Реконструкция расширения водозабора на реке лена в районе г

Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство морского и речного транспорта
Якутский институт водного транспорта (филиал) 
ФГБОУ ВО
           « Сибирский государственный университет водного транспорта »





Факультет

заочный




Кафедра 
СД



ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к выпускной квалификационной работе
на тему  :«Реконструкция расширения водозабора на реке лена в районе г. якутск»




 Дипломник ____________(Дроздов В.Г. )                  
Руководитель__________   (Стафеев А.В.)
Консультанты
                       
Нормоконтроль
И.о.  декана


Якутск 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ
    
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ ……………………...6                                                                                                                                                                                                  
2 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ, ИСХОДНЫЕ
    ДАННЫЕ………………………………………………………………………50
    2.1 Разработка математической модели для описания двумерного                (планового) поля скорости течения в открытом потоке на участке р. Лена в районе проектируемого водозабора г. Якутска
             2.2 Разработка математической модели для описания транспорта русловых   наносов на участке р. Лена в районе проектируемого водозабора г. Якутска…………………………………………………………………...21
2.3 Построение цифровых моделей рельефа (ЦМР) русловой и пойменной части реки Лена в районе проектируемого водозабора г. Якутска для бытовых (естественных) условий и для различных вариантов конструкции проектируемого водозабора на основе имеющихся   топографических   материалов,   имеющихся   у Заказчика   и   Исполнителя,   и,   данных   полевых   работ, предоставляемых Заказчиком Исполнителю………………………………………………...33
3 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ……………………………………………………………….52
  3.1 Построение и калибровка двумерной компьютерной модели 
сечения  и транспорта наносов
на  участке  р. Лена
в  районе 
              г.Якутска с использованием натурных гидрологических данных (характерных значений расходов и уровней воды)……………………..67
    3.2 Выполнение вариантных расчетов (для условий различной              водности и различных сценариев русловых процессов) гидрологических процессов  при   различных   вариантах конструкции проектируемого речного водозабора г.Якутска……………………….33
    3.3 Анализ результатов численных расчетов и оценка сценариев развития гидрологических процессов в районе речного водозабора в целях проверки работоспособности предлагаемых инженерных решений  и  уточнения  его  конструкции  для  обеспечения работоспособности водозабор на перспективу………………………………………………..23
      3.4 Выдача  рекомендаций  по  конструкции  и  параметрам   сооружений водозабора………………………………………………………………....44
4  ПРИРОДНЫЕ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ 
    ХАРКТЕРИСТИКИ г. ЯКУТСКА…………………………………………...68
    4.1 Цели и задачи программы реконструкции расширения водозабора       на реке Лена в районе г.Якутска…………………………………………22
    4.2 Обзор инфраструктуры и уровней системы водоснабжения…………52
          4.2.1. Забор воды из р. Лена………………………………………………54
          4.2.2. Насосная станция первого подъема………………………………65
          4.2.3. Обработка воды…………………………………………………….54
          4.2.4. Насосы второго подъема…………………………………………..54
     4.2.5 Водопроводная сеть и водоузлы…………………………………..54
     4.2.6 Забор воды…………………………………………………………..34
          4.2.7. Фактические параметры водопользования………………………54
     4.2.8. Качество поставляемой воды……………………………………..54
           4.2.9 Обзор финансового положения……………………………………65
5  ОБЗОР СИСТЕМЫ БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЕТА И УПРАВЛЕНИЯ            ФИНАНСАМИ ПРОГРАММЫ РЕКОНСТРУКЦИИ РАСШИРЕНИЯ ВОДОЗАБОРА НА РЕКЕ ЛЕНА В РАЙОНЕ г.ЯКУТСКА………………..13
    5.1 Краткое описание технологической схемы проекта ………………….50
              5.1.1 Доход от основной деятельности………………………………….87
          5.1.2. Уровни сбора платежей……………………………………………54
          5.1.3 Структура себестоимости услуг……………………………………15
     5.1.4 Рентабельность предприятия………………………………………76
          5.1.5. Налогообложение…………………………………………………..87
          5.1.6. Ликвидность и финансовая устойчивость………………………..65
     5.1.7 Краткое описание технологической схемы проектов…………...54
    5.2 Схема взаимодействия участников проекта……………….....................55 
     5.2.1 Планирование инвестиций………………………………………....87
     5.2.2 Займы………………………………………………………………...76
     5.2.3 Механизм возврата кредита………………………………………..87
     5.2.4 Организация торгов………………………………………………....87
     5.2.5 Система отчетности…………………………………………………54
6  ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ   ПРОЕКТА……………………………………………………………………….6                                                                                                                                                                                                  
6.1 Выбор и обоснование методики расчета экономической     эффективности проекта ………………………………………………….12
    6.2 Трудоемкость разработки проекта ……………………….…………….12
    6.3 Расчет среднегодовых затрат на функционирование СОПИ ………..26  
        7 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКАБЕЗОПАСНОТИ……………….………….33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….66
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……....................................16








