Диссертация тақырыбы: «Су шаруашылық мақсатта Алматы қаласының жаңбыр суларын есепке алу және бағалау» 7M05206 «Гидрология»

МАГИСТРЛІК ДИССЕРТАЦИЯ

7M05206 – «Гидрология»

(қолы)
Ғылыми жетекші: РhD докторы _____________________ Нарбаева К.Т

(қолы)

Қорғауға жіберілді:

Кафедра меңгерушісі _________________________________ Полякова С.Е

____________ (қолы және мөрі)

Нормобақылаушы ____________________________________ Пшенчинова А.С

____________ (қолы)


Алматы, 2021 ж.

Түйіндеме

Диссертациялық жұмыс кіріспеден, 4 бөлімнен және қoрытындыдан құралған. Берілген жұмыстың көлемі 60 беттен, 12 суреттен, 9 кестеден, 14 пайдаланылған әдебиеттен тұрады.
ТҮЙІН СӨЗДЕР: ЖАУЫН – ШАШЫН СУЫ, СУ ӘКЕТУ ЖҮЙЕСІ, ЖАУЫН – ШАШЫН ҰЗАҚТЫҒЫ, ҚАРҚЫНЫ ЖӘНЕ ҚАЙТАЛАНУЫ, ЖАҢБЫР СУЫН ТАЗАЛАУ, СУҒАРУ ЖҮЙЕСІ.
Зерттеу нысаны –Алматы қаласы Алмалы ауданы.
Мақсаты: Су шаруашылық мақсатта Алматы қаласының жаңбыр суларын есепке алу және бағалау
Пән: Жаңбыр суларын есепке алу және бағалау.
Диссертациялық жұмыс тақырыбы - Су шаруашылық мақсатта Алматы қаласының жаңбыр суларын есепке алу және бағалау тақырыбында орындалды.
Нәтижелері:

• 
  ауданының жаңбыр суын әкететін жабық жаңбыр жүйесі жобаланды
  
• 
  жаңбыр суын әкететін құбырлардың өлшемін анықтау үшін жүйелерге түсетін жаңбыр суының есепті шығыны анықталды;
  
• 
  жаңбыр суының көлемін, ұзақтығын, қарқынын және қайталану мәндері анықталып. Жаңбыр суын тазалау әдістері ұсынылды;
  
• 
  жаңбыр суының гидравликалық есептеу нәтижесіне сүйене отырып жаңбыр коллекторының бойлық профилі тұрғызылды;
  
• 
  тазаланған жаңбыр суын пайдалану нысандары анықталды;
  
• 
  жасыл желектерін суғару үшін “RAIN BIRD” компаниясының су шашыратқыштары таңдалып қуантарлық нәтиже көрсетті;
  
• 
  сарқынды жаңбыр суын су шаруашылық мақсатта пайдалану арқылы таза суды үнемдеуге жол ашылды.
  

Реферат

• 
  спроектирована закрытая дождевая система отвода дождевой воды
  
• 
  определен расчетный расход дождевой воды, поступающей в системы для определения размеров трубопроводов, отводящих дождевую воду;
  
• 
  определяется объем, продолжительность, темп и значения повторяемости дождевой воды. Предложены методы очистки дождевой воды;
  
• 
  на основании результатов гидравлического расчета дождевой воды построен продольный профиль дождевого коллектора;
  
• 
  определены формы использования очищенной дождевой воды;
  
• 
  для полива зеленых насаждений были выбраны брызговики от компании “RAIN BIRD•, которые показали впечатляющий результат;
  
• 
  экономия чистой воды за счет использования сточных дождевых вод в хозяйственных целях.
  

The dissertation work includes introduction, 4 chapters and a conclusion. The diploma work is consist from 60 pages, 12 figures, 9 tables and 14 literatures sources.

KEYWORDS: WATER DISCHARGE, RIVER RUNOFF, THE CORRELATION, COEFFICIENTS OF VARIATION AND ASYMMETRY, DIFFERENTIAL AND INTEGRAL CURVES, DISTRIBUTION CURVES AND WATER RESOURCES.
Field of study – Almaly district of Almaty.

