Оголовки Все типы приемных оголовков можно разделить на три группы: постоянно затопленные, затопляемые высокими водами и незатопляемые.

Несмотря на то что обслуживание затопленных оголовков связано с определенными трудностями и неудобствами (их недоступность в паводки), они имеют в практике наиболее широкое распространение, так как значительно дешевле незатопляемых оголовков. Постоянно затопленные оголовки имеют то преимущество, что не подвергаются воздействию ледовых нагрузок.

Затопленные оголовки можно разделить на два типа. Оголовки первого типа служат лишь для укрепления и защиты от повреждения приемных концов самотечных линий, забирающих воду непосредственно из реки; оголовки второго типа образуют приемную камеру, куда поступает речная вода и к которой присоединяются приемные концы самотечных линий.

На судоходных и лесосплавных реках над оголовком должен быть установлен? освещаемый ночью сигнальный знак типа, применяемого управлением речного транспорта.

На рис- IV. 14 показано устройство простейшего затопленного оголовка первого типа, закрепляющего приемный конец самотечной линии (имеющий' форму раструба) на сваях. Раструб снабжен съемной решеткой, аналогичной по назначению и величине просветов решетке во входных окнах водоприемника берегового типа. В данном случае вся самотечная линия располагается над дном реки на свайных опорах.

При прокладке самотечной линии по дну или под дном линия в месте приема воды должна заканчиваться вертикальным или наклонным отростком с раструбом.

Для защиты раструба от повреждения льдом или плавником используют кусты свай, располагаемые выше по течению реки, или ограждающие свайные стенки. Более надежная защита концов самотечных труб и обеспечение наилучших условий приема воды достигаются при устройстве приемных оголовков специальной конструкции.

По материалу оголовки бывают деревянными (свайными или ряжевыми), бетонными и железобетонными.

12

13

Подземные источники водоснабжения

На стадии строительства. Водозаборное сооружение подземных вод (две скважины в кессонах — круглых бочках), рядом со скважинами здание с насосными установками, учётным узлом, резервуаром чистой воды.

Подземные воды, согласно п.5.3. СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», водоприемные сооружения (чаще употребим: подземный источник водоснабжения) подразделяются на:Водозаборные скважины (чаще употребим термин: артезианская скважина) для добычи артезианской воды;

Шахтные колодцы для добычи по большей части грунтовых вод;

Горизонтальные водозаборы, которые в свою очередь подразделяются на:

траншейные сооружения используются для сравнительно небольшого водопотребления при малой глубине залегания подземных вод;

галерейные (собственно галереи и штольни), которые применяются для постоянного водоснабжения относительно крупных водопотребителей, сооружаемые при значительной глубине залегания водоносных горизонтов;

кяризы — примитивно устроенные водозаборные сооружения, применяемые для сельскохозяйственного водоснабжения и орошения небольших земельных участков в полупустынных районах с невыдержанным залеганием водоносных горизонтов;

Комбинированные водозаборы;

Лучевые водозаборы применяются для более полного захвата подземной воды — комбинация шахтного колодца с горизонтальными буровыми скважинами, заложенными в разные стороны водоносного пласта;

Каптажи родников;

14

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.