Введение

    Целью научно-исследовательских работ по договору № ВА-2015/0034-У от 03.07.2015 по теме: «Компьютерное моделирование гидрологических процессов на участке р. Лена у г. Якутск в целях научного обоснования конструкции речного водозабора» является математическое (численное) моделирование гидродинамических и русловых процессов на участке р. Лена у г. Якутск в районе речного водозабора в целях уточнения конструкции и обеспечения работоспособности водозабора на перспективный период эксплуатации для устойчивого водоснабжения г. Якутска.
    В соответствии с Техническим заданием и календарным планом НИР предполагалось, в числе прочих, выполнить следующие работы: разработать математические модели гидродинамических и русловых процессов на участке р. Лена у г. Якутска в районе речного водозабора; построить цифровые модели рельефа (ЦМР) русловой и пойменной части реки Лена в районе проектируемого водозабора г. Якутска для бытовых (естественных) условий и для различных вариантов конструкции проектируемого водозабора на основе топографических материалов, имеющихся у Генпроектировщика и Исполнителя, и, отчетных данных по результатам инженерно-гидрометеорологических изысканий, предоставляемых Генпроектировщиком Исполнителю; построить и выполнить калибровку двумерной компьютерной модели течения и транспорта наносов на участке р. Лена в районе г. Якутска с использованием натурных гидрологических данных (характерных значений расходов и уровней воды); выполнить вариантные расчеты (для условий различной водности и различных сценариев русловых процессов) гидрологических процессов при различных  вариантах  конструкции  проектируемого  речного  водозабора
г. Якутска (не менее 4-х вариантов);
   выполнить анализ результатов численных расчетов и оценка сценариев развития гидрологических процессов в районе речного водозабора в целях проверки работоспособности предлагаемых инженерных решений и уточнения его конструкции для обеспечения работоспособности водозабора на перспективу; 
   подготовить научно-технический отчет, содержащий рекомендации по конструкции и параметрам сооружений водозабора.
В результате  выполненных  работ  подготовлен  настоящий  научно-

технический отчет, содержащий результаты расчетов гидродинамических и русловых процессов на участке р. Лена в районе проектируемого речного водозабора г. Якутска в разные гидрологические сезоны для бытовых условий и после строительства проектируемого водозабора. По результатам расчета дана оценка влияния гидрологических процессов р. Лена на работоспособность водозабора, сформулированы некоторые рекомендации по конструкции и параметрам сооружений водозабора.
В ЗАКЛЮЧЕНИИ кратко обобщены результаты выполненных НИР.
   





   4. Природные и социально-экономические характеристики г. Якутска
4.1 Цели и задачи программы реконструкции расширения водозабора на реке Лена в районе г. Якутска