Purpose: accounting and assessment of rainwater in Almaty for water management purposes

• 
  A closed rainwater drainage system has been designed
  
• 
  the estimated flow rate of rainwater entering the systems to determine the size of the rainwater discharge pipelines has been determined;
  
• 
  the volume, duration, rate, and repeatability values of rainwater are determined. Methods of rainwater purification are proposed;
  
• 
  based on the results of the hydraulic calculation of rainwater, the longitudinal profile of the rain collector is constructed;
  
• 
  the forms of use of treated rainwater are defined;
  
• 
  for irrigation of green spaces, mudguards from the company “RAIN BIRD " were selected, which showed an impressive result;
  
• 
  saving clean water through the use of waste rainwater for economic purposes.
  

МАЗМҰНЫ

Кіріспе

Жауын – шашын суың тазалаудың екі әдісі бар:

а)Жауын – шашын суын жинамас бұрын , жауын – шашын торабын да су тазартқыш ғимараттарың салу.

б)Жауын – шашын суың орталық тазалау ғимаратында тазалау.

Жұмыстың мақсаты: Таза су қорың үнемдеп сақтау үшін амалдар қолдану. Соның бірі жаңбыр суын әр түрлі мақсатта пайдалану үшін жинау және тазалау. Алматы қаласы Алмалы ауданының жауын – шашын суын әкетіп, тазалау және тиімді пайдалану жолдарын қарастыру. Тазаланған жаңбыр суымен Алматы қаласының Алмалы ауданындағы көшелерін суландыру және аудандағы объектлердің жасыл желектерімен көшеттерін суғару.

Жасыл алқаптарды суғару жүйесін жобалау – инженерлік ізденістердің басты мәселелерінің бірі, сонымен қатар жобалаушыдан мұқият назарды талап ететін жұмыс болып табылады. Жасыл желектерді суғару судың айтарлықтай көп мөлшерін қажет етеді. Сондықтан жасыл желектерді суғару үшін, қаланың таза су жүйесінен су алмағаны дұрыс, себебі судың қоры жылдан жылға азайып бара жатыр. Ал жасыл алқаптарды осындай жаңбыр суын алып, белгілі механикалық деңгейге тазартып қолданғаны табиғи және экономикалық жағынан тиімді болып келеді.

1Технологиялық бөлім

Алматы қаласы Қазақстан Республикасының ең улкен әрі халық саны тығыз орналасқан ірі мегаполисі. Ол Тянь-Шань тау жүйесінің оңтүстік – шығыс бөлігінде 670-970 м биіктікте, Үлкен және Кіші Алматы өзендерінің бойында орналасқан. Қала картасында көптеген табиғи жолақтар бар. Бұл оңтүстік шекарадағы мұздықтар, солтүстік шекарадағы шөлейт шөлдер және Іле Алатауының альпілік эшелондарының рельефі болып табылады. Қаланың солтүстігінде жергілікті жердің біркелкі орналаспауы байқалады, далабелдеуі Үлкен және Кіші Алматы, Есентай (Весновка), Ремизовка өзендері бойымен өтеді.Қаланың геологиялық орналасуына Іле Алатауы тікелей байланысты және қаланың табиғи жағдайына тығыз әсер етеды. Қала Іле Алатауының солтүстік беткейінде шоғырланған, таудың ең биік шыңы шамамен теңіз деңгейінен 5000 метр, таудың 650 – 1100 метр жоғары Кіші Алматы және Үлкен Алматы өзендері аңғарларында орналасқан. Қаланың солтүстік жер бедері онтүстігіне қарағанда 255 метрге төмен жатыр, ал шығыс бөлігі 400 метрге жоғары орналасқан.

Қаланың жалпы ауданы 682,5 км2. Тұрғындар саны жылдан – жылға өсуде, қазіргі уақытта тұрғындар саны 2 миллионандай. Егерде қазіргі өсу қарқынын сақтап отырса, 2030 жылға қарайта халық саны 3 миллионға жетуі мүмкін деген болжамдар бар.

Алматы климаты континентальды жазы ұзақ құрғақшылық, қысы тұрақсыз, тауға жақын орналасқандықтан жауын-шашынның көп болуымен және тәуліктік температураның күрт ауытқуымен сипатталады.

