7.4.2 Приплив води до дренажних колодязів

При проектуванні водоприймачів підземних вод однією з основних задач є розрахунок продуктивності водозабору. Цей розрахунок виконують на основі закону фільтрації, з урахуванням гідравлічних умов стану підземного потоку, а також розташування водоприймальної частини колодязя в пласті, що обраний до експлуатації.

Приплив води до досконалого дренажного колодязя. Для досконалого колодязя, тобто такого, що досягає водонепрохідного шару (рис.7.10), і при рівномірному відкачуванні води з нього (Q=const), глибина води в колодязі знизиться від H_o до h_o, тобто на величину Z. Рівень вільної поверхні води в грунті (водоносному пласті) навколо колодязя буде плавно зменшуватися від природного рівня ґрунтових вод (РГВ) до відмітки в колодязі і утворювати депресивну поверхню. В плоскому перерізі рівень ґрунтових вод на ділянці водозниження буде характеризуватися кривою депресії.

Приплив води (дебіт) до такого колодязя при уклоні водонепрохідного шару J=0 визначають за формулою Дюпюї:

(7.5)

де H₀ – глибина (потужність) водоносного пласту; h₀ – глибина води в колодязі; k – коефіцієнт фільтрації ґрунту; r₀ – радіус колодязя; R₀ – радіус впливу колодязя (радіус депресійної воронки).

Для попередніх розрахунків радіуса впливу значення R₀ (м) – можуть бути прийняти такими:

дрібнозернисті ґрунти – R₀=100...200 ;

cередньозернисті ґрунти - R₀=250..600;

крупнозернисті ґрунти – R₀=700...1000.

На практиці для визначення радіуса впливу колодязя часто користуються емпіричною формулою Зихарда:

,

(7.6)

в якій Z=H₀-h₀.

Рис. 7.10. Круглий досконалий колодязь:

1- природний рівень ґрунтових вод; 2 – крива депресії; 3 – водоносний шар; 4 – водотривкий шар

Приплив води до досконалого артезіанського колодязя. Артезіанський колодязь забирає воду з водоносного шару, обмеженого зверху і знизу водонепроникними грунтами (рис.7.11). Вода в такому шарі знаходиться під тиском і зветься артезіанською водою. В цьому випадку статичний напір H₀ і напір у будь-якому перерізі h відрізняється від потужності а, водоносного шару.

Дебіт (витрата) артезіанського колодязя визначається за формулою:

(7.7)

Рис.7.11. Приплив води до круглого колодязя

Дебіт недосконалих колодязів. Для недосконалих колодязів при усталеному русі підземних вод їх продуктивність визначають за формулами

напірні водоносні пласти:

(7.8)

безнапірні водоносні пласти:

(7.9)

Фільтраційний опір о в цих формулах визначають за допомогою графіків (рис.7.12) в залежності від співвідношення l/a і а/r₀, тобто від довжини водоприймальної частини колодязя l і потужності водоносного пласта а, а також потужності і радіуса колодязя r_0.

Рис.7.12. Графіки додаткового опору о, обумовленого недосконалістю свердловини за ступенем розкиття пласта:

а – при примиканні фільтра колодязя до водоупору; б – при розташуванні фільтра колодязя в середній частині шару

7.5 Водоочисні споруди

Якість природних джерел води, особливо поверхневих, в більшості випадків не відповідає вимогам санітарних норм до питної води. Тому використовувати її без попереднього очищення не можна. Очищення води полягає в її прояснені (освітленні), знебарвлюванні, знезаражуванні і дезодорації (усуненні запахів і присмаків).

Воду можна очищати як з використанням хімічних реагентів, так і без них. Але за нашого часу більшість водоочисних станцій працюють за схемою з хімічною обробкою води.

На рис. 7.13 зображена широко розповсюджена технологічна схема для глибокого прояснення води з самопливним рухом води, яку використовують при будь-якій продуктивності водоочисної станції і будь-якої якості води.

Рис. 7.13. Схема водоочисної станції з камерою пластівцеутворення, відстійниками і фільтрами

Природна вода подається насосною станцією першого підйому 1 до змішувача 3. Хімічні речовини, так звані (реагенти або коагулянти), для хімічної обробки води, заготовлюються в реагентному цеху 2 і також надходять до змішувача 3, де змішуються з усією масою води, що підлягає обробці. Зі змішувача вода потрапляє в камеру пластівцеутворення 4. Тут відбувається фізико – хімічний процес агломерації (об’єднання) колоїдних і змулених частинок у порівняно великі пластівці, що швидко осідають. Далі вода надходить до відстійників 5, в яких осідає основна маса пластівців. Після відстійників вода проходить через фільтри 6, де затримуються всі частинки, що не встигли осісти у відстійниках.

Прояснена і знебарвлена вода, якщо вона використовується як питна підлягає потім знезаражуванню і збирається в резервуарах чистої води 7. З резервуарів за допомогою насосної станції другого підйому 8 вода подається в мережу.