Сооружения для добычи подземных вод.
Виды подземных вод и способы их добычи.
Подземными называются все воды, что находятся ниже поверхности земли. Широкое использование подземных вод для питьевого водоснабжения объясняется тем, что при их использовании не нужны сооружения дорогостоящие и сложные для ее очистки. Подземные воды формируются в пустотах горных пород образуя водоносные пласты.
Те, которые залегают в разных породах и на разных глубинах, по своим характеристикам и гидравлическим признакам делятся на такие основные виды: верховодку, подгрунтовые, межпластовые (напорные и безнапорные), родниковые и инфильтрационные. Условия образования, пополнения и движения подземных вод в пористых водоносных пластах и трещинах горных пород разные.
Общая схема расположения подземных вод.
1—водонепроницаемый слой (водоупор); 2- водоносный пласт; 3-кровля водоносного пласта; 4- почвенный бассейн; 5-линия пьезометрического напора;6- верховодка; 7свободная поверхность грунтовых вод; 8- зона питания подземных вод; 9-зона безнапорных грунтовых вод; 10-зона фонтанирующих вод; 11-зона напорных (межпластовых вод); 12-родниковые воды.
Водоносный пласт располагается на (водоупоре) водонепроницаемом слое, что перекрывает его сверху, называется кровлей.
Верховодка – образуется на небольшой водонепроницаемой линзе, характеризуется незначительными запасами воды и непостоянством ее уровня. Она не может быть источником централизованного водоснабжения, так как зависит от количества и продолжительности выпадения осадков и легко загрязняется сточными водами с поверхности земли.
Безнапорные - грунтовые воды залегают в первом от поверхности земли, водоносном пласте, имеют разную мощность водоносного горизонта и колебания уровней воды.
Эти воды насыщают водоносный пласт не на всю его толщину и имеют свободную поверхность, что называется зеркалом поверхности грунтовых вод. Давление над этой поверхностью равняется атмосферному. Мощность такого водоносного пласта определяется толщиной слоя грунта от водоупора до зеркала грунтовых вод.
Артезианские (напорные межпластовые) - подземные воды характеризуются значительными запасами, мало зависят от атмосферных осадков, имеют на протяжении года постоянную температуру, надежно защищают от попадания в них загрязнений с поверхности земли. Эти воды есть наиболее надежным источником водоснабжения.
Они полностью насыщают водоносный слой имеют определенный пьезометрический напор, то есть давление воды в них больше атмосферного. Линия пьезометрического напора находится выше кровли водоносного слоя, а в скважинах, пробуренных в таких слоях уровень воды поднимается к отметке статического уровня. Если линия пьезометрического напора таких вод находится выше поверхности земли, то артезианские воды в таком районе будут фонтанирующими. Природные выходы на поверхность земли грунтовых вод образуют так званные родниковые воды. Их разделяют на восходящие и нисходящие.
Для решения вопроса использования подземных вод необходимо своевременно установить, находится ли эта вода в состоянии грунтового потока, то есть в водоносном слое, по порам которого беспрерывно движется вода. Поверхностные воды, которые фильтруются через дно реки и берега рек или водоемов и дренируются из пласта водоприемным сооружением, называются инфильтрационными. По степени минерализации подземные воды подразделяются на 5 основных групп.
| Вид воды | Содержание по сухому остатку (г/л) | Название воды |
| Пресная | До1,0 | Гидрокарбонатно-кальциевая |
| Слабоминерализованная | 1,0-3,0 | Сульфатная, реже хлоридная. |
| Средней минерализации | 3,0-10,0 | Тоже самое |
| Минерализованная | 10,0-50,0 | ––«–––«–––– |
| Сильноминерализованная | Выше 50,0 | Хлорит- натриевая |
При добыче подземных вод необходимо предварительно пересчитать ее запасы, определить их качество и возможные изменения количественных и качественных показателей на протяжении времени.
Запасы подземных вод делят на динамические и статические. К динамическим запасам
следует относить количество воды, которая протекает за определенный период времени через поперечный разрез водоносного пласта. К статическим запасам принадлежат все неподвижные накопления подземных вод в пустотах данного объема грунта, которые периодически пополняются путем инфильтрации, конденсации или некоторого непостоянного притока с разных сторон.