1.Жылдық жауын-шашын мөлшері 526 мм.

2.Орташа жазғы температура (плюс) 20°С, максимум (плюс) 42°C дейін, қыста 5°С, минимум (минус) 38°C.

Көктемгі-жазғы және күзгі ылғалдылық кезеңдері мол жауын-шашын түсуімен ерекшеленеді. Алматы қаласының қазгидромед мәліметтері бойынша:

Қыс мезгілінде орташа температурасы 7 – 8°С қыстағы ең суық температура қаңтар айында тіркелді. Ал жазы ыстық қуанды, жаз мезгіліндегі орташа температура 24 – 27 °С. Жаздағы ең ыстық температура-шілде мен тамыз айларында байқалады. Ыстық күннің температурасы 30°С – 36 күн болады. Қатты аяз 67 күн болады, желтоқсанмен ақпан айларында. Жылдың жылы мезгілінде 600-650 мм жауын-шашын түседі.

Алматы қаласының ауа-райының орташа жылдық мәні 1- кестеде көрсетілген.

1-кесте

Алматы қаласының ауа-райының орташа жылдық мәні

Ай	Абсолют. минимум	Орташа минимум	Орташа	Орташа максимум	Абсолют. максимум
қаңтар	-30.1 (1969)	-8.4	-4.7	0.6	16.8 (1940)
ақпан	-37.7 (1951)	-6.9	-3.0	2.2	21.9 (2016)
наурыз	-24.8 (1920)	-1.1	3.4	8.6	29.8 (2018)
сәуір	-10.9 (2003)	5.9	11.4	17.3	33.2 (1946)
мамыр	-7.0 (1931)	11.0	16.6	22.4	35.8 (2014)
маусым	2.0 (1927)	15.8	21.6	27.5	39.3 (1977)
шілде	7.3 (1926)	18.0	23.9	30.0	41.7 (1997)
тамыз	4.7 (1978)	16.8	22.9	29.4	40.5 (1944)
қыркүйек	-3.0 (1969)	11.5	17.6	24.2	38.1 (1998)
қазан	-11.9 (1987)	4.6	9.9	16.3	31.4 (2015)
қараша	-34.1 (1952)	-1.3	2.7	8.2	26.5 (2017)
желтоқсан	-31.8 (1952)	-6.4	-2.8	2.3	19.2 (1989)
жылдық	-37.7 (1951)	5.0	10.0	15.8	41.7 (1997)

Гидрографиясына тоқтала кетсек, Іле алатауынан бастау алатын Кіші және Үлкен Алматы, Қарғалы, Ақсай тау типті өзендер бойында орналасқан. Алматы арқылы ағып өтетін кіші өзендеріне – Жарбұлақ, Беделбай( Казачка), Ремизовка, Тереңқара және т.б өзендер жатады. Ал жазықтық типтес кіші өзендер – Сұлтан – Қарасу, Тінсай (Прямуха), Ашыбұлақ және тағы басқа өзендер қала аумағында ағып өтеді. Өзендерден басқа қала шегінде жасанды су қоймалары орналасқан, олар: Үлкен Алматы каналы , Сайран жасанды су қоймасы, Әуежай көлі, Первомай көлі, Орталық мәдениет және демалыс паркіндегі көлдермен тоғаңдар және су айдындары орналасқан[1].

Суғаруға берілген ауданның климаттық жағдайы ҚР ҚН 2.04-01-2010 “Құрылыс климаталогиясына” негізделген. Бұл құрылыс нормаларына сүйенсек суғарылатын жер III климаттық ауданда орналасқан .

Тәулік ішінде ең суық кезіндегі ауа температурасы:минус 28 град.;

Бескүндіктегі ең суық ауа температурасы: минус 25 град.;

Жылы периодтағы ауа температурасы: плюс 28 град.;

Ең жылы айдың орташа максималды жылы ауа температурасы минус 29.7 град.

Абсалютті минималды ауа температурасы: минус 43 град.;

Жылы периодтағы абсалютті максималды ауа температурасы: плюс 43 град.

