Горизонтальные водозаборы

Шахтные колодцы

Шахтные колодцы чаще всего применяют для приема относительно неглубоко залегающих вод (обычно на глубине не более 20 м) из безнапорных водоносных пластов. В редких случаях эти колодцы используют для приема слабонапорных вод (при незначительном заглублении и незначительной мощности напорных водоносных пластов).

Обычно прием воды в шахтные колодцы осуществляется через их дно и частично стенки.

Шахтные колодцы применяют для приема небольших количеств воды при индивидуальном пользовании, а также в водоснабжении сельских местностей, во временных водопроводах и т. п.

В крупных централизованных системах водоснабжения шахтные колодцы применяют относительно редко, так как здесь более экономичным является применение трубчатых колодцев с использованием хотя и более глубоких, но зато более мощных водоносных пластов.

Шахтные колодцы бывают бетонными, железобетонными, каменными (из кирпича или бутового камня) и деревянными (срубовыми). При небольшом диаметре колодцев их можно делать сборными из железобетонных колец.

Шахтные колодцы обычно строят опускным способом. В последнее время начали применять механизированный способ рытья шахтных колодцев при помощи установленного на автомашине механизма, представляющего собой устройство для бурения и опускания железобетонных колец, образующих шахту колодца.

В стенках колодца в пределах водоносного пласта для увеличения притока воды в колодец могут устраиваться отверстия. В колодцах из бутового камня или кирпича роль таких отверстий выполняют щели в кладке; в бетонных колодцах устраивают специальные отверстия в их стенках.

21. Трубчатые колодцы

Трубчатые колодцы бурят механическим ударно-канатным или роторным способом. Ударно-канатным способом бурят скважины на глубину до 100 м, скважины глубиной более 100 м бурят роторным способом. При бурении скважины стенки закрепляют стальными обсадными трубами внутренним диаметром 168-426 мм, соединенными между собой при помощи муфт на резьбе.

Такое закрепление необходимо для защиты стенок от обвалов грунта во время бурения и эксплуатации скважины. Кроме того, обсадные трубы придают скважине вертикальное направление и изолируют ее внутреннее пространство от водоносных пород с некачественной водой.

Во время бурения рыхлых пород силы трения между стенками обсадных труб и грунтом увеличиваются по мере заглубления бура и достигают такой величины, когда опускание труб прекращается.

Тогда в готовую скважину опускают другую колонну труб меньшего диаметра и начинают бурить снова, пока не пройдут водоносный слой с качественной водой. Диаметр каждой следующей колонны меньше диаметра труб предыдущей колонны на 50-100 мм.

После окончания бурения трубчатый колодец имеет телескопический вид. Количество колонн обсадных труб зависит от глубины и способа бурения. Трубчатый колодец проектируют на основании данных о геологическом строении пород и гидрогеологических условиях местности.

По результатам данных геологоразведки определяют: глубину скважины, начальный и конечный диаметры обсадных труб, типы и размеры водопроводного оборудования, способы бурения и закрепления скважины, типы и размеры фильтра, химический состав воды эксплуатируемого и проходного водоносных горизонтов.

Глубину трубчатого колодца определяют глубиной залегания кровли и подошвы эксплуатационного водоносного горизонта, а в случае оборудования колодца эрлифтом необходимо учитывать глубину заглубления компрессорных труб. Эта глубина устанавливается специальным расчетом.

Водоприемной называют часть трубчатого колодца, заглубленную в водоносный слой и предназначенную для приема и накопления воды. В рыхлых и нестойких породах водоприемную часть, как правило, закрепляют фильтром. В скальных и полускальных стойких породах крепление стенок скважины и установка фильтра не требуются. Обсадные трубы после окончания бурения вынимают или немного поднимают.

