Глубина постоянных дрен до 3...4 м, чтобы обеспечить минимально допустимую глубину грунтовых вод, максимальное междренное расстояние обычно около 200…500 м. Трубопроводы выполняют из гончарных, пластмассовых, асбестоцементных труб. Вода в них попадает через зазоры между короткими трубками, через отверстия, прорези, щели в трубах.
Для предотвращения вымыва грунта в дрены их защищают фильтрующими материалами – стекловолокном, стеклотканью, песком, гравием и др.
Расстояния между дренами B вычисляют по формулам, которые выбирают в зависимости от строения гидрогеологического разреза. Так, если дрены работают в однородном водоносном пласте большой мощности (В / Т < 3), используют формулу А. Н. Костякова:
;
где k - коэффициент фильтрации водоносного грунта, м/сут; D h - действующий напор, т. е. превышение уровня грунтовых вод посередине между дренами над уровнем у дрены, м; q - интенсивность отвода грунтовых вод дренажем, равная D W гр/365, м/сут; d - внешний диаметр дрены, включая фильтрующую обсыпку, м;
При близком водоупоре (В / Т > 3) используют формулу С.Ф. Аверьянова:
;
где Т - расстояние от дрены до водоупора, м; a - коэффициент, учитывающий влияние водоупора на работу дрены или степень несовершенства дрен по вскрытию водоносного пласта;
Ограждающую горизонтальную дрену располагают по границе притока грунтовых вод по линии наименьшей их глубины, врезая в водоносный пласт не менее, чем на 0,5...1,0 м, для получения достаточного перехватывающего действия. Глубина такой дрены доходит до 5...6 м, что довольно сложно в строительстве и дорого.
Закрытый дренаж делают из гончарных трубок длиной по 33 см, диаметром 50…200 мм или из пластмассы. Гончарные трубки укладывают впритык со щелями 0,5…1 мм. Стыки труб обертывают стеклотканью или стекловатой. Способ укладки дрен траншейный (для гончарных) и бестраншейный (для пластмассовых дрен).
Наилучшее расположение дрен в плане перпендикулярно направлению потока грунтовых вод.
Временный горизонтальный дренаж представляет собой сеть открытых каналов глубиной 0.8…1.0 м, устраиваемых между временными ороссителями или другими поливными устройствами на период промывок засоленных орошаемых земель. Временный дренаж строят как дополнительную сеть к постоянному горизонтальному или вертикальному дренажу для ускорения процесса рассоления и отвода промывных вод с орошаемой территории в период освоения.
Вертикальный дренаж
Вертикальный дренаж представляет собой буровые скважины диаметром 60…120 см, глубиной 20…150 м, закрепленные обсадными трубами с отверстиями. Вода поступает в скважина через боковые отверстия (фильтры). Вследствие откачки воды насосами уровень грунтовых вод вокруг скважины понижается, образуя воронку радиусом R.
Конструкция по Н.М. Решеткиной скважины вертикального дренажа: 1 - поверхность земли, 2 - слабопроницаемый покровный пласт, 3 - водоносный пласт, 4 - стенка буровой скважины, 5 - фильтровая колонна труб, 6 - каркас фильтра, 7 - фильтровая обсыпка, 8 - отстойник, 9 - водоподъемнная труба, 10 - насос, 11 - забивка плотным грунтом, 12 - крепление устья скважины, 13, 14 - статический и динамический уровни пьезометрического напора в водоносном пласте
а)
б)
Поперечный разрез ограждающего ряда скважин
вертикального дренажа: а - в безнапорном пласте;
б - в безнапорном пласте
Параметры вертикального дренажа: расстояние между скважинами 300…1500 м, дебит 20…100 л/с, диаметр фильтра 300…500 мм.
Расположение скважин в плане зависит от гидрогеологических условий. При ровном рельефе и одинаковой глубине залегания водоносного пласта скважины располагают равномерно по площади. Если рельеф сложен и есть замкнутые понижения, то скважины размещают в понижениях. При наличии внешнего притока грунтовых вод скважины располагают в 1…2 ряда по границе защищаемой территории со стороны притока грунтовых вод (так называемый линейный или защитный дренаж).
Вода из скважин откачивается в течение года с остановками на ремонт и профилактику, грунтовые воды могут использоваться на орошение.
1. Систематический 2. Выборочный 3. Защитный
(в отдельных понижениях)
Достоинства вертикального дренажа: возможность регулирования его работы, автоматизация управления, применимость в условиях напорности подземных вод, малые площади отчуждения.
Недостатки: сложность и высокая стоимость строительства и эксплуатации, потребность в энергии, сильное воздействие на подземные воды.
Комбинированный дренаж
Комбинированный дренаж представляет собой сочетание горизонтальных дрен с вертикальными разгрузочными скважинами, работающими на самоизлив. Его устраивают, когда верхний слабопроницаемый слой мощностью до 15 м подстилается и подпитывается водоносным напорным горизонтом мощностью не более 10…15 м с хорошей водопроницаемостью. Горизонтальные дрены могут собирать и транспортировать воду или только транспортировать. Вертикальные скважины каптируют водоносный горизонт и снимают напор в нижнем водоносном пласте, что приводит к возможности увеличения междренного расстояния. Устьевая часть вертикальных дрен сопрягается с горизонтальными дренами на уровне воды в горизонтальной дрене.
Расстояние между горизонтальными дренами составляет 200…400 м и более, между скважинами усилителями – 50…150 м