1984. - 220с.

122. Хайтун А.Д. Экспедиционно-вахтовое строительство в Западной Сибири. -Л.: Стройиздат, 1992. 176с.

123. Лютов А.В. Проектирование и расчет водопроводных сетей в условиях северной климатической зоны. Красноярск: Изд. КГУ, 1990. - 160с.

124. Зенгер Н.Н. Особенности устройства водопроводов в условиях вечной мерзлоты. М.: Стройиздат, 1964. - 96с.

125. Терехов Л.Д. Технологические основы энергоснабжения при подаче воды по водоводам на Севере. Дисс.докт.техн.наук. - Хабаровск - СПб. -СПГАСУ.- 1999. -276с.

126. Вдовин Ю.И. Совершенствование технологий водоприема и водозаборных сооружений для систем водоснабжения на Севере. Дисс. докт.техн.наук. - М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1995. - 360с.

127. Дмитриев В.Д. Методы подготовки воды в условиях Севера. Л.: Стройиздат, 1981.- 123с.

128. Макеров Н.С. Устройство и эксплуатация водоприемных сооружений на реках Сибири. -М.: Изд. МКХ РСФСР, 1957. 146с.

129. Знаменский Н.И. Проектированиеи строительство речных водоприемников. М.: Изд. МЖКХ РСФСР, 1952. - 92с.

130. Образовский А.С. Водозаборные сооружения на реках Севера. М., 1970. - Архив ВНИИ ВОДГЕО. - №6125. - 78с.

131. Бондарь Ф.И., Ереснов Н.В. и др. Специальные водозаборные сооружения. М.: Стройиздат, 1963. - 360с.

132. Вдовин Ю.И., Образовский А.С. Фильтрующие оголовки, их классификация и основные схемы.// Информ.сб./ ЦИНИС Госстроя СССР. М., 1970. - Вып. 4(65). - Серия IV. - Водоснабжение и канализация. -С.13.27.

133. Collector Wells Give added Water to industry. Power Engineering. - 1965. -№5.-P. 53.56.

134. Hubbs G.Z. Water Supply Systems in Permafrost Azas. Proceedings. International Permafrost Conference, USA, 1965.

135. Cohen J.B., Berson B.E. Arctic Water storage. Journal of American Water Works Associacion. - Mach 1968.-P.290.307/

136. Fruhling A. Wasserversorgnun der Stadte. Berlin, 1904.

137. Awwa J.Water conservation and Management in Barrow, Alaska. Of American Water Works Association. - 1987. - Vol.79. - № 3, P.24.35.

138. Hoar Ch., Clark J.K. Sanitary service. Complex for Villages in Permafrost Regions. Second International Conference on Permafrost. - 16.28 July, Yakutsk. USSR. 1973. -p. 664.677.

139. Турутин Б.Ф. Подрусловые инфильтрационные сооружения при кольматации. Красноярск: Изд. КГУ, 1987. - 180с.

140. Турутин Б.Ф., Матюшенко А.И. и др. Термика инфильтрационных сооружений. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. - 208с.

141. Вдовин Ю.И. Водоснабжение из перемерзающих рек. // ВСТ. 1989. -№4.-С. 20.22.

142. Чанищев С.Е., Чистотинов JI.B. и др. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз. -М.: Недра, 1980. 384с.

143. Сахаров И.В. Особенности проектирования и строительства водопроводных очистных сооружений в районах Кр. Севера. // Сб. тр. / ЛИСИ. -Л., 1964. Водоснабжение и канализация населенных мест в районах Вост.Сибири и Кр. Севера. - Вып. 2. - С.64.79.

144. Кожинов В.Ф. Вопросы проектирования водоснабжения и канализации по американским журналам // Водоснабжение и санитарная техника. -1937. № 10. - С.63.68.

145. Cederstom D.S. Summary of ground. Water development in Alaska. U.S. Geol.Survey Circ. - 1952. - 169p.

146. СНИП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1985. - 132с.

147. СНИП Н-50-84. Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования. М.: Стройиздат, 1985. - 46с.

148. Вдовин Ю.И., Кордон М.Я., Лушкин И.А. Фильтрующие рыбозащитные сооружения и устройства коммунальных и промышленных водозаборов. Пенза: МНИЦ, 2002. - 200с.

