Билет 20

1). Конструкции горизонтальных и лучевых водозаборов, условия применения и расчет. Каптаж родников.

Горизонтальные водозаборы, точнее водосборы, используют для отбора воды из безнапорных пластов глубиной до 10 метров и их небольшой мощности. Располагают их перпендикулярно потоку подземных вод. Подразделяются они на три группы:- траншейные с каменно-щебеночным дренажем;- трубчатые;- водосборные галереи (штольни). Могут быть и комбинированные – галереи со скважинами – усилителями. Горизонтальные водосборы – это обычно система горизонтальных водоприемных устройств в виде заполненных фильтрующим материалом траншей, трубчатых дрен или водосборных галерей, объединенных водосборным колодцем. Вода из пласта через водоприемные отверстия поступает в колодец самотеком, а оттуда насосами перекачивается потребителю. Каменно- щебеночные водозаборы рекомендуется применять при глубине уровней воды до 3…4 метров для временного и нецентрализованного водоснабжения. Для этого в траншее устраивают каменно-щебеночную призму с двуслойным обратным фильтром. Траншея должна иметь уклон 0,01…0,05 в сторону водосборного колодца. Трубчатые горизонтальные водосборы устраивают из керамических, пластмассовых или железобетонных труб диаметром более 150 мм с круглыми или щелевыми отверстиями. Скорость воды в них должна быть незаиляющей. Поэтому рекомендуют укладывать их с уклоном 0,001…0,007. Водосборные галереи применяют для централизованных систем водоснабжения. При глубине заложения до 8 метров их устраивают открытым способом, а при большей – подземным (тоннельным). Такие галереи называются штольнями. В стенках галерей устраивают водоприемные окна, а на дне – лоток для отвода воды в сборный колодец. Выполняют галереи из сборного железобетона на бетонном основании для предотвращения осадки.

Для наблюдения за работой горизонтальных водосборов, их вентиляции, профилактической прочистки и ремонта устраивают смотровые колодцы, которые располагают:- на трубчатых водозаборах диаметром 150…500 мм через 50 метров; - то же, диаметром более 500 мм – через 75 метров; - на галерейных водозаборах – через 100…150 метров. Кроме того. колодцы устанавливают в местах изменения направления водоприемной части в плане или в качестве перепада. Колодцы выполняют диаметром не менее одного метра с выходом над поверхностью земли не менее 0,2 метра. делают отмостку шириной не менее одного метра и глиняный замок. В колодцах устанавливают вентиляционные трубы высотой более двух метров над землей. Насосные станции обычно совмещают с водосборным колодцем. Расчет водосборных колодцев производится для условий установившейся фильтрации. При этом следует определять : - приток воды к водозабору; - длину горизонтального водозабора, обеспечивающую требуемый расход; - диаметр труб, галерей и т.п. При одностороннем притоке воды к совершенной водосборной дрене или галерее из безнапорного пласта расположенной перпендикулярно потоку и перехватывающей его, расход определяют по формуле, где k – коэффициент фильтрации пласта;l - длина галереи или дрены; H - мощность пласта; h - слой воды в галерее; R - радиус кривой депрессии. При двустороннем притоке расход удваивают.

Лучевые водозаборы применяют для получения воды из более глубоких водоносных пластов, чем горизонтальные водозаборы. Они эффективны для забора воды из водоносных пластов под реками, водоемами. Они представляют собой систему горизонтальных дрен, сходящихся к водосборному шахтному колодцу. Вода из пласта поступает в колодец самотеком, а оттуда откачивается насосом. Дрены устраивают диаметром 60…250 мм и длиной 80 метров и более. При длине лучей до 20 метров угол между ними обычно не более 200. Благодаря лучевой схеме расположения дрен область действия водозабора охватывает значительную часть водоносного пласта, в результате его производительность в 2…3 раза превосходит шахтный колодец. В процессе эксплуатации дебит лучевого водозабора снижается из-за взаимного влияния дрен, кольматации фильтров и ложа водоема, под которым они уложены. При наличии нескольких водоносных пластов лучевые водозаборы могут быть многоярусными из-за расположения дрен на разных отметках. Сооружают лучевые дрены продавливанием изнутри колодца или бурением под наклоном. Если дрены длинные, то вначале продавливают обсадные трубы, а затем бурят и вводят дренажные трубы, а обсадные демонтируют. Технология сооружения лучевых водозаборов непрерывно совершенствуется. Увеличивается длина дрен, снижаются затраты на их устройство. Приток воды к лучевому водозабору определяют по формуле: Q = 2πkmS(1/Фб + 1/Фр), где; m – средняя мощность потока используемого пласта.

Родники (ключи) являются естественными выходами подземных вод на поверхность земли и широко используются для питьевого водоснабжения. Их подразделяют на восходящие и нисходящие. Восходящие родники образуются при проникновении в поверхностные слои грунта напорных вод из нижележащих пластов в результате размыва покрывающих их водонепроницаемых пород. Нисходящие родники образуются в результате выклинивания на поверхность безнапорных водоносых пластов, покоящихся на водоупоре. Каптаж родников – это его вскрытие и инженерное оборудование, обеспечивающее поступление воды в водосборное сооружение и предохраняющее воду от поверхностного загрязнения. Восходящие родники каптируют путем устройства резервуара или шахты над местом наиболее интенсивного выхода воды. Если коренные породы, через которые поступает родниковая вода, покрыты слоем рыхлого грунта, то его удаляют, поверхность коренных трещиноватых расчищают, и, если наблюдается вынос частиц грунта, то устраивают обратный фильтр. При каптаже нисходящих родников водоприемные камеры устраивают с отверстиями в стене, в местах наиболее интенсивного выклинивания родниковой воды. Иногда устраивают сооружения в виде перемычек, подпорных стенок и т.п. перпендикулярно основному направлению движения воды для ее более полного перехвата. Вдоль этих стенок укладывают горизонтально водосборные трубы подобно дренажным, собирающие воду и отводящие ее в сборный резервуар. Каптажную камеру разделяют переливной стенкой на два отделения: отстойное водозаборное. Каптажные камеры должны оборудованы переливами, спускными трубами диаметром не менее 100 мм и вентиляционными трубами. Они должны быть защищены от поверхностных загрязнений, промерзания и затопления поверхностными водами.