Водозаборы это сооружения, с помощью которых происходит захват (забор) подземных вод для водоснабжения, для отвода их с территории строительства, а также в целях понижения уровня грунтовых вод.
Типы водозаборов: вертикальные, горизонтальные и лучевые.
Вертикальные водозаборы – буровые скважины и все виды колодцев.
Горизонтальные водозаборы – галереи, канавы, траншеи, горизонтальные скважины, штольни.
Лучевые – водосборные колодцы с водоприемными лучами-фильтрами.
Водозаборы, состоящие из одной скважины, канавы, называются одиночными.
Водозаборы, состоящие из нескольких скважин, траншей – называются групповыми.
Необходимо различать водозаборысовершенного и несовершенноготипа. Совершенным называется водозабор (колодец, канава), вскрывающий водоносный горизонт на полную его мощность (до водоупора). Несовершенным называется водозабор, вскрывающий водоносный горизонт не на всю мощность (до водоупора не доходит).
На строительных площадках водозаборы применяются для отвода грунтовых вод с территории строительства или для снижения уровня грунтовых вод. В случае, когда отвод воды или снижение уровня происходит только на период строительства, т.е. временно, такой водозабор называют строительным. При постоянном использовании водозабора на весь период эксплуатации объекта, водозабор называют дренажем.
Из водозаборных сооружений (скважин, канав) при помощи насосов производится откачка воды. При откачке возникает приток воды в скважину, колодец. Вода движется к скважине в виде радиального сходящегося потока. При откачке воды вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня. Образуется депрессионная воронка, имеющая в плане форму круга. В вертикальной плоскости воронка ограничивается кривыми депрессии, кривизна, которых увеличивается с приближением к точке откачки (рис. 13).
| Рис. 13 |
Рис. 13
1 – точка откачки; 2 – нормальный уровень; S – понижение уровня в центре воронки; R – радиус воронки.
Наибольшее расстояние от центра скважины, в пределах которого сказывается влияние откачки воды на положение уровня грунтовых вод, называется радиусом депрессионной воронки или радиусом влияния скважины R.
Размер депрессионной воронки (R) и крутизна кривых депрессии зависят от водопроницаемости пород. Хорошо водопроницаемые породы (пески, галечники) характеризуются широкими воронками с большим радиусом влияния, а слабо водопроницаемые породы (суглинки, супеси) – узкими воронками и малыми величинами радиуса влияния.
Установление границ депрессионной воронки необходимо:
- при оценке фильтрационных свойств пород (определение kф),
- выделение зон санитарной охраны,
- определение площадей, осушаемых дренажами,
- определение расстояния между соседними водозаборами и т. д.
Величина R определяется:
- при помощи бурения скважин,
- по аналогии с действующими водозаборами,
- по формулам.
Приближенная величина радиуса может быть вычислена по формуле Кусакина (для грунтовых вод):
R = 2S 
,
где S – понижение уровня при откачке по центру воронки; Н – мощность водоносного горизонта, м; kф – коэффициент фильтрации, м/сут;
и по формуле Зихарда (для напорных вод):
R = 10 S 
Эффективность работы водозаборов зависит от расстояния между ними. Для целей водоснабжения расстояние между скважинами должно быть больше двух депрессионных радиусов (> 2 R), тогда каждая скважина будет давать воду на уровне своего дебита. Для решения вопросов понижения уровня грунтовых вод все обстоит иначе. Расстояния между точками водопонижения (скважинами, канавами) не может превышать 2 R, т.е. депрессионные воронки должны пересекаться, что обеспечит понижение уровня воды на всей строительной площадке.
Производительность скважины (колодца) определяется величиной дебита. Дебит скважины – это такое количество воды, которое скважина может дать в единицу времени. При откачке воды в количестве большем, чем величина дебита(больше того, что притекает к скважине в единицу времени из водоносного горизонта), уровень резко понижается и скважина может остаться без воды.
Еще один важный гидрогеологический параметр, который характеризует водообильность горных пород - удельный дебит. Удельный дебит – это такое количество откачиваемой из скважины воды, при котором произойдет понижение уровня воды в скважине на 1 м (л/сек/м).
Qуд = Q / S,
где Q – дебит скважины, л/с; S – величина понижения, м.
В зависимости от конфигурации строительные котлованы (карьеры и др.) можно разделить на квадратные и прямоугольные. Квадратные можно рассматривать как колодцы, т.е. как вертикальные выработки определенного диаметра; прямоугольные – как горизонтальные типа траншей (канав).