Ең жылы айдың орташа тәуліктік ауа температурасының амплитудасы: 12.1 град.

Орташа тәуліктік температура 0 градустан төмен болу ұзақтығы. 111 тәулік құрайды.

Бұл период орташа температурасы: минус 4.6 град.

Орташа айлық салыстырмалы ылғалдылық:

Ең суық айда минус 75%.

Ең жылы айда минус 45%.

Қар жүктемесі минус 0.70 кПа;

Мұздың қалыңдығы минус 10 мм – ден кем емес.

Нормалы жердің қату тереңдігі:

0.93 м – сазды топырақ үшін.

Қардың жоқ жерінде мұздатудың максималды тереңдігі – 170 см.

1.2 Оpнaлaсқaн жеpі

Жобаланған нысан – Алмалы ауданы Алматы қаласының орталық бөлігінде орналасқан. Алмалы ауданы 1936 жылы құрылды. 1995 жылдың 12 желтоқсанында Совет ауданы Алмалы ауданы болып өзгертілді. Аудан Алматы қаласының 3% алады, сонымен қатар оның ауданы 18.4 км2 болып келеді.Бұған қарамастан ауданда 216 мың тұрғыны бар,яғни бұл Алматы қаласының 14%. Алмалы ауданы қаланың дәл орталығында орналасқан. Бұл аудан ұзақ жылдар бойы қаланың әкімшілік орталығы, сондай–ақ мәдени және қоғамдық өмірдің орталығы болды. Қазіргі санақ мәліметтері бойынша, Алмалы ауданында 449 өнеркәсіптік кәсіпорын және 624 сауда орны бар. Ауданда 20 жоғарғы оқу орны, 29 мектеп, 21 мемлекеттік және 8 жекеменшік балабақша, 29 Денсаулық сақтау мекемесі, 5 мұражай, 8 кітапхана, 2 кинотеатр және 5 театр жұмыс істейді[1].

Жұмыс барысында аумақтың заманауи жағдайы бойынша, жаңбыр коллекторларын салу, жаңбыр су қоймаларының құрылысын салу кезінде аумақтың ағымдағы жағдайына байланысты бастапқы материалдар жиналып зерттеу жүргізілді.

Алматы қаласы дамушы қалалардың бірі, сондықтан да бұл қаланың жасыл алқаптарын суғаруда өте маңызды мәселелерінің бірі болып келеді. Алмалы ауданында жасыл алқаптар көптеп орналасқан.

Ауданның ішіндегі автокөлік жолдарының жалпы ұзындығы 200 км болып келеді. Ауданда 3 саябақ және 10-ға жуық гүлзарлар бар. Сонымен қатар көшелердің бойында гүлдер мен газон егілген. Мысалы Абая даңғылының бойында жолдың ортасында газон мен ағаштар отырғызылған. Бұл жасыл алқыптарды суғаруға арнайы автокөліктер қатысады.

Ауданның жоғарғы жағы тау етегіне ұштасып жататын жазық өңір негізінде борпылдақ жыныстардан және малтатасты-дөңбасты шөгінділерден түзелген. Оның беті сары, борпылдақ топырақ қабатынан, құмды-саздан тұрады. Таудан түсетін жер асты және жер үсті ағындарының сүзілуінің арқасында жер асты суларының мол қоры жинақталған[2].

1.2.1 Аумақты инженерлік дайындау шарттары

Алматы қаласының Алмалы ауданындағы жасыл аймақтарындағы суғару су құбыры жүйесінің құрылысы учаскелерінің геологиялық-литологиялық құрылысына қазіргі заманғы-төрттік жастағы үйінді топырақпен жабылатын саздақтар ұсынылған жоғарғы фертверттік жастағы аллювиальді-пролювиальді шөгінділер қатысады.

1.5 м тереңдікке дейінгі көлік жол айрықтарында суару су құбыры жүйесін құру учаскелерінде литологиялық тілік бір-бірімен сипатталады және мынадай түрде (жоғарыдан төмен қарай):

-Үйілген топырақ (саздақ, асфальт, қиыршық тас,қиыршық тас, құм)

-Ашылған қуат 0.40-0.60м;

Саздақ сары-сұр түсті, қатты консистенциялы, ұсақ құм қабатымен, отырғызылмайтын'

Ашылған қуаты 0.9 – 1.1м;

Жер асты сулары 1.5 м тереңдікке дейін ашылмаған.

