Контрольные вопросы

1. Основное оборудование трубчатых колодцев.

2. Водоподъемное оборудование – горизонтальные и вертикальные погружные насосы, сифонный сбор воды.

3. Павильоны и колодцы над скважинами. Конструкции, область применения.

4. Подбор насосов для скважин.

30. Горизонтальные водозаборы

Горизонтальные водозаборы представляют собой дренажи или водосборные галереи, проложенные горизонтально в пределах водоносного пласта, как правило, перпендикулярно направлению потока подземных вод. Они устраиваются в безнапорных водоносных пластах при мощности до восьми метров, преимущественно вблизи рек, озёр и водохранилищ. При необходимости использования водоносных горизонтов, залегающих на большой глубине, с соответствующим обоснованием возможно применение горизонтальных водозаборов бестраншейного типа и, в частности, водосборных штолен. В скальных породах горизонтальные водосборы в виде штолен могут применяться при любой глубине залегания подземных вод.

Вобщем случае горизонтальный водосбор (рис. 30.1) включает:

1 - водозахватное устройство, с помощью которого происходит отбор воды из водоносного пласта;

2 – водоотводящую (коллекторную часть) – служит для отвода воды в водосборный колодец. Конструктивно она является продолжением водоприёмной части водозабора, но выполняется глухой (водонепроницаемой);

3 – водосборный колодец (камера). Обычно в камере размещаются насосы для перекачки воды на очистные сооружения;

4 - смотровые и вентиляционные колодцы.

Горизонтальные водозаборы отличаются от вертикальных (скважин и шахтных колодцев) не только характером размещения в водоносном пласте и конструкцией, но и тем, что отбор воды из пласта осуществляется ими без водоподъёмных устройств путём отвода воды в водосборную камеру самотёком. Это является их существенным преимуществом, благодаря которому эксплуатационные расходы существенно уменьшаются.

В зависимости от гидрологических и инженерных условий могут применяться следующие виды водозахватных устройств:

каменно-щебёночный водозабор;

трубчатый водозабор;

водосборная галерея;

водосборная штольня;

• комбинированный горизонтальный водозабор со скважинами.

Каменно щебёночный водозабор используется для захвата подземных вод, залегающих на глубине 3-4 м. Его применяют для водоснабжения мелких, в основном сельскохозяйственных, потребителей, а так же для временного водоснабжения строящихся объектов.

Водозабор строится в виде открытой траншейной выработки (рис. 30.2) с экскавацией и удалением грунта. По дну траншеи укладывается бетонная подготовка1, которая имеет уклон 0,01-0,05 к водоприёмной камере. Вдоль траншеи на бетонной подготовке устраивается каменно-щебёночная призма 2 из крупного гравия или щебня. Высота призмы 0.3-0.4 мощности вскрытого водоносного пласта. Вокруг призмы устраивается обратный фильтр из двух слоёв. Первый слой 3 - гравий средней крупности; второй слой 4 - обсыпка из крупного песка. Сверху фильтр закрывается водонепроницаемым экраном 5 из уплотнённой глины. После этого траншея засыпается ранее вынутым грунтом 6.

Трубчатый горизонтальный водозабор используется для захвата подземных вод, залегающих на глубине 5-8 м. Его применяют для водоснабжения мелких и средних коммунальных и сельскохозяйственных потребителей второй и третьей категории надёжности.

Водозабор строится в виде траншеи (рис. 30.3), вдоль которой по дну укладывается водоприёмная труба1, которая может быть керамической, асбестоцементной, железобетонной или пластмассовой. В керамические трубы вода поступает через зазоры в стыках (раструбах), которые не заделывают. В остальных трубах для приёма воды в верхней и боковой части проделывают отверстия. Минимальный диаметр трубы 150 мм. Она укладывается с уклоном 0,007-0,001 (меньший уклон для труб большого диаметра) в сторону водосборной камеры.

Вокруг трубы устраивается обратный фильтр из нескольких слоёв. Обычно это слой гравия средней крупности 2 и слой крупного песка 3. Обратный фильтр предотвращает проникновение частиц водоносной породы в трубу. Сверху фильтр закрывается водонепроницаемым экраном 4 из уплотнённой глины. После чего траншея засыпается ранее вынутым грунтом 5.