Определение запасов подземных вод требует предварительных гидрогеологических изысканий, которые должны определить все условия залегания подземных вод, питания водоносного пласта и движения воды в нем.
При решении задачи добычи подземных вод для целей водоснабжения необходимо определить эксплуатационные запасы, то есть то количество воды (м3/сутки.), которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме ее эксплуатации. В зависимости
от степени разведки территории, изучения качества воды, и условий эксплуатации, воды
разделяют на 4 категории– А, В,С,и С2.
Категория А – это, разведанные и изученные запасы, когда достоверно известны залегания, структура и напор водоносных горизонтов, фильтрационные свойства и условия питания водоносных пластов, возможности пополнения эксплуатационных запасов, связь подземных вод с поверхностными водами и другими водоносными горизонтами.
При этом эксплуатационные запасы и качество подземных вод изучено по результатам проведения экспериментально– эксплуатационных откачек воды.
Для забора подземных вод применяют различные сооружения– скважины,
шахтные колодцы, горизонтальные и лучевые водозаборы, каптажи.
Выбор того или иного водозабора определяют технико- экономическими расчетами, в зависимости от гидрогеологических условий, расчетных расходов воды, технико- экономических показателей и эксплуатации водозабора.
Тип сооружений для забора подземных вод принимается в зависимости от глубины залегания, мощности водоносного пласта, условий залегания (характер пород, насыщение пласта водой, напор воды в пласте). Ориентировочно при выборе типа сооружений для забора подземных вод можно воспользоваться рекомендациями приведенными в таблице 3.2
| Тип сооружений | применения | Краткая характеристика |
| Водозаборные скважины | Подземные воды залегают на глубине более 10м, а мощность водоносного пласта не менее 5-6м | Вертикальное цилиндрическое сооружение диаметром от 50 до 600мм и более глубиной до 500м и более. |
| Шахтные колодцы | Водоносные пласты с малой водоотдачей, что состоят из мелкозернистых пылеватых песков, плывунов, легких супесей и залегают на глубине до 30- 40м (10-20м.) | Вертикальная шахта (ствол) прямоугольного или круглого сечения диаметром до 1,5м и глубиной до 30-40м. |
| Горизонтальные водозаборы | Подземные воды из маломощного (до2-3м) водоносного горизонта. Залегают на глубине до (5-7м) | Горизонтальные водозаборные трубы или галереи, оборудованные фильтром и смотровыми колодцами. |
| Лучевые водозаборы | Водоносные пласты мощностью до 10м залегают на глубине до 15-20м | Из шахтного колодца выходят радиально в виде лучей горизонтальных скважин. |
| Каптажи родниковых вод | При концентрированном выходе на поверхность земли подземных вод | Камеры с камня, бетона или ж/б колец, что имеют водоприемные окна оборудованные фильтром и водоотводными трубами |
Таблица3,2 Рекомендации для выбора типа водозаборов с подземных вод.
Состав сооружений подземных водозаборов следует определять при проектировании в зависимости от местных условий. Водозабор, как правило, должен состоять из водоприемных сооружений, НС -1 подъема и трубопров.
Водозаборные сооружения из подземных источников необходимо располагать на участках:
– рядом с место потребления воды;
– имеют наибольшее количество и наилучшее качество воды, а также наивысшее положение динамического уровня воды в процессе эксплуатации, следовательно наименьшую высоту подъема;
– что обеспечивает возможность расширения на перспективу, простоту эксплуатации и надежность работы.
При проектировании сооружений для добычи подземных вод решают такие основные вопросы:
– выбор типа, схемы и конструкции водозабора насосного оборудования и соединительных коммуникаций;
– расчет производительности водозабора и снижения динамического уровня воды как в самом водозаборе, так и в зоне его влияния на протяжении расчетного срока его эксплуатации;
– прогноз качества подземных вод и составление проекта зон санитарной охраны, а в случае необходимости также и специальных мероприятий по защите подземных вод от загрязнения бытовыми, производственными и другими сточными водами.
– оценка возможного влияния проектируемого водозабора на существующие водозаборы, окружающую среду, флору и фауну.
– составление сметной стоимости, технико-экономическая оценка разных вариантов водозабора.