1.2.2 Алмалы ауданының сейсмикалық көрсеткіштері

ҚР ҚН сәйкес Алмалы ауданы бойынша көлік айрықтарының жасыл аймақтарында суғару жүйесін орнату бойынша жұмыстар ауданының сейсмикалығы 2.03-30-2006 "сейсмикалық аудандарда құрылыс салу" және Қазақстан Республикасының жалпы сейсмикалық аудандастыру картасында 9 және одан да көп баллды құрайды [3].

Суару су құбыры жүйесін құру бойынша жұмыстар учаскелерінің сейсмикалығы 10 баллды құрайды.

Топырақтың сейсмикалық қасиеттері бойынша санаты - II

Суару тұтынушылардың негізгі массасымен желіден су алудың ең аз сағаттарында, тәулігіне бір рет, таңертең ерте немесе кеш кешке, күн сайын 1 м2 – ге 4 литр есебінен жүзеге асырылады. Одан әрі барлық объект бойынша судың тәуліктік шығынының есебі келтірілген.

1.3Қазақстандағы сарқынды суын тазартудағы қазіргі жағдайы

Қазақстанда 14 облыс және 3 республикалық маңызды қала, 39 облыстық және 45 аудандық маңызды қалалар, 7128 ауыл бар. Қазіргі және келешек тұрғындарының болшағы үшін қоршаған ортаны жақсарту, таза ауа суды қорғау, жерді тиімді пайдалану тағы басқа да адам өміріне қажетті табиғи қорларды қорғаудың бүгінгі күнде маңызы зор. Сонда да көптеген елді мекендерде сарқынды суды әкету шараларына толық көңіл бөлініп жатқан жоқ, олардағы тазарту ғимараттары тиімді тазарту мүмкіншілігін қамтамасыз ете алмайды немесе кейбір елді мекендерде сарқынды су тазартылмай суаттарға тасталынып жатыр.

Қазақстандағы республикалық маңызы бар қалаларының бірі Алматы қаласының сарқынды суды тазарту жағдайына тоқталсақ.

Алматы қаласындағы тұрғындар саны соңғы мағлұматтар бойынша 1854,6 мың адам. Алматы қаласы, сонымен қоса бірнеше Алматы облысының елді мекендерінің сарқынды сулары Алматы қаласы аэрация бекетіне, яғни сарқынды суды тазарту ғимараттарына тасталынады.

Тазарту бекетінің өнімділігі 640 мың м3/тәул. Тазарту бекеті механикалық тазарту ғимараттарынан (пайдалануға 1970 жылы берілген), биологиялық тазарту ғимараттарынан (пайдалануға 1980 жылы берілген), ұзындығы 45 км болатын тазарған сарқынды суды Сорбұлақ су қоймасына тастауға арналған каналдан және Іле өзеніне тастауға арналған каналдан тұрады.

Механикалық тазарту ғимараттарына кереге, құмұстағыш және бірінші сатылы тұндырғыштар кіреді. Керегенің саңылауларының ені 16-18мм.

Кереге ұсталатын қоқыстар тартпаға механикаланған тырнауыштар арқылы алынады, содан кейін және су көліктер арқылы жинағыш тоғанға арман қарай жою орнына жіберіледі.

Сарқынды суды тазарту бекетінде көлденең түзусызықты қозғалысты 5 құм ұстағыш орнатылған. Құм ұстағыштардың ені 6 м, ұзындығы 20 м, сонымен қатар құм ұстағыштар ұсталған құмды жинағышқа жеткізуге арналған гидроэлеватормен және гидрожуғышпен жабдықталған. Сонымен бірге Алматы қаласы аэрация бекетінде үш топқа біріктірілген әрбір топ радиальды тұндырғыштан тұратын бірінші сатылы тұндырғыштар қарастырылған. Тұндырғыштардың диаметрі 40м, гидравликалық тереңдігі 4м. Тұндырғыштаран шыққан тұнбаның орташа ылғалдылығы 98%, ол ортадан тепкіш сорғыштар арқылы әкетілед.