     Цель Программы - комплексная реконструкция водозаборных сооружений и строительство водопроводных сооружений в городе Якутске для повышения эффективности их функционирования и надежности эксплуатации, а также для обеспечения населения питьевой водой, соответствующей требованиям безопасности и безвредности, установленным санитарно-эпидемиологическими правилами.
     Задачи Программы:
1) оценка существующей ситуации в сфере водоснабжения г. Якутска;
2) разработка технических и организационных решений в рамках достижения целей Программы;
3) разработка производственного плана;
4) формирование финансовой стратегии реализации Программы;
5) определение основных количественных показателей.
     Важнейшие целевые индикаторы и показатели Программы:
     удельный вес проб воды, отбор которых произведен из водопроводной сети, не отвечающих гигиеническим нормативам: по санитарно-химическим показателям, по микробиологическим показателям;
     доля объема воды, пропущенной через очистные сооружения, в общем объеме поднятой воды.
     Ожидаемые конечные результаты реализации Программы и показатели ее социально-экономической эффективности обеспечение населения, проживающего в г. Якутске, питьевой водой, отвечающей обязательным требованиям безопасности:
     по показателю удельного веса проб воды, не отвечающих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, который должен снизиться с 16,5% в 2010 году до 0% к 2016 году; по показателю удельного веса проб воды, не отвечающих гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям, который должен снизиться с 0,86% (в весенне-летний период достигало до 2,8%) в 2010 году до 0% к 2018 году.
     г. Якутск - столица Республики Саха (Якутия), самый крупный город на территории республики с численностью населения 270,3 тысяч человек (данные на 1 января 2011 г.). Территория города находится в зоне вечной мерзлоты, глубина которой достигает 500 метров и более.
     Город Якутск занимает площадь 122 кв. км. Удаленность от Москвы составляет 8 468 км наземным транспортом.
     Город Якутск, как и республика в целом, расположен в зоне резко континентального климата и вечной мерзлоты на 62 градусе северной широты.
     Основными особенностями климата являются его суровость и повсеместное распространение вечномерзлых грунтов. Амплитуды колебаний температур наружного воздуха между зимними и летними месяцами достигают рекордных значений и не имеют аналогов в северном полушарии Земли.
     По многолетним данным средняя годовая температура в г. Якутске составляет -10,2 °С. Самая низкая температура в городе Якутске, зарегистрированная 5 февраля 1891 года, составила -64,4 °С, а самая высокая +38,3 °С - 15 июля 1942 года. Годовая разница температур составляет 102 градуса. Самый холодный месяц в году - январь, средняя температура в этом месяце составляет -42,7 °С. Июль - самый теплый месяц в году со средней температурой +18,7 °С.
     Туманная погода характерна как для Якутска, так и для центральных районов республики. Туманы бывают влажными, смешанными, но чаще всего морозными. В среднем в году отмечается 60 туманных дней.
     Важной характеристикой г. Якутска и прилегающих к нему территорий является незначительное количество дождевых осадков. В среднем только 202 мм в год, которые, в основном, выпадают во второй половине лета. Относительная влажность также невысока и составляет в среднем за год 57%.
     Согласно медико-географической классификации Якутск и большая часть Сибири относится к дискомфортной зоне, только от 40 до 50% дней в году имеют благоприятную для жизни человека погоду. Микроклимат города очень сильно зависит от реки Лены, ледоход на которой влияет на непостоянство погоды. Самое раннее таяние льда на реке было зарегистрировано 1 мая 1975 года, самое позднее - 28 мая 1948 года. Наблюдается высокий уровень паводковых вод, до 9 метров выше минимальных зимних.
     Основным источником воды для г. Якутска является река Лена, ширина которой занимает все протоки и островки приблизительно на 20 км вокруг г. Якутска. Она является одной из 10 самых крупных рек в мире, длиной 4 400 км и водосборной площадью почти 2,5 миллионов кв. км. Самая длинная часть речного бассейна расположена в зоне вечной мерзлоты и покрыта тайгой.
     Река, в основном, питается талой снеговой водой, которая составляет примерно 50% объема годового стока, оставшуюся часть составляет дождевая вода. Режим течения характеризуется высоким подъемом воды, от 10 до 15 м в среднем течении и до 18 м в устье реки. Годовая скорость стока в устье реки в среднем составляет примерно 17 000 куб. м/сек., с максимальным значением 200 000 куб. м/сек. и минимальным - 366 куб. м/сек. Среднегодовой объем вод, впадающих в море Лаптевых, составляет приблизительно 540 куб. км.
     За сильным весенним паводком в мае месяце следуют безледные "черные воды" в начале июня. Весенние дожди ускоряют таяние льда и снега в горах и таежной зоне. Залежи снега в долине смываются потоками и являются причиной высокого уровня вод во время весеннего паводка.
     Содержание ила в реке колеблется от 50 г/куб. м в июне и понижается до 6 г/куб. м в августе. Минерализация воды колеблется от 80 до 100 мг/л, но в паводковый период может повыситься от 160 до 500 мг/л.
     7 месяцев в году реку покрывает слой льда толщиной от 1 до 2 метров. На севере река свободна от оков льда 4 - 5 месяцев, а на юге 5 - 6 месяцев в году. Самая высокая температура воды +20 °С наблюдается в конце июля.


