5. Водозаборные сооружения

Выбор типа сооружений и схемы их размещения зависит от глубины залегания водоносного пласта, его мощности и водообильности, условий залегания, геологических и гидрологических условий. Сооружения, применяемые для захвата подземных вод, подразде­ляются на следующие группы: скважины, шахтные колодцы, горизонтальные водозаборы, лу­чевые водозаборы, каптаж источников.

Скважины (рис.13), устраиваемые путем бурения, предназначены для приема как напор­ных, так и безнапорных подземных вод, залегающих на глубине более 30 м. Это наиболее рас­пространенный тип водозаборных сооружений подземных вод. В рыхлых грунтах стенки скважин крепят обсадными трубами. Для предохранения скважины от попадания в нее частиц грунта из водоносного пласта ее, как правило, оборудуют фильтром (рис.14). Тип фильтра и его конст­рукцию выбирают в зависимости от водоносной породы. После оборудования скважины фильт­ром производят опытную откачку для определения ее удельного дебита, что позволит, в зави­симости от требуемого расхода и мощности водоносного горизонта, определить необходимое число скважин. Скважины располагают перпендикулярно направлению потока подземных вод. При самоизливающихся скважинах вода отводится самотеком в сборный резервуар, а затем перекачивается либо на очистные сооружения, либо потребителям. При глубоком залегании ди­намического уровня скважины оборудуют артезианскими насосами или эрлифтами. В зависи­мости от грунтовых условий над водозаборной скважиной устраивают павильон или камеру из кирпича, бетона или железобетона.

Рис. 14. Схема фильтра:

1— стержневой фильтр (каркас);

2— кожух из сетки квадратного сечения

Рис. 15. Шахтный колодец:

1— ствол шахты;

2 — глиняный замок;

3 — отмостка;

4— фильтр

Рис. 13. Схема скважины:

1— кондуктор;

2 — техническая колонна, обсадные трубы;

3— эксплуатационная колонна;

4— затрубная цементация;

5— соединительная муфта; 6— сальник;

7— фильтровая колонна

Шахтные колодцы (рис. 15) применяют для забора воды из маломощных водоносных пластов, залегающих на глубине до 30 м от поверхности земли. Их выполняют из кирпича, бетона, железобетона, дерева и камня. Вода поступает в колодец через боковые отверстия, устраиваемые в стенках, и дно, засыпанное крупнозернистым материалом. Забор воды из шахтного колодца осуществляется с помощью сифонов или насосов. Для защиты колодца от попадания загрязнений и поверхностных стоков вокруг него устраивают отсыпку с мощением камнем, а также глиняный замок. Стенки колодца поднимают на 0,8 м над поверхностью земли. Сверху колодец закрывается крышкой.

При необходимости получения значительных количеств воды устраивают несколько колодцев, расположенных в ряд перпендикулярно подземному потоку воды. Вода из каждого колодца поступает по трубопроводам в сборный колодец, откуда перекачивается в водонапорную башню или на очистные сооружения.

Горизонтальные водозаборы (рис. 16) устраивают в пределах водоносного пласта на глубине 6—8 м при незначительной его мощности. Водозабор располагают перпендикулярно направлению движения грунтового потока с уклоном в сторону сборного колодца, откуда вода забирается насосами.

Для этих водозаборных сооружений используют перфорированные бетонные трубы круглого и овоидального сечения (рис. 17). Вокруг труб устраивают гравийно-песчаную обсыпку, которая предотвращает попадание в воду частиц грунта. При значительной длине водозаборов через каждые 50 м устраивают смотровые колодцы, предназначенные для осмотра, очистки, вентиляции трубопроводов и взятия проб воды.

Очертание водозаборов в плане может быть как прямолинейным, так и криволинейным, в зависимости от расположения водоносных пластов и направления движения подземных вод.

Для забора больших количеств воды трубы следует укладывать на подстилающем водоупоре.

Лучевые водозаборы применяют для забора подрусловых и подземных вод, не имеющих питания из открытых водоемов. Водозаборы этого типа предусматривают при залегании во­доносных пластов на глубине не более 15—20 м.

Лучевой водозабор представляет собой разновидность шахтного колодца, оборудованного водоприемными фильтрами с дренами (рис. 18). Дрены располагаются в водоносном слое радиально по отношению к колодцу. Их выполняют из перфорированных стальных труб, прокладываемых способом продавливания из сборного колодца. Лучевые водозаборы позволяют максимально использовать водоносные слои.

Д ля использования родниковой (ключевой) воды, отличающейся высокими показателями качества, применяют каптажные сооружения (рис. 19), которые представляют собой камеры типа шахтных колодцев, устраиваемые в месте выхода воды. Забор нисходящих потоков родниковой воды осуществляется через боковые стенки колодцев, в которых устраивают приемные отверстия. Эти отверстия с наружной стороны оборудованы фильтром из камней, гравия и песка, что препятствует попаданию в камеру наносов. Из колодцев вода по трубам отводится в запасной резервуар.

Рис. 16. Горизонтальный водозабор:

1— горизонтальные водосборы;

2 — сборный колодец;

3— водоносный пласт;

4— водоупор.

Рис. 17. Перфорированные бетонные трубы крутого (а) и овоидального сечений (б).

Рис. 19.Каптажный водозабор:

1— водоприемная камера; 2 — люк смотровой камеры;

3 — вентиляционная труба; 4 — глиняный замок;

5— обратный фильтр; 6— водоприемное отверстие;

7 — водоносный пласт; 8— водоупор;

9 — сливная труба; 10— расходная труба;

11— перелив

Рис. 18. Лучевой водозабор:

1— водосборный колодец (шахта);

2 — погружной насос;

3— напорная труба;

4— перфорированные стальные трубы;

5 — глухая часть лучевых дрен