книги из ГПНТБ / Ахмедов, Х. А. Осушительные мелиорации учебник для гидромелиоративных факультетов технических и сельскохозяйственных вузов

для входа воды в полость дрены устраивают в виде проме­ жутков между витками проволоки, намотанной на каркас, или в виде зазоров между кольцами, нанизанными на него. Такие фильтры называются каркасно-стержневыми.

В сетчатых фильтрах (рис. 56) каркас или дренажная труба с отверстиями обмотана фильтровой сеткой. Чтобы филь­ трующая поверхность по периметру сетки каркаса или дре­ нажной трубы не уменьшалась, устраивают опорные ребра и обматывают сетку проволокой. Сетчатые фильтры подвержены

ляют собой трубы, на поверхности которых устраивают щели трапецеидальной формы, расширяющиеся внутри. Размеры проходных отверстий в дырчатых и щелевых фильтрах реко­ мендуется определять по следующей таблице:

Диаметр фильтра зависит от диаметра дренажной трубы, минимальный размер которой определяется габаритом насоса,.

140

устанавливаемого в шахте колодца или погружаемого в сква­ жину.

Длину гравийного фильтра определяют по формуле С. К. Аб­ рамова:

d — наружный диаметр фильтра;

—допустимая входная скорость фильтрации на поверх­ ности фильтровой обсыпки, м\сутки.

=65 V k.

Вводоносных среднезернистых, мелкозернистых песках и

глинистых грунтах более надежны гравийные фильтры (рис. 57). Фильтрующую обсыпку в скважинах подбирают так же, как и для горизонтальных дрен.

По конструкции и способу уст­ ройства различают обсыпные и кар­ манные (корзинчатые) гравийные фильтры. В обсыпках гравий в ко­ лодце засыпают в межтрубное про­ странство между каркасом фильтра и обсадной колонной труб, которую потом поджимают. В карманных (корзинчатых) гравийных фильтрах (рис. 58) гравий засыпают в спе­ циальные карманы или корзины, устраиваемые на поверхности кар­ каса. Гравий в карманы засыпают

1 —каркас фильтра; 2 —гравийная об­ сыпка; 3 —обсадная труба.

141

на поверхности земли и фильтр опускают в скважину в го­ товом виде. Толщина слоев засыпки 5 см, в карманных филь­ трах — 3 см.

В гравитационных (колокольных) фильтрах широкие отверстия в каркасе заполняют водоносным крупным песком или гравием.

Выбор типа фильтров зависит от назначения скважины, условий залегания подземных вод, состава водоносных пород и химического состава воды. В скважинах временного действия применяют щелевые и сетчатые фильтры, в тонкозернистых и глинистых песках — гравийные. В скважинах постоянного действия, устраиваемых для дренажа и водоснабжения, ставят гравийные и щелевые фильтры, так как они более долговечны и устойчивы против закупорки и коррозии. Щелевые и сетчатые фильтры используют в гравелистых, крупнозернистых и раз­ нозернистых песках. В агрессивных средах рекомендуют при­ менять каркасы из коррозионностойких материалов — пласт­ массы, дерева, нержавеющей стали, фарфора, стекла. Каркасы из стальных и асбестоцементных труб покрывают специаль­ ными лаками (кузбасский, бакелитовый) или наносят другие защитные покрытия.

Диаметр фильтрового каркаса и его скважность

Правильный выбор диаметра и скважности фильтрового каркаса обеспечивает минимальные потери напора и беспере­ бойную работу скважин в течение многих лет. О размерах скважности фильтрового каркаса существуют разные мнения. По Ф. Ф. Энгелю, она должна быть 1—3%. В. М. Гаврилко с учетом кольматажа, зарастания отверстий и агрессивности грунтовых вод предлагает 50—60%. По С. К. Абрамову и С. В. Комиссарову, нормальную работу скважин может обес­ печить скважность фильтрового каркаса в 15—20%. По мне­

142

При строительстве скважин вертикального дренажа при­ меняют цельнотянутые трубы из нержавеющей стали. Скваж­ ность таких труб принимается при заводской нарезке отвер­ стий — 25%, при автогенной — 15—18%.

Диаметр фильтрового каркаса Эф определяют по форму­ лам:

висимости от гранулометрического состава грунта, прилегаю­ щего непосредственно к фильтровому каркасу. Оптимальный

143

вариант должен создавать условия минимальных сопротивле­ ний и предотвращать суффозию грунта.