Водосборные галереи используются для захвата подземных вод в любых гидрологических условиях. Их применяют для водоснабжения крупных потребителей первой и второй категории надёжности. При глубине залегания подземных вод на глубине не более 8 метров галереи устанавливают в траншеи. При большей глубине применяется тоннельный способ проходки.

Галерея (рис. 30.4) выполняется из сборных железобетонных элементов овальной либо прямоугольной формы. Они могут выть полупроходными высотой 1,2-1,7 м и проходными - высотой 1,8-2,2 м. Ширина галереи 0,8-1 м.

Звенья галереи устанавливаются на песчано-гравийную подготовку 2, а вокруг них в пределах водоносного горизонта устраивается обратный песчано-гравийный фильтр 3. Приём воды осуществляется через отверстия 4 в стенках и дне галереи, которые заделываются пористым бетоном.

В нижней части галереи устраивается лотковая часть 5 глубиной до 0,5 м, обеспечивающая отвод воды к сборной камере. Для прохода персонала предусматривается мостик или полка 6. Доступ в галерею и вентиляция производится через смотровые колодцы 7.

Водосборные штольни используются для захвата подземных вод с глубины более 8 метров в благоприятных гидрологических условиях. Обычно водоносные горизонты, в которых устраиваются штольни, располагаются в крутых склонах речных долин или складываются из трещиноватых скальных пород. Их применяют для водоснабжения крупных потребителей первой и второй категории надёжности.

Конструкция штольни 1 (рис. 30.5) аналогична конструкции водосборной галереи. Приём воды производится через отверстия 2 в стенках. Отверстия заделываются пористым бетоном. В устойчивых скальных трещиноватых породах устройство штольни может осуществляться без обделки стенок. Для увеличения притока воды в штольню бурятся шурфы или скважины с фильтрами 3.

Комбинированный горизонтальный водозабор со скважинами используются для захвата подземных вод из двух пластовых гидрологических систем. Горизонтальные водосборные трубы 1 (рис. 30.6) располагают в верхнем безнапорном водоносном пласте, а для забора воды из нижнего напорного пласта используют скважины 2. При этом горизонтальная дрена по отношению к скважинам является сборным и водоотводным коллектором. Устья скважин целесообразно совмещать со смотровыми колодцами 3 и оборудовать задвижками 4.

Смотровые колодцы устраиваются для наблюдения за работой горизонтальных водозаборов их вентиляции и ремонта. Колодцы устанавливаются на прямых участках, в местах поворота и в местах изменения уклона водозабора. Расстояние между смотровыми колодцами на прямых участках принимается:

50 м для трубчатых водозаборов диаметром от 150 до 500 мм;

75 м для трубчатых водозаборов диаметром более 500 мм;

100 - 150 м для галерейных водозаборов.

Смотровые колодцы изготавливаются из сборных железобетонных колец диаметром 0,75-1,5 м. Верх колодцев должен возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,25 м. Вокруг колодца должна быть сделана водонепроницаемая отмостка шириной и глубиной не менее одного метра. Колодцы закрываются крышками. Для вентиляции водозабора в колодцы устанавливают вентиляционные трубы, которые должны возвышаться на 2,5-3 м над поверхностью земли. Верхний конец трубы должен заканчиваться колпаком с сеткой для предохранения от попадания в водозабор загрязнений. Трубы и галереи сопрягаются в пределах колодца при помощи бетонного лотка в дне.

Водосборные колодцы в зависимости от условий залегания водоносного пласта могут располагаться в конце горизонтального водозабора или в его срединной части. В отдельных случаях в нём может собираться вода из двух и более ветвей горизонтального водосбора.

Размеры водосборного колодца определяются из условий обеспечения нормального режима работы насосной установки, требующей определённой ёмкости колодца, а так же размещения в нём оборудования и устройств для наблюдения за количеством и качеством воды. Водосборные колодцы крупных водозаборов секционируют по числу ветвей водозабора. Насосные станции горизонтальных водозаборов в зависимости от их производительности и типа насосного оборудования могут совмещаться с водосборным колодцем или сооружаться отдельно.

Дебит дрены, схема которого приведена на рис. 30.6 составит:

, м³/сут,

где - коэффициент фильтрации, м/сут;

- длина дрены, м;

- напор воды в пласте, м;

- наполнение трубы, м;

- радиус влияния дрены, м.