9.1.Типы водозаборных сооружений из подземных источников, их применяемость. Трубчатые буровые колодцы, их конструкции. Дебит и удельный дебит.

Под общим понятием «подземные воды» понимают воды, залегающие в порах горных пород верхнего слоя земной коры. Этот слой может слагаться трещиноватыми нерастворимыми горными породами, зернистыми породами (песок, галька) и растворимыми трещиноватыми породами (карст). Слой горных пород, насыщенный гравитационной водой, образует «водоносный горизонт».

В зависимости от того, перекрыты ли бассейны воды водонепроницаемыми слоями грунтов или нет, воды могут быть напорными, то есть оказывать снизу давление на перекрывающий слой, или безнапорными (при отсутствии такого слоя), то есть имеющие свободную поверхность в насыщенном грунте. Верховодкой называется вода, временно насыщающая верхние слои водопроницаемых грунтов, близкие к дневной поверхности.

Подземные воды, как правило, превосходные по своим санитарным качествам, используются для удовлетворения потребностей в питьевой воде населенных пунктов.

Для забора подземных вод, залегающих на различных глубинах и в различных породах, применяются следующие типы водозаборных сооружений:

• Вертикальные: трубчатые буровые колодцы, шахтные колодцы;

• Горизонтальные: горизонтальные водосборы, лучевые водосборы.

Шахтные колодцы применяются при залегании воды на небольшом расстоянии от поверхности (глубина 15-20м) и мощности водоносного пласта 5-10м.

Горизонтальный водозабор применяется для забора воды малодебитных скважин. Горизонтальные сооружения выполняются в виде дрен или галерей.

Трубчатые буровые колодцы

Трубчатые буровые колодцы устраивают путем бурения в земле вертикальных цилиндрических каналов – скважин. В большинстве горных пород стенки скважин приходится укреплять обсадными трубами, образующими трубчатый колодец. В пределах водоносного пласта для возможности приема воды из грунта колодец оборудуют специальными фильтрами (кроме колодцев в трещиноватых скальных породах).

Трубчатые колодцы применяют обычно при сравнительно глубоком залегании и значительной мощности водоносных пластов. В связи с этим их характерной особенностью являются относительно малый диаметр, облегчающий прохождение большой толщи пород, и относительно большая длина водосборной части. Они могут использоваться для приема как безнапорных, так и напорных подземных вод. И в том и в другом случае они могут быть доведены до подстилающего водоупорного пласта – «совершенные колодцы» или заканчиваться в толще водоносного пласта – «несовершенные колодцы».

Обычно для централизованных систем водоснабжения устраивают несколько трубчатых колодцев, объединенных в группу водосборных сооружений. Состав этих сооружений зависит в основном от метода извлечения воды из колодцев, который в свою очередь зависит от глубины расположения уровня воды по отношению к поверхности земли.

Конструкция трубчатого колодца зависит от глубины залегания подземных вод, характера проходимых горных пород и способа бурения. В свою очередь способ бурения принимается в зависимости от требуемой глубины колодца.

Общая схема устройства трубчатого колодца

В буровом колодце различают водоприемную часть – фильтр, ствол – глухую часть скважины, по которой поднимается вода, и устье – выходную часть. Устье обычно располагается в специальном павильоне.

Трубчатый колодец должен быть выполнен строго вертикальным, особенно при использовании для подъема воды артезианских насосов с длинным валом.

Глубину скважины определяет в зависимости от глубины залегания кровли и мощности водоносного пласта или пластов, намеченных к эксплуатации, расчетного дебита и возможного понижения статичес­кого уровня.Глубина скважин на воду может изменяться в широком диапазо­не от 5-10 до 1000 м и более. Чаще всего устраивают скважины глубиной от 100 до 150 м, реже от 200 до 300 м, совсем редко - от 800 до 1000 м и более.

С целью предотвращения обрушения стенок, изоляции от водонос­ных горизонтов с некачественной водой, а также предохранения скважины от попадания в нее загрязненных поверхностных вод, трубчатые колодцы частично или полностью закрепляют обсадными трубами. В качестве обсадных труб при устройстве скважин применят стальные бесшовные, водогазопроводные или полиэтиленовые и пластмассовые трубы. Осадные трубы соединяют муфтами или электросваркой.

Число переходов от одного диаметра обсадных труб к другому определяется глубиной скважин, способом их бурения и свойствами пород, в которых скважины создаются. Так, при ударно-канатном спо­собе бурения в сухих связных, рыхлых и полускальных породах выход обсадных колонн допускается принимать равным 25…30 м, при бурении тем же способом и в тех же, но обводненных породах, выход обсадных колонн возрастает до 35 м, а в устойчивых скальных породах - до 100 м при свободной посадке труб. При роторном бурении в поро­дах разного типа выход обсадных колонн составляет более 100 м.

Разница между диаметрами предыдущей и последующей колонн обсадных труб при ударно-канатном способе бурения должна быть не менее 100 мм, а при роторном – 100…150 мм в зависимости от величины выхода колонн.

Внутренний диаметр обсадных труб (эксплуатационных колонн) скважины принимается из условия обеспечения возможности спуска в нее погружного насосного агрегата или всасывающей линии сифонного сборного водовода, служащих для откачки расчетного дебита скважины.

После бурения в последнюю колонну труб опускают фильтр, а обсадные трубы подтягивают и обрезают.