Водозабо́рные сооруже́ния (также известны как водозаборный узел – ВЗУ, или каптаж) – сооружения и устройства для забора воды из источника питания (реки, озера, водохранилища и др.) для целей гидроэнергетики, водоснабжения, ирригации и др. Водозаборные сооружения должны обеспечивать пропуск воды в водовод (канал, трубопровод, туннель и т. п.) в заданном количестве, надлежащего качества и в соответствии с графиком водопотребления.

В зависимости от условий и назначения они подразделяются на: вертикальные, горизонтальные и каптажи естественных выходов – источников. Вертикальные водозаборы сооружаются при наличии относительно глубокого залегания водоносных горизонтов как безнапорных, так и напорных вод. В конструктивном отношении вертикальные водозаборы делятся на буровые скважины и шахтные колодцы. Буровые скважины – наиболее универсальный и технически более совершенный тип водозаборов. Они обладают достаточно высокой производительностью и наиболее полно соответствуют санитарным требованиям. Шахтные колодцы могут закладываться в водоносных пластах со свободной поверхностью (грунтовые) и в напорных водоносных горизонтах (артезианские) до глубины 100 м.

Если водозаборные сооружения пересекают водоносный пласт на всю его мощность, они называются совершенными; в том случае, когда они заглубляются в водоносный горизонт лишь частично и не достигают водоупора, – несовершенными.

Шахтные колодцы сооружаются главным образом для удовлетворения небольших нужд водопотребителей. Для более полного захвата подземной воды применяются лучевые водозаборы – комбинация шахтного колодца с горизонтальными буровыми скважинами, заложенными в разные стороны водоносного пласта.

Горизонтальные водозаборы подразделяются на траншейные, галерейные (собственно галереи и штольни) и кяризы. Выбор типа горизонтального водозабора определяется глубиной залегания подземных вод и характером водопотребления.

Для постоянного водоснабжения относительно крупных водопотребителей применяются водосборные галереи и штольни, сооружаемые при значительной глубине залегания водоносных горизонтов. Траншейные сооружения используются для сравнительно небольшого водопотребления при малой глубине залегания подземных вод. Кяризы (перс., буквально – подземный оросительный канал) – примитивно устроенные водозаборные сооружения, применяются для сельскохозяйственного водоснабжения и орошения небольших земельных участков в полупустынных районах с невыдержанным залеганием водоносных горизонтов.

Водозаборные сооружения гидроэлектростанций (называемые часто водоприёмниками) устраиваются преимущественно на реках, входят в состав гидроузла и подразделяются на два основных типа: низконапорные и глубинные. Низконапорные водозаборные сооружения возводятся на горных реках и забирают воду из бьефов, подпертых плотинами сравнительно небольшой высоты (6–10 м).

При больших колебаниях уровня воды в водохранилище применяются глубинные водозаборные сооружения, которые в зависимости от природных условий района и компоновки элементов гидроузла могут быть плотинного, берегового или башенного типа. Башенное водозаборное сооружение представляет собой отдельно стоящую башню, в верхнем бьефе имеющую обычно несколько водозаборных отверстий на разной высоте и соединённую с берегом (гребнем плотины).

По характеристикам источника водозаборы разделяют на подземные и поверхностные. Поверхностные источники водоснабжения отличаются высокой производительностью, но требуют постоянного надзора за соблюдением санитарно-технического состояния территории поверхностного источника – озера, реки и т.д.

По типу источника поверхностные водозаборные сооружения систем водоснабжения (водоприёмники) подразделяются на речные, водохранилищные, озёрные и морские.

Из речных водозаборных сооружений наиболее распространены: береговые, русловые, плавучие, ковшовые. Кроме того, они могут быть совмещены с насосными станциями первого подъёма или установлены отдельно от них.

Береговое водозаборное сооружение, применяемое при относительно крутых берегах реки, представляет собой бетонный или железобетонный колодец большого диаметра, вынесенный передней стенкой в реку. Вода поступает в него через отверстия, защищённые решетками, а затем проходит через сетки, осуществляющие грубую механическую очистку воды.

Русловые водозаборные сооружения применяются обычно при пологом береге, имеют оголовок, вынесенный в русло реки. Из оголовка вода подается по самотёчным трубам к береговому колодцу. Такой колодец часто совмещен с насосной станцией первого подъёма.

Плавучие водозаборные сооружения – это понтон или баржа, на которых устанавливаются насосы, забирающие воду непосредственно из реки. На берег вода подается по трубам с подвижными стыками, уложенным на соединительном мостике.

При работе ковшовых водозаборных сооружений вода поступает из реки сначала в расположенный у берега ковш (искусственный залив), в конце которого размещается собственно водозаборное сооружение. Ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми помехами – шугой и глубинным льдом.

Подземные источники водоснабжения, как правило, отличаются более стабильными характеристиками качества воды и относительной защищённостью от загрязнения с поверхности.

Подземные источники водоснабжения подразделяются на:

  • водозаборные скважины (чаще употребляется термин артезианская скважина) для добычи артезианской воды;
  • шахтные колодцы для добычи по большей части грунтовых вод;
  • горизонтальные водозаборы;
  • комбинированные водозаборы;
  • лучевые водозаборы для более полного захвата подземной воды; представляют собой комбинацию шахтного колодца с горизонтальными буровыми скважинами, заложенными в разные стороны водоносного пласта;
  • каптажи родников;
  • кяризы.

Ирригационные водозаборные сооружения бывают бесплотинные и плотинные. Бесплотинное водозаборное сооружение представляет собой искусственное русло (канал), отходящее от реки под некоторым углом и забирающее часть расхода водотока. Для ограничения возможности попадания донных наносов в оросительный канал водозаборные сооружения располагают на вогнутом берегу реки, благодаря чему поверхностные струи, менее насыщенные наносами, направляются в водозабор, а донные – отклоняют наносы в русло реки. При неустойчивом русле реки и значительных скоростях течения для обеспечения забора необходимого количества воды в головной части бесплотинного водозаборного сооружения устраивается шпорный водозабор (шпора), выполняемый обычно из местных материалов (камень, хворост).

В конструктивном отношении плотинные водозаборные сооружения для целей ирригации аналогичны водозаборам, применяемым в гидроэнергетике.

По основному материалу водозаборные сооружения чаще всего бывают бетонными и железобетонными. Для глубинных водозаборных сооружений применяют также стальные трубы и облицовки. В последние годы используют сборно-монолитные конструкции.

Ю.В. Богатырёва, А.А. Беляков