Дачные гидросооружения

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ НА ПРИУСАДЕБНОМ УЧАСТКЕ

Гидротехнические сооружения для получения подземных вод

Для получения подземных вод используют сооружения следующего типа: шахтные колодцы, трубчатые колодцы, го­ризонтальные водозаборы.

Тип водозаборного сооружения зависит от глубины зале­гания подземной воды, мощности водоносного пласта и его обильности, а также качества грунта в местах залегания воды.

Шахтные колодцы сооружают из бетона, железобетона, кирпича, бутового камня или дерева. Данный тип забора воды используют для безнапорных подземных вод при относитель­но небольшой глубине их залегания (до 40 м).

При строительстве колодца до водоупора вода поступает в него через днище и частично через неплотные соединения его стенок. Шахтные колодцы имеют большие площади попереч­ного сечения и малую длину вертикальной части. На дне и в от­верстиях стен помещают фильтры для предотвращения попа­дания в воду частиц грунта.

Трубчатые колодцы сооружают путем бурения в грунте вер­тикально-цилиндрических выработок типа скважин. В мягких грунтах стенки скважины необходимо укреплять обсадными тру­бами из стали, асбестоцемента или полиэтилена.

Трубчатые колодцы строятся при глубоком залегании водо­носных пластов. Они имеют маленький диаметр и могут быть использованы для получения подземных вод как с напорных, так и с безнапорных горизонтов.

Каптаж подземных вод или родников представляет собой сооружения для забора подземных вод, выходящих на поверх­ность земли. Каптаж подземных вод строят в местах выхода во­ды на склонах оврагов, балок, озер и речных долин. Конструк­ции каптажных сооружений могут быть самыми разнообразны­ми: от простейших каменных кладок или продольно-поперечных траншей, заполненных фильтрующим материалом, до более сложных водосборных камер из железобетона. Выбор конст­рукции каптажа источника определяется направлением дви­жения подземных вод (восходящим или нисходящим), мощ­ностью отложений, прикрывающих водоносные породы, во - дообильностью отдельных источников, а также количеством потребляемой воды.

Открытое инфильтрационное сооружение типа бассейн. По­добные гидротехнические сооружения помогают решению следующих задач:

— пополнению запасов водоносного подземного источни­ка, водные ресурсы которого недостаточны;

— увеличению производительности водозаборов подзем­ных вод;

— разбавлению подземных вод, содержащих высокую кон­центрацию фтора, железа, марганца, солей, водой из поверх­ностного источника, в которой вышеперечисленные элемен­ты отсутствуют или находятся в небольших концентрациях;

— накоплению в источнике большого количества воды в пе­риод обильного поверхностного стока с последующим ее ис­пользованием в засушливое время года;

— защите пресноводных горизонтов от засоления мор­скими или высокоминерализованными подземными водами;

— предотвращению снижения уровня подземных вод.

На рис. 12 представлена схема искусственного пополнения

Подземных вод.

Шахтные колодцы. Конст­рукция шахтного колодца со­стоит из следующих элемен­тов: надземной части ствола, водоприемной части, водо­сборной части, или зумпфа (рис. 13).

Надземная часть колод­ца (оголовок) предназначена для защиты от попадания в колодец загрязненных по­верхностных вод, удобства подъема и разбора воды, на­блюдения за состоянием ко­лодца и предотвращения его обрушения.

Оголовок колодца по сани­тарным нормам должен быть выше поверхности земли не менее чем на 0,8 м. Для защи­ты от загрязнения над оголов­ком делают навес или крышку.

Вокруг колодца в грунте изготавливают глиняный замок, а поверхность земли в целях отвода поверхностной воды зама­щивают или асфальтируют с уклоном в сторону от колодца.

Водоприемную часть в зависимости от гидрогеологичес­ких условий и глубины залегания подземных вод помещают на дне или в стенках колодца. Для фильтрации воды дно засыпают гравием или укладывают туда пористый бетон.

Зумпф в колодце делают в том случае, если необходимо иметь запас воды. Размер зумпфа зависит от объема плани­руемого запаса воды (рис. 14).

Шахтные колодцы сооружают из сборных железобетон­ных колец с внутренним диаметром 1 м, толщиной стенок 8-12 см и высотой 1,05 м.

В устойчивых грунтах стыки колец заделывают цементным раствором, а в песчаных применяют специальные конструкции стыка, работающие на разрыв.

При производстве земляных работ в песчаных и плывущих грунтах крепление колодца осуществляют с помощью железо­бетонных колец диаметром 0,65 м.

Механизированная прокладка шахтных колодцев с крепле­нием их железобетонными кольцами может быть осуществле­на при помощи агрегатов типа КШК-25 или КШК-30.

Вот некоторые параметры технической характеристики аг­регата КШК-25:

— диаметр проходческой шахты до установки обсадных колец— 1230 мм;

— наибольшая глубина бурения — 30 м;

— расход горючего на 1 ч работы — 10 кг.

После монтажа железобетонных колец моторной лебедкой агрегата опускают плиту без предварительного понижения уровня воды в колодце. По окончании спуска плиты ее прижи­мают буровыми штангами и производят откачку воды бадьей агрегата. После этого плиту закрепляют вручную с помощью че­тырех вкладышей. И завершается строительство колодца оформлением верхней части (рис. 15).