149. Лушкин И.А. Исследования фильтрующего водоприема из источников с обильной водной растительностью. Дисс.канд.техн.наук. - Пенза, 1999.-201с.

150. Коновалов И.М., Емельянов К.С. и др. Основы ледотехники речного транспорта. М.: Речиздат, 1952. - 208с.

151. Вдовин Ю.И., Вишневская Н.С. Управление руслом соверных рек в зимнее время // Сб. тр. / ЯГУ. Якутск, 1985. - Водопропускные сооружения в условиях Крайнего Севера. - С.94. 106.

152. Порядин А.Ф. Водозаборы в системах централизованного водоснабжения. М.: Изд. НУМЦ Госкомэкологии РФ, 1999. - 340с.

153. Лосиевский А.И. Борьба с перекатами путем применения «наносоуправ-ляющих» сооружений. М.: Речиздат, 1940. - 126с.

154. АбрамовС.К., Алексеев B.C. Забор воды из подземных источников. М.: Колос, 1980.-235с.

155. Хазиков Н.Г. Инфильтрационный водозабор в суровых климатических условиях. // Сб. тр. / ЛИСИ. Л., 1968. - Водоснабжение и канализация в Восточной Сибири и Крайнего Севера. - С. 86.97.

156. Малишевский Н.Г. Водоприемники из открытых водоемов. Харьков: Изд. ХГУ, 1958.-114с.

157. Мезенева Е.А. Совершенствование водозаборно-очистных сооружений фильтрующего типа: Автореф. дисс.канд.техн.наук. Н.Новгород, 1993.-24с.

158. ВНИИГ // Сб. тр. Конферен. и совещаний по гидротехнике. / Исследования, проектирование, строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений на Крайнем Севере и в районах многолетней мерзлоты (Красноярск, сентябрь 1981г.).-Л., 1982.-395с.

159. Вдовин Ю.И. Опыт создания ледовых плотин // Сб. тр. / Новосибирск: Наука, 1986. Проблемы инженерной гляциологии. - С. 174. .185.

160. Гордиенко П.И. Фильтрация воды через наброску рваного камня. // Сб. тр./МИСИ. 1955. -т.9. -М.: Стройиздат. -С.68.88.

161. Избаш С.В. О фильтрации в крупнопористых материалах. // Изв. ВНИИГ.-Л., 1932. -т.1. С.37.49.

162. Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений. М.: ГЭИ, 1968. -128с.

163. Яценков Б., Витта А. Фильтрация жидкости с изменяющейся вязкостью через пористые среды // Сб. докладов/ 1976. - 4.1. - Фильтрация воды в пористых средах. - 3-й междунар.симпозиум. - Киев: С. 109. 117.

164. Cohen de Jara G.E'tudere Infiltration Dans les Digues en enrochements Application an Casdes Batardeau de coupure. Jes Energies de la Mer Campe rendu des duatriemes Sourneste J'hudrauligue. - Paris, 1959. june. - Tome 1. -p.49.,.63.

165. Мельцер В.З. Исследования гидравлического сопротивления водоочистных зернистых фильтров в процессе кольматации: Автореф. дисс. канд.техн.наук. -М., 1971. -22с.

166. Минский Е.М. О турбулентной фильтрации в пористных средах // ДАН СССР. 1951. - т. XXVIII. - №3. - С.113. 127.

167. Патрашев А.Н., Праведный Г.Х. Проект инструкции по проектированию обратных фильтров гидротехнических сооружений. Л.: ГЭИ, 1963. -67с.

168. Рабинович М.И., ЧавдаровА.С. Определение гидравлических сопротивлений зернистых материалов // Сб. тр. ТЭИ АН УССР. Киев, 1956. -Вып. 13.-С. 78.97.

169. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1965.-386с.

170. Срибный М.Ф. Теория и практика фильтрующих сооружений. М.: Трансжелдориздат, 1934.- 146с.