Лучевые водозаборы

Водоснабжение. Водоотведение. Оборудование и технологии. (ООО СТРОЙИНФОРМ, 2007 г.) Лучевые водозаборы – это система горизонтальных или накопительных скважин, которые собирают воду из водоносного пласта и отводят ее в центральную водосборную камеру (шахту), откуда ведется откачка. Водозабор этого типа устраивают как в маломощных пластах (до 5 м), так и в пластах мощностью до 20 м, кровля которых находится на глубине до 15-20 м от поверхности земли. В зависимости от условий расположения лучевые водозаборы бывают различных типов: · подрусловой – под дном реки (с шахтой на берегу или в русле); · береговой – при расположении лучевого водозабора на берегу недалеко от реки; · комбинированный – когда водозабор находится на берегу реки, а лучевые фильтры- как в береговой зоне, так и под руслом; · водораздельный – при расположении лучевого водозабора вдали от источников питания. В зависимости от способа устройства сборного колодца и расположения лучей в водоносном пласте они подразделяются на водозаборы с горизонтальными, наклонными (восходящими и нисходящими) и многоярусными скважинами. Они могут быть комбинированными, если предусматривается устройство как наклонных лучей-скважин, так и горизонтальных. Многоярусные водозаборы могут использоваться в неоднородных (в вертикальной плоскости) водоносных пластах, а также в случае, если один ярус лучевых фильтров не обеспечивает необходимой мощности. Приемный колодец, расположенный в центральной части водозабора, предназначен не только для приема воды и установки соответствующего насосного оборудования, но и для проведения работ по устройству лучей-скважин. Обычно колодец устраивают опускным способом, в особо тяжелых случаях кессонным. Его высота зависит от глубины залегания водоупорного пласта, а также от глубины заложения лучей. В зависимости от условий эксплуатации водозабора лучи-скважины могут быть с затопленными устьями или со свободным изливом воды из них в колодец. Верх колодца должен иметь более высокую отметку, чем отметка максимального уровня воды в источнике. Внутренний диаметр колодца принимается в пределах 1,5-6 м в зависимости от оборудования для устройства лучей и условий эксплуатации. Колодцы выполняют из сборного и монолитного железобетона, а для колодцев малых диаметров можно использовать стальные трубы. Число лучевых скважин, их длину, направление и глубину расположения назначают в зависимости от гидрогеологических, строительных, инженерных и эксплуатационных условий. Существуют различные способы устройства горизонтальных лучей-скважин. Для большинства этих способов используется метод продавливания отдельных звеньев труб с помощью домкратов, установленных в шахте. Учитывая метод производства работ по прокладке дрен, не рекомендуется устройство лучевых водозаборов в водоносных грунтах из крупного галечника, с вкраплениями валунов или подверженных сильной кольматации. Длину вдавливаемых звеньев, определяемую размерами шахты, принимают равной 1-2,5 м. Диаметр вдавливаемых труб составляет 50-300 мм, а полная длина луча – 5-80 м. Подъем воды из колодцев (шахт) лучевых водозаборов осуществляется с помощью горизонтальных или вертикальных насосов; кроме того, возможно использование вакуумных систем с подключением вакуум-насосов к устью горизонтальных скважин. Последнее особенно важно для водозаборов, работающих в грунтах с низкой водоотдачей и в маловодообильных пластах. 23 Водозаборные скважины     Выбор источника водоснабжения представляет собой ответственную и сложную задачу, от правильного решения которой во многом зависит работоспособность всей системы водоснабжения. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения целесообразно применять подземные воды с более высокими показателями качества, чем поверхностные воды.   Забор подземных вод с помощью буровых скважин является наиболее распространенным способом в практике водоснабжения. Водозаборные скважины используются в широком диапазоне глубин залегания подземных вод. Глубина скважины определяется глубиной залегания водоносного слоя, его мощностью и водообильностью. Она колеблется в широких пределах — от нескольких метров до нескольких сот метров.   Водозаборная скважина имеет телескопическую конструкцию. Самая нижняя часть скважины служит отстойником. Над отстойником находится водоприемная часть скважины — фильтр, через который вода из водоносного пласта попадает в рабочую зону скважины. Выше водоприемной части скважины располагаются колонны эксплуатационных и обсадных труб, которые, с одной стороны, удерживают стенки скважины от обрушения, а с другой — служат для размещения в них водоподъемных труб и насоса. Над эксплуатационной колонной находится кондуктор, который задает направление проходящей через него трубе при бурении. Вокруг кондуктора устраивается цементный или глиняный замок, защищающий водоносный горизонт от загрязнений, попадающих с поверхности через затрубное пространство обсадных труб. Верхняя часть скважины называется устьем или оголовком. Оголовок в зависимости от заглубления может располагаться как в павильоне, так и в колодце, где располагается механическое и электрическое оборудование. Водозаборная скважина   1 - фильтр скважины; 2 - эксплуатационная колонна труб; 3 - колонна обсадных труб; 4 - кондуктор; 5 - цементный или глиняный замок; 6 - устье скажины (оголовок); 7 - павильон (шатер); 8 - насосные (водоподъемные) трубы; 9 - насос с погружным электродвигателем; 10 - отстойник; 11 - статический уровень грунтовых вод.

Каптажные водозаборы

Выбор места размещения водозабора для захвата подземных вод определяют мощностью и глубиной залегания водоносного слоя, направлением течения подземного потока и санитарными условиями. Подземные воды, которые выходят на поверхность земли в виде родников, захватывают специальными приспособлениями — каптажными водозаборами, выполненными в виде водосборной камеры или неглубокого опускного колодца.

Для оборудования каптажного водозабора источник расчищают, что облегчит выход родниковой воды на поверхность. Для этого снимают верхние слои грунта и устраивают ограждающие стенки, которые препятствуют загрязнению родниковой воды поверхностными стоками. Захват воды из восходящего родника осуществляют через дно каптажной камеры, из нисходящего — через отверстие в стене камеры.

Каптажный водозабор не должен создавать подпор воды в роднике в его природном состоянии, иначе родниковая вода найдет новый более легкий выход. Наоборот, снижение уровня воды в роднике может привести к увеличению его дебита. Дебитом родника называют количество воды в м3, которую получают в течение одного часа.