4.2 Обзор инфраструктуры и уровней системы водоснабжения
     
     Водопроводное хозяйство г. Якутска представляет собой комплекс сооружений, передаточных устройств (сетей) и оборудования, предназначенных для обеспечения потребности города в питьевой воде. В состав объектов входят головные водозаборные сооружения проектной мощностью 60 тыс. куб. м/сутки. Подачу воды потребителям обеспечивают 7 насосных станций и 29 отдельно стоящих скважин. Кроме того, холодная вода жителям, не охваченным централизованным водоснабжением, доставляется транспортом с 2 водоналивных будок. Также на водопроводных сетях по городу установлено 56 колонок. Протяженность магистральных водопроводных сетей (балансовая принадлежность - ОАО "Водоканал") составляет 108,4 км. Износ сооружений - 60%, износ сетей - 57%.
Водозабор находится на берегу р. Лена, в северо-восточной части города, ниже по течению реки.
Обработка воды проводится путем грубой фильтрации через волоконные фильтры, установленные на заборных трубах. После этого происходит дезинфекция воды путем хлорирования. В настоящее время потребность города в воде составляет около 89 - 95 тысяч куб. м/сут. Производственная мощность водозабора составляет 60 тысяч куб. м/сут.
Схема централизованного водоснабжения в настоящее время следующая: вода насосами первого подъема подается в резервуары, насосами насосной станции второго подъема после подогрева и обеззараживания по водоводам подается на 7 водопроводных узлов. Водопроводные узлы расположены в различных районах города, имеют надземные резервуары, где хранятся пожарный и регулирующий объем воды соответствующего района. По магистральным водопроводам вода подается на квартальные тепловые пункты и котельные. Далее трубопроводы холодного водоснабжения прокладываются совместно с тепловыми сетями до потребителя. Это обусловлено особенностью климата. Способ прокладки магистральных и внутриквартальных трубопроводов тупиковый.

4.2.1. Забор воды из р. Лена

Вода насосами подается в город из р. Лена. Существующий водозабор был построен в 1972 году, его производственная мощность составляла 35 000 куб. м/сут. Первоначально вода из водозабора предназначалась для обеспечения водой городских котельных, однако впоследствии водозабор стал основным источником получения питьевой воды. В 1986 году мощность водозабора была увеличена до 60 000 куб. м/сут. На сегодняшний день в гравийном основании, на дне р. Лена, установлены 8 оголовков с фильтрующими элементами. Оголовки были установлены в 1997 - 1998 г.г., так как до этого происходил постепенный размыв русла реки, что, в свою очередь, привело к ухудшению состояния существующего водозабора. Один раз в год оголовки обязательно проверяются водолазами с целью проведения их технического обслуживания. Оголовок с фильтрующим элементом представляет собой дренажную трубу, обернутую слоем синтетического волокна. Использование подобных оголовков предполагает лишь грубую обработку воды.

4.2.2. Насосная станция первого подъема
     
Вода из реки подается 4 насосами, установленными в глубинных колодцах (на глубине 20 метров), прилегающих к реке. Также на берегу реки, в непосредственной близости от водозабора, находится дополнительная плавучая насосная станция. Она предназначена для подачи воды только в летнее время. Следует отметить, что на заборных трубах плавучей насосной станции фильтрующие элементы не установлены. Как правило, работают 2 дежурных насоса, а два являются резервными. Информация о насосах дана в таблице 4.

     Таблица 4. Насосная станция 1 подъема
     Таблица 4
     
     
     
     
     
Местонахождение 
     
Тип насоса
     
Кол-во
     Мощность 
(рабочая/установленная)
куб. м/час 
Год 
запуска
Насосы I подъема 
D1250/63
     
     2 500 / 5 000 
     
Насосы I подъема - 
плавучая насосная 
станция 
D1250/63
     
     2 500 / 5 000 
1992
     
4.2.3. Обработка воды

Вода на водозаборе обрабатывается лишь путем дезинфекции с использованием газообразного хлора. Хлор хранится в емкостях весом 800 кг каждая (вес нетто). 2 емкости подключены к трубопроводу хлорирования, однако автоматическая смена подключения емкостей не предусмотрена. Вес дежурной емкости измеряется специальными весами, и все записи учета расхода хлора составляются исходя из изменения веса емкости. Запасные емкости с хлором хранятся на стойках рядом с дежурными емкостями. Для их передвижения в наличии имеется электроподъемное оборудование. Запаса хлора хватает более чем на 2 месяца, расход хлора составляет 800 кг в неделю.
Дозировка хлора контролируется вручную. Остаточная концентрация хлора измеряется ежечасно в лаборатории. В целях снижения уровня хлора в воде применяется аналитический метод ручной титрации с применением раствора бисульфата натрия. Для контроля концентрации хлора используется таблица соответствия. Предел допустимой концентрации хлора в воде составляет 0.5 - 0.7 мг/л.

