5.3 Насосы и насосные станции на горизонтальных и лучевых водозаборах

На горизонтальных и лучевых водозаборах находят применение подземные, заглубленные и шахтные насосные станции. Степень заглубления станции определяется допустимой вакуумметрической высотой всасывания насосного оборудования. На горизонтальных и лучевых водозаборах насосные станции, как правило, совмещают с водосборным колодцем. Шахтные насосные станции, совмещенные с водосборным колодцем, обычно оборудуют насосными установками типа ЭЦВ, АТН или НА.

Рис. 22 Насосная станция в сборном колодце

I – машинный зал; II – вспомогательное помещение; III – водоприемная шахта; 1 – электродвигатель; 2 – опорная часть насосной установки; 3 – водоподъемный трубопровод; 4 – насос; 5 – колонка управления задвижкой; 6 – водоприемная горизонтальная дрена; 7 – напорный трубопровод; 8 – кран – балка.

Для надежности работы водозабора необходима установка определенного числа резервных насосов, производительность которых должна составлять не менее 0,5-1 производительности рабочих насосов.

В водосборной камере размещаются также запорные задвижки (винтовые, шиберные и др.), которые устанавливаются на устьях радиальных горизонтальных скважин.

6. Каптаж родниковых вод

Под каптажом родниковых вод понимают оборудование естественного места вы­хода, подземных вод на поверхность земли с целью использования их для небольших объектов водоснабжения. При этом осуществляют две основные операции:

• расчищают место выхода родника и устраняют препятствие, которые мешают выходу воды на поверхность;

• оборудуют этот выход специальными колодцами или водоприемными камерами, предохраняющими родник от загрязнений с поверхность земли и из атмосферы.

Конструкция каптажных сооружений должна обеспечивать наиболее благоприят­ный гидравлический режим поступления воды из водоисточника, а приемный колодец, сохранять родник от истощения, заиления и подпора, быть простой и прочной, не ухудшать качества воды.

Различают каптажи доводящих и нисходящих родников. Образование первых обусловлено наличием в кровле напорного водоносного пласта трещин, по которым вода поднимается на поверхность земли. При этом нередко выход перекрывают 2-3-метровые слои наносных грунтов. Эти слои удаляют, расчищают место выхода воды и засыпают его отмытым гравием или щебнем с целью предотвращения загрязнения родника. После этого сооружают железобетонную камеру и оборудуют ее промывной и водоотводящей трубой, вентиляционным стояком (рис. 23)

Нисходящие родники образуют на склонах балок и долин в местах выклинивания на поверхность земли водоносных горизонтов. В зависимости от условий выхода родников на поверхность земли их каптаж может осуществляться по следующим схемам:

1. Если родник представляет собой ручеек, вытекающий из трещин скальных грунтов, то каптажная камера пристраивается непосредственно к скале и оборудуется переливной водозаборной и спускной трубами.

2. При образовании водоносным пластом на склонах гор или балок нескольких небольших родников, расположенных примерно на одинаковом уровне, для таких после расчистки мест выхода устраивают общую горизонтальную (в виде коллектора) каптажную камеру, укрепляя ее на случай возможных оползневых процессов, ливневых потоков, смыва верхних пластов земли и других нежелательных явлений. Камеру оборудуют, как и в первом случае, всеми необходимыми трубами и смотровыми люками.

3. Наконец, в случаях, когда водоносный пласт разметен под мощными делюви­альными наносами, а отдельные небольшие родники размещены на различных, но высо­те уровнях, капотажные камеры галереи устраивают для наиболее мощных родников, соединяя их с общим резервуаром чистой воды. Могут применяться и комбинированные камеры, и галереи, принимающие воду от 2-3 родников одновременно.

Рис.23. Конструкция каптажной камеры нисходящего родника:

I – переливная и грязевая труба; 2 – питательная труба; 3 – приемная часть переливной трубы; 4 – водослив для перелива; 5 – задвижка питательной трубы; 6 – грязевые клапаны; 7 – распределительная часть камеры; 8 – общий водослив; 9 – вентиляция; 10 – приемная часть камеры.

Каптажные бетонные, железобетонные (реже бутовые) камеры с наружной стороны грунтуют праймером и покрывают битумом. Перед водоприемной поверхностью устраивают обратный песчано-гравийный фильтр, предотвращающий вынос водонос­ной породы в водоприемную камеру.

Вода из каптированных родников самотеком собирается в общий резервуар чистой воды обеззараживается, если это необходимо, а оттуда насосами подается в сеть или водонапорную башню. Следует отметить, что для небольших объектов водопотребления при наличии стабильных родниковых водоисточников это самый дешевый, экологически чистый подземный водозабор, обеспечивающий в большинстве случаев воду с хорошими вкусовыми качествами.

Производительность источника обычно оценивают на основании наблюдений за его дебитом и сопоставлении этого дебита с факторами, влияющими на его изменения. Особенно важно при анализе изменения дебита источников учитывать гидрологические условия выхода и изменение этих условий при каптаже.

Изменение величины питания водоносного горизонта небольшого распростране­ния довольно быстро - через несколько дней, а иногда и через несколько часов - сказывается на расходе источников.

Изменение дебита источника является весьма важным элементом для оценки его практического использования. Средний многолетний расход Q₀ называется нормой расхода, а средний месячный Q_м и годовой расход Q₂ соответственно месячной и годо­вой нормами расхода. Отношение расхода Q за любой отрезок времени к норме расхода Q₀ называется модульным коэффициентом К, который равен:

(6.1)

Отношение максимального расхода Q_max минимальному Q_min называется коэффициентом неравномерности k_H:

(6.2)

Важнейшими характеристиками дебита источника являются: норма расхода минимальный и максимальный расходы, коэффициент неравномерности и модульный коэффициент для минимального расхода. Эти характеристики изменяются в зависимости от срока наблюдений. Минимальный расход вводится обычно при оценке полезной отдачи источника как расчетный. Однако следует учитывать, что максимальное потреб­ление может совпасть с минимальным расходом источника.

По данным о дебите при различных понижениях строят кривую дебита или составляют уравнение дебита. При прямолинейной зависимости дебита Q понижения S можно применять уравнение:

Q = q∙S м³/ч (6.3)

где q - удельный дебит м³ /ч на 1 п.м; S - понижение статического уровня, м.

При параболической зависимости применяется уравнение:

S=a∙Q+b∙Q² (6.4)

где a , b - параметры уравнения.

Для степенных функций в общем виде используется уравнение:

S=a∙Q^с (6.5)

где a , с - постоянные для искомой зависимости или в виде логарифмической анаморфозы

lgS=c∙lgQ+b (6.6)

где b = lg a.