171. Water Works Engineering, 1952. №105, №2. -р.301.307.

172. Вдовин Ю.И. Особенности фильтрующего водоприема в районах распространения мерзлоты // Сб.тр./ Инженерная гидравлика. М.: Изд. ВНИИ ВОДГЕО, 1972.-Вып. 36.-С.38.50.

173. Образовский А.С. Гидравлика затопленных водоприемных оголовков. -М.: Стройиздат, 1963.- 104с.

174. Багиров М.Н. Морской инфильтрационный водозабор // Сб. тр. / Бакфи-лиал ВНИИ ВОДГЕО.-Баку: 1973.-Вып. 15.-С.86.95.

175. Бахарев И.И. Исследования температурного режима фильтрующих насыпей. // Сб. тр. НИЖТ. Хабаровск. - 1964. - Вып. XVIII. - С.43.47.

176. Емцев Б.Т. Гидравлический анализ и расчет завала русла камнем при возведении ГЭС: Автореф.дисс.канд.техн.наук. М., 1954. -24с.

177. Журба М.Г. Водоочистные фильтры с плавающим фильтрующим слоем: Автореф.дисс.докт.техн.наук. М., 1985. - 47с.

178. Избаш С.В. О гидравлических основах замыва каменной наброски песком.//Гидротехн.стр. 1961. -№4.-С. 16. 19.

179. Клячко В.А. О влиянии формы зерен фильрующего слоя на скорость фильтрационного потока//ДАН СССР. 1948.-т.9. - №8.-С.710.738.

180. Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде. М.: Гос-топтехиздат, 1949. - 420с.

181. Devik О. Present experience on ice problems in Norway. Sournal hudraulic research. - 1969. - № 1. - p. 17. .34.

182. Pipe Zining A.Pipeline. Cive Engineering. - 1987. Vol.57. - №12. -p.40.52.

183. Alter A.S. Sanitary Engineering in Alaska. Proceedings international Permafrost Conference. -USA.-1965.-p.l07.131.

184. Минц М.Д., Шуберт С.А. Гидравлика зернистых материалов. М.: Изд. МЖКХ РСФСР, 1955. - 112с.

185. Павловский Н.Н. Гидравлическая теория турбулентного движения грунтовых вод // Тр. / Проблемы Волго-Каспия 1934. - Изд. АН СССР. -т.2. -С.620.638.

186. Полубаринова-Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.: Гос-гортехиздат, 1952.-672с.

187. Пузыревский Н.П. Фильтрующие насыпи. JL: ОНТИ, 1932. - 106с.

188. Яроцкий В.А. Гидравлические характеристики фильтрационного потока в каменном наброске // Сб. тр./ ВНИИ ВОДГЕО, 1968. Вып.21. -С.86.99.

189. Койда Н.У. О влиянии шероховатости поверхности зерен сыпучего материала на его гидравлические сопротивления // Гидротехническое строительство. 1960. - №3. - С.54.56.

190. Цуканов Н.А. Расчет температурного режима грунтов в основаниях фильтрующих насыпей // Сб. научн.тр. / ЦИНИС. 1974. - Вып.72. -С.100.107.

191. Пехович А.И. Основы гидроледотехники. JL: Энергоиздат, 1983. -200с.

192. Образовский А.С. Гидравлика водоприемных ковшей. М.: Стройиздат, 1962.- 186с.

193. Жиленков В.Н. О замыве песком наброски из несортированного камня при отыпке его в воду // Сб. тр. по гидротехнике / Л.: ГЭИ, 1962. -Вып.4. -С.48.59.

194. Земляной В.В., Соломенник С.Ф. О влиянии температуры и уровня подрусловых вод на промерзание речного аллювия. // Гидравлика и гидротехника // Владивосток, 1977. Вып. 2. - С. 145. 194.

195. Соломенник С.Ф. Особенности работы и расчет подрусловых водозаборов в суровых природно-климатических условиях: Дисс.канд.техн.наук. -Л., 1989.-210с.

196. Студеничников Б.И. Размывающая способность потока и методы русловых расчетов. -М.: Стройиздат, 1964. 168с.

197. Смирнов А.А. Водозабор с незатопливаемой фильтрующей дамбой в водоеме. // Сб. тр./ ВНИИ ВОДГЕО. 1988. - Водопропускные и водозаборные сооружения. - 108с.