Мысалы Алматы қаласының ластанған суы 1979 жылға дейін тек қана механикалық қондырғыларда тазартылған. Бұл қондырғылар сарқынды суды толық тазарта алмаған. 1980 жылдан бастап қалада толық биологиялық тазарту бекеті жұмыс істей бастада. Оның өнімділігі 560 мың м3/тәулікке тең болды.

Атмосфералық су өнеркәсіп маңында жуылған заттармен ластануы мүмкін. Бұндай жағдайда өндірстік лас сулар жуылуы керек. Қазіргі уақытта қалаларда кейбір өндірістік кәсіпорындардағы сарқынды сулар қалалық тұрмыстық канализациялық тораптарға келіп түседі, сондықтан да қалада кәдімгі аралас сулар болады. Кейбір қалаларда қыс мезгілінде көшелерді қардан тазалау кезінде канализациялық торап қолданылады. Бұндай жағдайда қалдық заттар саны өсуі мүмкін[3].

1.4 Су әкету жүйелері

Суды әкету жүйелері ластанған судың үш категориясын бірге немесе бөлек ағызуына байланысты жіктеледі.

Суды әкету жүйелерінің жалпы ағызатын, бөлек ағызатын, жартылай бөлінген және қиыстырылған түрлері болады.

Жалпы ағызатын жүйеде ластанған судың барлық түрін (тұрмыстық, өндірістік және жауын-шашын суын) бірге бір құбырмен әкетеді.

Бұл жүйенің ерекшелігі лас су қоспасының бір бөлігін суатқа жіберетін нөсер өткізгіш болады. Суатқа тасталынатын лас су шығыны өзен суының шығынына және оның өзін-өзі тазалау қабілетіне байланысты. Жеке нөсер өткізгіштен лас судың тасталу көлемі оның орналасу орнына байланысты. Коллектор соңында немесе сорғыштар бекетінің алдында орналасқан нөсер өткізгіштер арқылы үлкен көлемде лас су тасталынады, ал коллектор басында орналасқан нөсер өткізгіштен аз көлемде су тасталады.

Бөлек ағызатын жүйе екі түрге бөлінеді: толық бөлінген және толық бөлінбеген жүйе.

Толық бөлінген жүйеде екі немесе бірнеше су әкету торабы болады. Олардың әр қайсысы лас судың жеке түріне арналады Соңғы жылдары суаттарды ластанудан қорғау талаптары өсті. Бұл талаптарға сәйкес Жауын-шашын суларын, еріген қар суларын және жолдарды жуғанда пайда болған лас суларды тазаламай суаттарға тастауға болмайды.

Толық бөлінбеген жүйеде бір ғана (тұрмыстық және өндірістік лас суды әкетуге арналған) су әкету торабы болады. Бұл торап тұрмыстық–өндірістік деп аталады. Жауын-шашын суын суатқа әкету үшін ашық науалар, жолдардың кюветтері қолданылады.

Жартылай бөлінген жүйеде кем дегенде екі су әкету торабы болады: тұрмыстық-өндірістік және жауын-шашын суын әкетуге арналған тораптар. Осы тораптардың қиылысқан жерлерінде бөлу камераларын орналастырады. Жаңбырдың бас кезінде жаңбыр суының шығыны аз мөлшерде болғанда камера бұл суды негізгі коллекторға, яғни тұрмыстық-өндірістік торапқа жібереді. Осыған байланысты жаңбырдың бас кезінде пайда болатын өте лас бөлігі түгелдей тазартуға әкетіледі. Жауын-шашын торабында нөсер кезінде пайда болатын көп ластанбаған су тазартылмай-ақ суатқа жіберіле береді, ал тұрмыстық-өндірістік торапқа жаңбыр суының ең астыңғы ағыс қабаты (ең лас бөлігі) түседі[3-4].

Сарқынды суды әкету жүйелерінің сұлбалары 1 – суретте келтірілген.