По техническим условиям СН-14-57 размеры проходных отверстий рекомендуется определять, руководствуясь следу­ ющими соотношениями, мм:

Опыт эксплуатации скважин вертикального дренажа с гра­ вийными фильтрами в Голодной степи показал, что размеры отверстий каркаса целесообразно подбирать по следующим формулам:

скважность фильтрового каркаса от 5 до 12% и меняет форму отверстий. Устойчивости обсыпки и снижения размера суффозии водоносного грунта можно добиться соответствующим под­ бором гранулометрического состава гравия.

Наилучший материал для формирования устойчивого фильт­ ра — разнородный гравий из естественного карьера с фракция­

ливающий вынос песка эксплуатируемого пласта при откачке.

правлениях. Подземные воды, поступающие в шахту колодца, откачивают насосом. Колодцы нового типа надежны и эконо­

144

мичны. Вертикальные колодцы с горизонтальными усилите­ лями рекомендуется применять и при орошении подземными водами.

■К сожалению, вертикальный дренаж с горизонтальными фильтрами-усилителями мало изучен.

§ 35. Расчет вертикальных дрен, насосы и двигатели для них

Существует несколько методов расчета вертикального дренажа. Ниже рассмотрен расчет совершенного колодца вер­ тикального дренажа по эффективному радиусу.

Для расчета и проектирования вертикального дренажа тре­ буются следующие исходные данные: 1) глубина дренажного колодца от поверхности земли; 2) средний коэффициент филь­ трации грунтов К, в крторых заложен колодец; 3) диаметр колодца d\ 4) глубина водоупорного слоя; 5) исходная глуби­

где глубина грунтовых вод соответствует норме осушения;

4)площадь осушения, га.

Глубина эксплуатационной скважины (Н колодца) склады­

вается из следующих элементов:

Ь— величина отстойника, зависящая от гранулометриче­ ского состава водоносных пород (в скальных породах 2—3 м, в галечниках — 3—5 м, в среднезернистых песках 5—10 м, в тонкозернистых пылеватых песках-

до 15 м).

Sp = 'H — h0.

2) Дебит колодца при откачке (рис. 59):

** *

Приравниваем уравнения (6. И) и (6. 12) из условия уста­ новившегося движения

_ nk (2Н - S) S

ТШ4 - 0 . 5

Н6

и находим уравнение, из которого можно определить радиус влияния R при разных значениях S:

Обозначая правую часть уравнения (6. 13) через Во1, опре­ деляют значение этой величины при разных понижениях.

Обозначив левую часть уравнения (6. 13) Вь находят зна­ чение В для нескольких произвольно заданных радиусов влияния Rt.

Рис. 60. Кривая зависимости В = /(/?).

По полученным значениям Вь строят график зависи­ мости Bt = /(/?() и по величине В01 определяют радиусы влия­

Эффективным радиусом называется горизонтальное рас­ стояние от оси колодца до точки на кривой депрессии, в ко­

торой глубина залегания грунтовых вод соответствует норме осушения.

Исходя из этого определения эффективного радиуса, оче­ видно, значение его можно найти из уравнения кривой деп­ рессии, которое может быть написано так:

Обозначают правую часть через С0, а левую — через С.

148

Экономическая эффективность вариантов откачки

Дебит колодца тесно связан с коэффициентом фильтрации эксплуатируемого водоносного пласта, в котором заложен вертикальный дренаж. Суммарный объем эксплуатационных откачек определяется гидрогеологическими условиями — раз­ ностью приходной и расходной частей общего водного балан­ са данной территории. С увеличением глубины откачки тре­ буется более мощная установка и возрастают затраты энергии, хотя при этом увеличивается дебит и радиус действия колодца. Следовательно, меньше понадобится колодцев на ту же пло­ щадь. Если увеличить диаметр колодца, увеличивается дебит, но возрастает стоимость строительства колодца. Поэтому при проектировании вертикального дренажа с механическим водо­ подъемом устанавливают экономически выгодные глубины откачки воды и диаметры колодцев.

Увеличение дебита на 1 м откачки (удельный дебит), а также удешевление потребляемой энергии снижает стоимость подъема воды.

Если вертикальные дрены служат одновременно и источ­ ником орошения, то затраты на их строительство окупятся значительно быстрее. При орошении 1 га хлопчатника ороси­

десятая доля общих затрат по возделыванию хлопчатника. Рациональная увязка режимов потребной откачки и работы насосных агрегатов — задача не из легких. Это и понятно: наиболее выгодный режим работы насосов при круглогодичной интенсивной занятости всех агрегатов не совпадает с графиком потребной откачки. Она имеет неравномерный характер в го­

149