В наличии имеются 2 резервуара для хлорированной воды, вместимостью 5 000 куб. м каждый. Резервуары предназначены лишь для хранения уже хлорированной воды.

4.2.4. Насосы второго подъема

Насосная станция II подъема подает воду непосредственно в систему водоснабжения. Информация о насосах дана в Таблице 4.1

     Таблица 4.1 Насосная станция второго подъема
     Таблица 4.1
     
     
     
     
     
Местонахождение
Тип насоса 
Кол-во
     Мощность 
(рабочая/установленная)
куб. м/час 
Год 
запуска
Насосы II подъема
HS 300-250-510
     
     3 600 / 4 500 
     
     В таблице 4.2 показаны объемы поднятой воды в каждом квартале 2011 года.

     Таблица 4.2 Поквартальная подача воды в г. Якутск
     Таблица 4.2

     
Квартал    2011 
Объем поставленной воды, тыс. куб. м
     
     7 777,434
     
     6 658,026
     
     6 561,437
     
     7 363,047
     2011 год 
     28 359,944
     
     4.2.5 Водопроводная сеть и водоузлы
     Вода в сеть централизованного водоснабжения поступает по 5 водоводам. Информация о водоводах дана в таблице 4.3
     Таблица 4.3 Водоводы от водозабора г. Якутска
     Таблица 4.3
     
     
     
     Водовод 
Диаметр труб 
(мм) 
Протяженность 
(км) 
ВУ N 1 - п. Жатай 
     
     
ВУ N 1 - ВУ N 6 
       500 - 600 
     
ВУ N 1 - ВУ N 6 
     
     
ВУ N 1 - ВУ N 2 
     
     
ВУ N 1 - ВУ N 2 
     
     
     Следует отметить, что 2 основных водовода, подающих воду в город (до водоузлов N 6, 3 и 2), дублируются. Это сделано в целях повышения надежности подачи воды в город, на случай, если на одном из водоводов возникнет аварийная ситуация.
     Таблица 4.4 Водоузлы и насосные станции г. Якутска
     Таблица 4.4
     
     
     
     
     
     
     
Водоузлы 
Дата 
уста-
новки
Мощность 
установленная
куб. м/час 
Кол-во 
насосов
Тип 
насосов
Произ- 
водств. 
мощность 
куб. м/час
Примечание
Водоузел N 2
1974
     
     
D1250/65
     
     
Водоузел N 3
1998
     
     
Д 320/70
     
     
Водоузел N 4
2009,
2011
     
     
Ritz, MVI
7003 
     
Обеззара- 
живание воды
Водоузел N 6
1979
     
     
Д 630/90
     
Преду- 
смотрено 
хлорирование
Водоузел 
Птицепром 
1988
     
     
Д 200/36
     
     
Водоузел 
п. Геолог 
1991
     
     
Д 200/36
     
     
Водоузел 
п. Борисовка
1997
     
     
К 100/65
     
     
     Общая протяженность водопроводной сети составляет 108,4 км, возраст труб варьируется от 1 до 40 лет. В сети применяются стальные и полиэтиленовые трубы. Данные о возрасте труб даны в таблице 4.5
     Таблица 4.5 Возраст труб сети г. Якутска
     Таблица 4.5
     
     
Возраст труб 
Протяженность (км)
     > 25 лет
     
     10 - 25 лет
     
     < 10 лет
     
     
     
     Более 70% трубопроводов нуждаются в замене по причине физического износа труб и недостаточной производственной мощности. Причиной недостаточной мощности является увеличение потребности города в воде, обусловленное общим развитием городской инфраструктуры, и ограничения в объемах поставляемой воды, связанные с износом стальных труб и высоким уровнем коррозии водоводов и отложением осадка.