Фильтры состоят из трех частей: рабочей (водоприемной), надфильтровой трубы с приспособлением для опускания и поднятия фильтра и отстойника. Надфиль-тровую часть трубы заводят в последнюю колонну обсадных труб на такую высоту, чтобы избежать попадания в фильтр песка через кольцевой запор и чтобы была возможность установить сальник. Вверху делают вырезы в виде перевернутой буквы "Г", которые служат замком для опускания фильтра в скважину. Отстойник представляет собой неперфорированную трубу длиной 2,0 м с глухим дном, которая является нижней частью фильтра. Отстойник предназначен для оседания мелкого песка и ила, которые проникают через фильтр в начале его работы. Устанавливают его ниже каркаса фильтра и очищают от осадков желонкой. Фильтры применяют самых разнообразных конструкций в зависимости от характера пород, которые составляют водоносные пласты: сетчатые и проволочные, дырчатые и щелевые, пористобетонные и гравийные, гравитационные и т.п. Рабочей частью фильтра является каркас, который состоит из перфорированной трубы с круглыми или прямоугольными отверстиями. На каркасе закреплены стержни из проволоки, а на них -фильтровальная сетка, для которой проволочные стержни служат опорой. Каркас фильтра должен иметь достаточную механическую прочность и стойкость против коррозии и эрозионного воздействия воды. Широкое распространение получили каркасно-стержневые фильтры, у которых каркас состоит из стержней, закрепленных в опорных поясах. Для их изготовления на каркас навивают спирали из проволоки диаметром 1,5-2,0 мм. Каркасы фильтров, изготовленные из нержавеющей стали, устанавливают на любую глубину, а каркасно-стержневые — на глубину до 200 м. Каркасные фильтры, изготовленные из древесины, пластмассы, керамики и асбоцемента, устанавливают на глубину не более 100 м. Каркасы из перфорированных труб покрывают сетками из латуни или нержавеющей стали квадратного или гладкого плетения, гофрированными сетками из пластмасс, тканями из стекловолокна и т.п. Медные луженные сетки на стальной трубе создают гальваническую пару: первая — катод, другая — анод. Вследствие этого стальная труба сильно корродирует. Сетки укладывают на продольные прутья, а прутья — на подкладочную спираль из нержавеющей стали или винипласта. Размеры проходных отверстий принимают такими, чтобы они не пропускали частиц породы из водоносного горизонта в трубчатый колодец. Фильтрующие элементы (отверстия в трубах и сетках, поры в гравийной обсыпке) должны создавать минимальное препятствие поступлению воды и иметь высокую скважинность. Скважинностью фильтра называют отношение суммарной поверхности отверстий к боковой поверхности той части трубы, где эти отверстия размещены. Фильтры с высокой скважинностью значительно долговечнее. Скважинность каркаса, дырчатых фильтров с сетками составляет 20-25%, щелевых — 40-45%, гравийных 30-40%. Самую высокую скважинность имеют каркасно-стержневые фильтры — до 60%. Трудоемкие гравелистые фильтры часто заменяют пористобетонными на каркасе из асбестоцементных труб (рис. 1). Их скважинность составляет 35-40%, а стоимость в 2-3 раза меньше стальных. Пористобетонные фильтры представляют собой цилиндрические обоймы с пористыми стенками из гравия, равномерно уложенного и сцементированного тонкой пленкой цементного раствора. Наружный диаметр фильтра составляет 160-300 мм, толщина стенки 40 мм, а длина 0,65-1,0 м. Горловину скважины закрывают оголовком, который служит для защиты трубчатого колодца от загрязнения и для монтажа водоприемного оборудования. Оголовок размещают в небольшом шахт-колодце. Стены шахты сооружают из камня, кирпича, бетона или древесины, а пол — из бетона.

15

Водосборы инфильтрационного типа

Если русло реки сложено водопроницаемыми породами, речная вода насыщает их, образуя своеобразный грунтовый поток, медленно движущийся в том же, что и река, направлении. Этот грунтовый поток называют обычно подрусловым потоком или подрусловыми водами. Границы его (нижняя и боковые) определяются в основном характером залегания водонепроницаемых пород. Подрусловые воды движутся в галеч-никовых и песчано-гравелистых породах и частично питаются грунтовыми водами из водоносных пластов береговых склонов, примыкающих к пойме реки.

Для отбора воды из подруслового потока используются водоприемные сооружения инфильтрационного типа. Эти сооружения по характеру своей работы весьма близки к рассмотренным выше сооружениям для приема подземных вод, а по конструктивному оформлению часто полностью аналогичны последним. Для забора подрусловых вод могут применяться трубчатые и шахтные колодцы, горизонтальные водосборы (дрены, галереи), а также особый тип сооружения — лучевые водосборы (см. далее).

Водосборы инфильтрационного типа могут быть расположены вдоль русла реки, а горизонтальные водосборы, кроме того, и под руслом реки. На IV. 69 показана схема работы водосбора, расположенного вдоль русла реки. В данном случае в качестве водоприемного сооружения использован ряд трубчатых колодцев А.

Отбор воды из насыщенного водой грунта приводит к усиленному поступлению воды из реки в грунт. Таким образом, фактически колодец. не только забирает воду, насыщающую грунт, но и подсасывает речную воду, которая предварительно фильтруется через грунт. Этот характер работы отразился и на самом названии водосборов — инфильтраци-онные.

Поступающий из реки в грунт инфильтрат может вызвать интенсификацию процесса заиления (кольматации) поверхности ложа реки взвесью, содержащейся в речной воде. Поэтому скорости фильтрации воды из реки в грунт не должны.быть значительными. Так как уровень подрусловых вод связан с уровнем воды в реке, условия работы водоприемных сооружений будут меняться при сезонных колебаниях последнего. На рисунке схематически показано расположение линии депрессии при откачке воды из колодца в период наивысшего уровня воды в реке. Характер правой ветви линии депрессии определяется условиями питания подруслового водоносного слоя грунтовыми водами.

16