198. Фоминых A.M. Промывка неподвижных загрузок фильтрационных сооружений. // Изв.вузов. Строительство и архитектура. - 1957. - №7. -С.89.97.

199. Булатов Е.П. Определение вымывающих скоростей фильтрации в приложении к расчету каптажных сооружений: Автореф.дисс.канд. техн.наук. Омск, 1952. - 30с.

200. Якунин Ю.В. Влияние ледотехники в русле реки на работу инфильтра-ционных водозаборов // Инженерные сети в Северных районах. Красноярск, 1972.-С.22.29.

201. Классен В.И. Вопросы теории аэрации и флотации. М.: Гостехиздат, 1949.-268с.

202. СНиП 2.18-86. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: ГСИ, 1986.-72с.

203. ВНИИГ. Рекомендации по термическому расчету водохранилищ. JL, 1979.-75с.

204. Jack S.C. Conjunctive use of surface ahd ceround Waters. Problems of potable Water Qualite Sovier - American Scientific ahd Technical Conferense. - Moscow. - 1989. - 8. 10 june. - p.32. .39.

205. Вдовин Ю.И., Яхтенфельд И.П. и др. Рекомендации по гидромелиораци-ям и сельхозводоснабжению в западной части зоны БАМ. Красноярск: СибНИИГиМ, 1986.-28с.

206. ВНИИ ВОДГЕО, ГНИ Союзводоканалпроект / Рекомендации по проектированию фильтрующего водоприема хоз.-питьевых и промышленных водозаборов. М., 1978. - 108с.

207. Лукьянов B.C., Головко М.Д. Указания по определению расчетной глубины промерзания грунта. М.: 1955. - 52с.

208. Богословский П.А. Расчет многолетних изменений температуры земляных плотин, основанных на мерзлых грунтах // Тр. ГИСИ. М., 1957. -Вып. 27.-С. 123.170.

209. Кузьмин Г.Н. Тепловое взаимодействие между грунтовым массивом и подземной сферической емкостью с водой // Сб. Мерзлые грунты при инженерных воздействиях. - Новосибирск: Наука, 1984. - С.74.85.

210. Образовский А.С. Гидротехнические сооружения хоз.питьевых и промышленных водозаборов. М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1978. - Архив ВНИИ ВОДГЕО.-148с.

211. Файко Л.И. Использование льда и ледовых явлений в народном хозяйстве.- Красноярск: Изд. КГУ, 1985. 176с.

212. Cheriton W.R. Electrical heating of a Water supply pipeline under Arctic conditions.-Engineeringjournal. 1977. -№ 7.-p. 113. 129.

213. Вдовин Ю.И., Карелин В.И. Устройство для регулирования русла водотока при наличии ледяного покрова //А.С. 1217977 СССР/Б.И. 1986, № 10.

214. Меркулов Д.М. Противоналедные мероприятия на водотоках // Транспортное строительство. 1981. - №1. — С.14.18.

215. Иванов А.В. Гидрохимические процессы при наледеобразовании. Владивосток, 1983,- 108с.

216. Файко Л.И., Вдовин Ю.И. Временные рекомендации по ускоренному наращиванию льда методом дальнеструйного дождевания. Якутск: ЯО СибНИИГиМ, 1982.- 16с.

217. Агранат Г.А. Север: современные проблемы // География. 1996. - №39.

218. Перлыптейн Г.З. Водно-тепловая мелиорация мерзлых пород на Северо-Востоке СССР. Новосибирск. - Наука, 1979. - 364с.

219. Вдовин Ю.И. А.С. 1206372 СССР Ледовая плотина. Открытия. Изобретения. 1986. - №3.

220. Вдовин Ю.И., Губанов Б.А. Эксплуатация подземных вод в зоне вечной мерзлоты // Земля сибирская, дальневосточная. 1974. - № 7. -С.18.21.

221. Вдовин Ю.И., Губанов Б.А. Инженерный расчет термического режима трубопроводов с электрообогревом // Сб. тр. / ПромстройНИИПроект. -Красноярск, 1976. Вып. 40. - Строительство в Вост.Сибири и на Кр.Севере. С.73.77.