     4.2.6 Забор воды

Забор водных ресурсов осуществляется на основании договора водопользования, заключенного между ОАО "Водоканал" и Департаментом по водным отношениям Республики Саха (Якутия). Номер договора N 14-00.00.00.000-Р-ДЗВХ-С-2009-00637/00. Дата регистрации в государственном водном реестре 16 февраля 2009 года. Договор действует до 31 декабря 2013 года. Обзор основных положений договора приведен ниже.
Река Лена является рыбохозяйственным водотоком высшей категории. Ее длина составляет 4 400 км. Площадь водосбора 2 490 000 кв. км. Среднегодовой расход 16 600 куб. м/сек. Расстояние от устья (о. Столб) водотока до места водопользования 1 491 км. Водоохранная зона р. Лена 200 м.
По информации ФГУ "Якутское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды" средний многолетний расход воды р. Лена у г. Якутска равен 7 110 куб. м/сек.
Объем допустимого забора водных ресурсов из р. Лена на производственные и хозяйственно-питьевые нужды на период водопользования составляет по годам:
     Таблица 4.6 Параметры водопользования ОАО "Водоканал" г. Якутска
     Таблица 4.6
     
     
     
     
     
     
     
N
Наименование 
водопользования
     
     
     
     
     
     
Всего, тыс. куб. м/год, в т.ч.: 
     
28 301,792
     
28 697,963
     
29 094,134
     
33 140,305
     
33 536,476
1.
На нужды
населения, тыс.
куб. м/год 
     
18 197,634
     
18 592,053
     
18 986,472
     
19 380,891
     
19 775,310
2.
На прочие 
нужды, тыс. 
куб. м/год 
     
10 104,158
     
10 105,910
     
10 107,662
     
13 759,414
     
13 761,166
     4.2.7. Фактические параметры водопользования
     
     Таблица 4.7
     Таблица 4.7
     
     
     
     
     
     
     
2009 год 
2010 год 
За 9 мес. 
2011 года 
     1.
Поднято воды из реки Лена, тыс. куб. м, в т.ч.: 
26 386,762
29 936,298
20 996,897
     2.
Расход воды на 
противопожарные нужды, тыс. куб. м 
1 361,465
1 853,095
1 073,000
     3.
Расход воды на нужды населения, тыс. куб. м 
16 828,081
18 239,944
13 001,557
     4.
Расход воды на прочие нужды,
тыс. куб. м 
8 197,216
9 843,262
6 922,340
     5.
Оплачено по договору 
водопользования за забор водных ресурсов, рублей 
3547191,252
4155280,06
2982982,90
     
     
4.2.8. Качество поставляемой воды

Нормы обработки питьевой воды
Нормы обработки питьевой воды приведены в ГОСТ N 2874-82 Российской Федерации. Этот нормативный документ соответствует Европейской Директиве N 75/440/EEC по качеству поверхностной воды, предназначенной для забора с целью получения питьевой воды. В обоих нормативных документах определены 3 категории поверхностных вод, а также методы обработки воды для каждой категории. Требования по обработке воды следующие:
категория I: вода высокого качества, требующая лишь дезинфекцию перед подачей в сеть водоснабжения;
категория II: вода, требующая дополнительной обработки, а именно: коагуляции, фильтрации и дезинфекции;
категория III: поверхностная вода, требующая обработки как в категории II, а также дополнительной обработки путем окисления (оксидизации) и адсорбции.
Точные данные по всем трем категориям на данный момент неизвестны. Тем не менее обзор качества воды в р. Лена показал, что необходима обработка воды, по крайней мере такая, какая предусмотрена в категории II (коагуляция, фильтрация и дезинфекция). На сегодняшний день вода проходит лишь обработку, предусмотренную категорией I.
Требования к качеству питьевой воды
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
Качество питьевой воды, подаваемой системой водоснабжения, должно соответствовать требованиям Санитарных правил СанПиН 2.1.4.1074-01 (в ред. постановления Главного государственного санитарного врача РФ от 07.04.2009 N 20, изменения N 2, утвержденного постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 25.02.2010 N 10, изменения N 3, утвержденного постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 28.06.2010 N 74).
Нормы качества питьевой воды при осуществлении финансируемых проектов должны соответствовать нормам Европейского Союза либо нормам Российской Федерации.
При выборе из двух систем норм и требований за основу будет приниматься система с самыми строгими нормами и требованиями к качеству питьевой воды. Нормативные документы, принимаемые для сравнения:
Директива Совета Европейского Союза (ЕС) N 98/83/EC относительно качества воды, предназначенной для потребления населением;
Санитарные нормы и правила РФ (СанПиН 2.1.4.1074-01).
В таблице приведен сравнительный анализ норм и требований к качеству питьевой воды в странах ЕС и в Российской Федерации. В Таблице не приводятся все существующие показатели, даны лишь те, которые имеют важное значение для этой программы и которые измеряются регулярно ведомственной химико-бактериологической лабораторией. Также в таблице 4.8 приведены данные Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ).
     Таблица 4.8 Сравнительный анализ норм и требований к качеству питьевой воды - ВОЗ, ЕС и РФ
     Таблица 4.8
     
