3.4 Выбор водоподъемного оборудования

Предотвращению аварий и долголетней эксплуатации колодцев способствует правильный подбор водоподъемного оборудования. При выборе типа водоподъемника определяющее значение имеет глубина залегания динамического уровня воды от поверхности земли и водоотдача водоносного пласта, определяющая удельный дебит. В качестве водоподъемников используют эрлифты, поршневые, вихревые и центробежные насосы, простейшие монтажные водоподъемники.

На рис. 12 представлены наиболее типичные схемы водоподъема из шахтных колодцев различными водоподъемниками, а в приложении 8 основные характеристики водоподъемников.

Как и в случае со скважинами, при недостаточном дебите одного шахтного колодца и проектирование централизованной системы водоснабжения в районе залегания грунтовых вод предусматривают сооружение группы шахтных колодцев с общим водоводом, по которому поступает в водонапорную башню или резервуар.

Рис.12 Схемы водоподъема из шахтных колодцев:

а) центробежным насосом; б) эрлифтом; в) погружным насосом:

1, 6 – центробежный насос; 2 – пневмобак; 3 – реле давления; 4 – приемный клапан; 5 – эрлифт; 7 – погружной электронасос; 8 – нагнетательные водоводы.

3.5 Расчет группы шахтных колодцев

Взаимодействие двух или нескольких колодцев в грунтовом потоке определяется положением зон питания и влияния. Возможны три основных схемы размещения колодцев.

Рис.13 Размещение колодцев на Рис.14 Размещение колодцев на

расстоянии 2R влияния расстоянии 2R питания

Первая схема (рис.13), колодцы находятся друг от друга на расстоянии, равном или большем двух радиусов влияния (2R). Дебит каждого колодца не зависит от дебита и глубины откачки других колодцев и может быть определен по формуле дебита одиночного колодца.

Вторая схема (рис.14), колодцы находятся друг от друга на расстоянии двух радиусов питания (2R_пит). Если глубина откачки будет принята такой же, как и в первой схеме размещения, то дебит каждого колодца значительно не изменится.

Рис. 15 Размещение колодцев на расстоянии менее 2R питания.

Третья схема (рис 15), расстояние между колодцами - менее 2R питания. Зоны питания, соответствующие дебитам колодцев, определен­ным для первого и второго случая размещения колодцев, перекрывают в плане друг друга.

Как бы не размещались колодцы, они должны добыть из водоносного пласта требуемый Q м³/сут, а для этого необходимо перехватить грунтовый поток на полосе шириной:

(3.10)

где i – гидравлический уклон.

4. Расчет и конструирование горизонтальных водозаборов

4.1 Конструирование горизонтальных водозаборов

Горизонтальные водозаборные сооружения рационально устраивать в тех случаях, когда необходимо забирать воду из маломощных по высоте, но широких подземных водоносных горизонтов, залегающих на глубинах 5-7 м от поверхности земли. По конструкции они делятся на траншейные, трубчатые и галерейные.

Горизонтальные водозаборы представляют собой водосборную траншею или водосборную галерею, оборудованную для приема воды из водоносного пласта и отвода воды в место расположения водозаборных устройств. Водозаборное сооружение горизонтального типа состоит из водоприемной и водоотводящей (водопроводящей) частей, смотровых и вентиляционных колодцев, расположенных на линии водозабора и водосборного резервуара.

Водоприемная часть служит для приема воды из водоносного пласта, для чего поверхность ее снабжается отверстиями и песчано-гравийным фильтром (в случае забора воды из песчаных пород). Этой части придают некоторый уклон, благодаря которому вода самотеком стекает в направлении развития водозабора (в пределах водоприемной части воды заполняет лишь часть его сечения).

Водоотводящую часть делают глухой, она также имеет уклон, но может работать полным сечением. В некоторых водозаборах водоотводящая часть отсутствует, тогда вода непосредственно из водоприемной части поступает в водосборный резервуар.

Для осмотра вентиляции и ремонта в процессе эксплуатации водозабор в пределах водоприемной и водоотводящей частей снабжают смотровыми колодцами. Из водосборного резервуара вода самотеком или при помощи насосов поступает в водопроводные сооружения.

В конструктивном отношении горизонтальные водозаборы подразделяются на траншейные (каменно – щебенчатые и трубчатые), галерейные (водосборные галереи и штольни) и кяризы.

Каменно – щебенчатые водозаборы (рис.16, а) – наименее совершенные сооружения. Их применяют лишь при захвате подземных вод на глубине 2-3м от поверхности земли и преимущественно для временного водоснабжения. В нижней части траншеи укладывают фильтрующий материал, размер которого увеличивается к середине траншеи, например щебенку (в центре), гравий и песок (по внешнему контору).

Трубчатые водозаборы (рис.16, б) – более капитальный тип водозаборного сооружения; их можно применять при глубине залегания подземных вод до 4-5м. Внизу траншеи для более свободного стока укладывают дренажные трубы.

Рис. 16. Траншейные водозаборы:

а) каменно – щебенчатого типа; б) трубчатого типа:

1 – обратная засыпка траншеи местным грунтом; 2 – глина; 3 – крупно – зернистые пески; 4 – гравий; 5- рваный камень; 6 – дренажная труба.

В сельскохозяйственном водоснабжении наиболее рациональными и экономичными являются трубчатые водосборы с одно- и двухсторонним притоком воды. Такие водосборы из дырчатых керамических, асбестоцементных, бетонных или железобетонных труб диаметром 150-200 мм, фильтрующая поверхность которых обсыпана несколькими слоями гравия и песка. На расстоянии 50 м друг от друга устраивают смотровые колодцы. Все фильтрующие трубы соединены с общим водоприемным колодцем. Траншеи для сборных фильтрующих труб и фильтрующей обсыпки обычно разрабатывают драглайном. Размещают горизонтальные водосборы перпендикулярно движению грунтового потока.

Рис. 17 Конструкции горизонтальных водозаборов трубчатого типа

а) расположенные вдоль по потоку.

б) расположенные нормально к потоку:

1 – сборный колодец; 2 – смотровые колодцы; 3 – щебень, втрамбованный в грунт; 4 – одерновка; 5 – фильтрующая обсыпка; 6 – водоупорный пласт.

Водосборные галереи применяют при глубинах залегания грунтовых вод 6-8 м. Сооружают их открытым способом с круглым, прямоугольным или овалоидальным поперечным сечением. Галереи оборудуют сборными железобетонными элементами и дополнительным гравийно-песчанным фильтром (когда водоносные породы состоят из песков или мелкого гравия).

При сооружении горизонтальных водозаборов необходимо предусматривать защиту от проникновения в водоприемные трубы или галереи загрязненных поверхностных вод и частиц грунта. Обычно стараются размещать основание водоприемной части на водоупоре, подстилающем эксплуатируемый водоносный пласт.

Смотровые колодцы располагают через 50-75м в водозаборах трубчатого типа и через 100-150м – в водозаборах галерейного типа. Кроме того, смотровые колодцы должны быть устроены на участке водозабора при изменении его направления в плане, перегибах профиля и в местах устройства перепадов, а также в начале водозабора (в верхней его части).

Водосборные резервуары при небольшом заглублении их в землю (до 5-6м) устраивают квадратной или прямоугольной формы, а при большом заглублении – круглой. Необходимые размеры их определяются дебитом и требуемой величиной водозабора.