222. Губанов Б.А. Руководство по электрообогреву водозаборных скважин. -Якутск: Изд. ИМ СО АН СССР, 1981.-56с.

223. ТУ. Кабели нагревательные с термостойкой изоляцией экранированные водостойкие (КН ТИЭВ) РИО НПО «Союзкабель», 1982. 20с.

224. ТУ. Элементы нагревательные гибкие ленточные ЭНГЛ 180. - Л.: РИО НПО «Союзкабель», 1982. - 18с.

225. Фиалковский Ю.А., Вайсман Л.М. Исследования динамики роста талой зоны вокруг источника тепла при электрообогреве скважин / В кн. Мелиорация земель в Нечерноземье. - Л.: Изд. Ленгипроводхоза. 1980. -С.77-89.

226. Hausser R., Michel В. Stabiliti of the domstream slope of rockfill dikes. VIII congress IAHR, Montreal, 1959.

227. Сморыгин Г.И. Теоретические основы получения льда рыхлой структуры. Новосибирск: Наука, 1984. - 196с.

228. Desker G.A., Zonie S. People-the Key to today's effluent control needs. Pulp and Pap. Canad. -1975. Vol. 76. - №5. P.703.717.

229. Матюшенко А.И. Теплофизические особенности и повышение эффективности водозаборов инфильтрационного типа в условиях Сибири и Крайнего Севера. Дисс.докт.техн.наук. - Красноярск: 2000. - 334с.

230. Grawbis K.I. Combatting frazil ice at hydroelectric station. Trans. Amer. Inst. Of Elct. Eng. 1953, V.72. - part 111. - p. 111. .115.

231. Wilke Wolfgang. Problem der Verferfiltration. Wasser Wirtschaft. Wassertechnik. - 1967. - №8 (нем. «Проблемы береговой фильтрации». -РЖ «Геология. Гидрогеология. Инж.геология. Мерзлотоведение». -1968, ЗЕ 18).

232. Гольдтман В.Г. и др. А.С. 385006 СССР. Способ создания искусственного запаса подземных вод БИ №25,1973.238.- Вдовин Ю.И., Губанов Б.А. Усовершенствование лучевого водозабора // Водоснабжение и санитарная техника. 1974. - №10. - С.19. .20.

233. ВНИИ ВОДГЕО. Рекомендации по проектированию систем искусственного пополнения запасов подземных вод (ИППВ). М., 1976. - 224с.

234. ВНИИ ВОДГЕО. Пособие по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.0402.84). М.: Стройиздат, 1989. - 272с.

235. Ефимов А.И. Мерзлотно-гидрогеологические особенности прибрежного и руслового участков р.Лены в районе г.Якутска. В книге «Геокриологические условия западной Сибири. Якутии и Чукотки». - М.: Наука, 1964.-С.97.110.

236. ЯФ СибНИИГиМ. Отчет по НИР «Исследования водозаборных сооружений г.Якутска» Фонды ЯФ СибНИИГиМ, 1986. - 132с.

237. Синотин В.И. Гидравлика русловых потоков в периоды ледостава и ледохода: Автореф.дисс.докт.техн.наук. Л.: 1979. - 52 с.

238. Вдовин Ю.И., Карелин В.И. // А.С. 1194964 СССР. Способ создания затора льда. /БИ-1985. №41.

239. Вдовин Ю.И. и др. // А.С. 1209741 СССР. Устройство для создания заторов льда в водотоках / БИ-1986. №3.

240. Абрамов С.К. Алексеев B.C. Забор воды из подземного источника. М.: Колос, 1980-235с.

241. Письменский Ф.И. Сборные гравийно-трубчатые галереи // Транспортное строительство. 1957. -№1.-С.14.16.

242. Гельмгакер Я. Сибирский способ углубления шурфов в плывунных породах // Вестник золотопромышленности и горного дела вообще. -1892.93. -№18.20.-С.106.132.

243. Вишневская Н.С., Трапезников В.Н., Вдовин Ю.И. Физико-математическая модель определения коэффициента фильтрации Кф в пористых средах // Материалы научно-практической конференции / Ресурсы недр России. Пенза: МНИЦ, 2007. - С.41. .44.