     
     
     
Показатели 
Стандарты ВОЗ 
           1993 
Стандарты ЕС 1998 
Российская Федерация
Окисляемость 
     
5,0 мг/л
5,0 мг/л
Жесткость общая 
     
     
7 (10) мг - экв./л
Мутность 
     Не уточняется <1>
Не применяется
     1,5 мг/л
     
     Не уточняется <2>
Не применяется
     
Основные 
минеральные в-ва 
     
     
1 000 мг/л <3>
Цветность 
     
     
20 (35) <4> град.
Алюминий 
     0,2 мг/л
0,2 мг/л
0,5 мг/л
     
Не уточняется
0,5 мг/л
     
     
     0,01 мг/л
0,01 мг/л
     0,05 мг/л
     
     
     
     
     
Не уточняется <5>
0,2 мг/л
0,3 мг/л (1 мг/л) <6>
     
0,01 мг/л
0,01 мг/л
0,03 мг/л
Марганец 
0,5 мг/л
0,05 мг/л
0,1 мг/л
     
250 мг/л
250 мг/л
350 мг/л
     
1,5 мг/л
1,5 мг/л
     
Сульфаты 
500 мг/л
250 мг/л
500 мг/л
     
     
     
3,5 мг/л
     
50 мг/л <7>
     
     
     
     
0,50 мг/л
     
Хлороформ при
хлорировании воды
0,2 мг/л
0,1 мг/л
0,2 мг/л
Микробиологические колонии (группы)
бактерий при температуре 22 °С 
     
     
В основном, согласно требованиям ЕС и РФ, в воде не должны присутствовать
группы термотолерантных колиформных бактерий, общих колиформных бактерий,
сульфитредуцирующих бактерий или спор бактерий. В требованиях ВОЗ
микробиологические параметры не упоминаются. 
     ________________
<1> Желательно: менее 5 NTU

<2> Желательно: 6.5 - 8.5

<3> Может быть уменьшено до 1 500 мг/л Главным санитарным врачом республиканской санитарно-эпидемиологической службы в зависимости от вида обработки воды

<4> Может быть уменьшено до 35 главным санитарным врачом республиканской санитарно-эпидемиологической службы в зависимости от вида обработки воды

<5> Желательно: менее 0.3 мг/л Fe

<6> Предельно допустимая величина 1 мг/л Fe

<7> Суммарное содержание азота – 50 мг/л

Качество воды

Водоснабжение г. Якутска осуществляется из подруслового водозабора в местности Даркылах, что ниже черты города по течению реки Лена. Река Лена представляет собой типичную реку, находящуюся в низменности и имеющую высокое содержание осадка, особенно в период паводка. Еще одним аспектом качества воды, вызывающим тревогу, является постоянное присутствие в воде термотолерантных колиформных бактерий, что говорит об определенном фекальном заражении воды. Положительным моментом при этом является то, что не отмечается заражение воды вследствие осуществления промышленных сбросов, в частности, в воде не обнаружены пестициды или тяжелые (токсичные) металлы.
Мониторинг качества природной, питьевой, сточной воды производит ведомственная аккредитованная химико-бактериологическая лаборатория. Аттестат аккредитации NРОСС RU.0001.518585 выдан Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии со сроком действия до 5 августа 2016года.
Количество исследуемых проб воды в местах водозабора (река Лена, дрена) по микробиологическим, паразитологическим, органолептическим, обобщенным показателям по 12 проб в год. Количество исследуемых проб питьевой воды в водоузлах по микробиологическим, органолептическим показателям составляет 365 проб в год, остаточный хлор определяется ежечасно. Количество исследуемых проб питьевой воды в магистральной водопроводной сети по микробиологическим и органолептическим показателям составляет 270 проб в месяц, 3240 проб в год. Результаты анализов за 2010 – 2011 годы даны в приложениях.
Были сделаны следующие выводы по качеству питьевой воды, прошедшей обработку на водозаборе:
в паводковый период, а также в летнее время, когда уровень воды в реке Лена минимальный ухудшаются органолептические свойства воды (цветность, мутность). Цветность достигла 144 град. в мае 2010 года, 146 град .в июне 2011 г. При норме 20 градусов;
уровень окисляемости достиг 5,47 мг/л в июле 2010 года, 7,8 мг/л в июне 2011 года. При этом была превышена норма в 5 мг/л;
показатель хлороформа соответствовал российским нормам в течение 2011 года, кроме мая, июня, однако превышал нормы Европейского Союза (0.1 мг/л) в марте (0,11 мг/л), апреле (0,13 мг/л), мае (0,34 мг/л), июне (0,26 мг/л), июле (0,18 мг/л), августе (0,17 мг/л), сентябре (0,16 мг/л), октябре (0,14 мг/л) 2011 года;

показатель содержания железа превысил российские нормы (0,3 мг/л) в июне и июле 2010 года, а также в период с апреля по октябрь 2011 года. Нормы ЕС превышал (0,2 мг/л) в январе, марте, мае, июне, июле, августе, сентябре, октябре 2010 года, в период с февраля по ноябрь 2011 года;
бактериологические показатели были довольно неплохие. По норме превышение норматива не допускается в 95% пробах. В 2010 году процент нестандартных проб составил 0,86%. Из 4 764 исследованных проб не отвечала требованиям качества питьевой воды 41 проба. Результаты бактериологических и паразитологических анализов представлены в приложениях.
Высокий уровень загрязненности воды реки Лена термотолерантными колиморфными бактериями показывает высокую потребность в хлоре, как пока единственному виду дезинфицирующего средства, используемого ОАО "Водоканал". Это означает, что в воде формируется большое количество побочных продуктов дезинфекции (ППД). Об этом и свидетельствует высокий уровень содержания хлороформа, обнаруженный в обработанной воде. Следует учесть и еще один факт. Он заключается в том, что реакция хлорирования с остаточными органическими материалами будет продолжаться в сети водоснабжения. Это означает, что концентрация ППД (показатель - "Хлороформ") будет расти, а остатки хлора будут быстро снижаться, обеспечивая тем самым слабую остаточную защиту против микробиологического заражения воды.
Ниже приводится сравнение органолептических свойств воды реки Лена и воды, отобранной на водозаборе после простейшей механической обработки.
Диаграмма уровня цветности в пробах, взятых из реки и на водозаборе, показана на рисунке 1.
     Рис. 1. Диаграмма показателя цветности - река Лена и водозабор г. Якутска, 2011 год.
Диаграмма не приводится.
     Самые низкие показатели цветности зарегистрированы в период с января по апрель месяц, т.е. когда река находится в замерзшем состоянии. Разница в показателях проб, взятых в реке и на водозаборе, возникает вследствие эффекта окисляемости хлора, добавляемого в воду с целью дезинфекции. С июля по сентябрь зарегистрированы увеличения показателя цветности воды на водозаборе. Это объясняется тем, что в летний период уровень воды в реке минимально низкий. Вследствие образования эффекта вакуума увеличивается скорость фильтрующей воды и через фильтры попадают песок и другие органические вещества. В результате увеличиваются показатели цветности и мутности воды.

Диаграмма уровня мутности в пробах, взятых из реки и на водозаборе, показана на рисунке 2. Мутность - это показатель рассеивания света в воде, обусловленного присутствием беспримесных твердых веществ либо коллоидных веществ. Высокий уровень мутности влияет на эффективность и результативность дезинфекции. Так же, как и в случае с цветностью, существует определенный сезонный период повышения уровня мутности воды, связанный с прохождением паводка. В диаграмме видно явное отклонение показателей качества воды в июне месяце.
     Рис. 2. Диаграмма уровня мутности - река Лена и водозабор г. Якутска, 2004 год.
Диаграмма не приводится.
Таким образом, качество питьевой воды г. Якутска в существующем положении без надлежащей обработки главным образом зависит от природно-климатических, гидрологических изменений, происходящих на участке водопользования в течение года, а также фоновых концентраций веществ в реке Лена.
     Охват населения централизованным водоснабжением составляет 79%, централизованным водоотведением - 74,3%
Актуальной проблемой г. Якутска является обеспечение населения доброкачественной водой, отвечающей требованиям СанПиН "Вода питьевая".
Но в настоящее время в состоянии водоснабжения г. Якутска возникла критическая ситуация, которая является сдерживающим фактором в развитии промышленного, жилищного и социально-бытового строительства.

Население города 270,3 тыс. человек, что составляет около 30% населения республики. Данный факт придает проблеме государственное значение. Потребность города в питьевой воде в настоящее время составляет .......................