Монтаж шахтного колодца с деревянными стенками или сру­бами производится вручную, путем подкопа грунта под сруб. Бревна для колодца должны быть сухими, без гнили и грибков, не порченными жуками или насекомыми, иметь толщину до 22 см. Материалом для бревен служат: дуб (срок эксплуатации колодца в этом случае 20-25 лет), сосна (срок эксплуатации 18-20 лет); ива (срок эксплуатации 3-8 лет). Бревна должны быть без коры, сучков и других неровностей (рис. 16).

Сборка венцов сруба предварительно производится на по­верхности земли с обязательной пометкой их соединений (рис. 17).

Затем венцы разбирают на блоки, опускают в шахту колод­ца, где их собирают окончательно.

Под серединой каждой из сторон сруба выбирают грунт глу­биной 20-30 см, после чего последовательно убирают опоры под углами сруба путем подкладки этих опор в ранее выбранный грунт под серединой каждой из сторон сруба. Затем вынимают грунт под углами сруба и медленно опускают его до уровня под­земных вод. Пазы между наружной стеной сруба и шахтой засы­пают грунтом и утрамбовывают (рис. 18).

Производство такого колодца осуществляют в осенний пери­од, когда уровень подземных вод значительно ниже обычного.

Рис. 15. Оформление верхней части шахтного колодца:

А — с воротом; б — с блоком; в — с журавлем

Сечение сруба деревянного колодца может быть 1x1 м; 1,25x1,25,1,5x1,5. Сруб заглубляют в водоносный слой на 1,5-2 м.

Как уже отмечалось, трубчатые колодцы сооружают путем бурения скважин.

Скважину для забора подземных вод можно пробурить как вручную, так и при помощи специальной бурильной техники. При наличии водоносной жилы на участке на глубине до 6 м про­бурить скважину можно самостоятельно вручную, для чего ис­пользуют специальный бур.

Для подъема воды из скважин с глубиной залегания подзем­ных вод до 6 м применяют насосы ручного действия. В скважи-

Ну опускают стальную трубу с фильтром. Верхний конец трубы прикрепляют к поршневому насосу. На рис. 19 и 20 даны схе­мы трубчатых колодцев (колонок) с поршневыми насосами ку-. старного и заводского производства.

Бурение водоразборных скважин механизмами произво­дится следующими способами: ударно-канатным, ротор­ным с прямой промывкой, комбинированным (соединение ударно-канатного и роторного с прямой промывкой), роторным с обратной промывкой, колонковым, реактивно-турбин­ным. Технико-экономическая целесообразность применения способа бурения скважины обусловлена качеством исходной во­ды, планируемыми сроками эксплуатации скважины, стоимо­стью ее сооружения.

Условия применения способов бурения представлены в таблице 12.

Если глубина скважины не превышает 30 м, то применяют технические средства с вращательным способом бурения и промывкой скважины.

При прямой промывке забоя в скальных и полускальных по­родах применяют чистую воду, а в песчаных породах — водо­очистной раствор.

Глинистый раствор применяется при бурении по напорному водоносному горизонту. При обратной промывке забоя буровую установку необходимо обеспечивать водой на весь период бу­рения в количестве, определяемом мощностью и проницаемо­стью проходимых пород.

Для крепления стенок скважин при бурении и на период их эксплуатации используют стальные обсадные трубы по ГОСТу 10704-76 с толщиной стенок 7-8 мм при свободной посадке в скважину и толщиной 10-12 мм — при принудительной посад­ке. Если скважина глубиной до 250 м, при свободной посадке труб используют пластмассовые обсадные трубы с затрубной

Таблица 12. Условия применения способов бурения

Условия применения

Ударно-канатный

Роторный с прямой промывкой

Комбинированный (ударно-канатный и роторный с прямой промывкой}

Роторный с обрат­ной промывкой Колонковый

Реактивно-турбин­ный

В рыхлых и скальных породах при глубине скважин до 150 м

1. S рыхлых и скальных породах при любой глубине скважин с начальным диаметром до 500 мм на горизонтах подземных вод, обладающих большим напором, с промывкой глинистым или аодогипановым раствором

2. В скальных породах на ненапорных водоносных горизонтах при условии применения в качестве промывной жидкости чистой воды

При глубине скважин более 150 м на ненапорных или слабонапорных водоносных горизонтах с рыхлыми отложениями. До кровли водоносного горизонта — роторный с глинистым раствором; по водоносному горизонту — ударно-канатный

В породах 1-1У категорий при глубине скважин до 200 м

В скальных породах диаметром до 150­200 мм при глубине бурения до 150 м При больших глубинах (500-1000 м и более) и больших диаметрах скважин

Цементацией. Для менее глубоких скважин применяют асбес - тоцементные трубы.

При наличии агрессивных вод в водоносных горизонтах стальные обсадные. трубы подлежат антикоррозионной защите.

Для цементирования скважин применяют портландцемент тампонажный по ГОСТу 25597-83.

Диаметр фильтра на всасывающей трубе при опускании че­рез обсадные трубы должен быть меньше внутреннего диаме­тра обсадных труб на 50 мм; для скважин роторного буре­ния — не менее 100 мм.

Конструкция и размеры фильтра применяются в зависимо­сти от гидрогеологических условий и режима эксплуатации

С учетом требований механической прочности, а также стро­ительных норм и правил проектирования скважин.

Для подъема воды из водозаборов подземных вод исполь­зуют насосы с погружными электродвигателями типа ЭЦВ.

Насосы типа ЭЦВ применяются для забора воды из скважин глубиной 10-300 м. Производительность их — от 4 до 375 м3/час. Эксплуатируются в водной среде с общей минерализацией по сухому остатку не более 1500 мг/л и с содержанием твердых ме­ханических примесей не более 100 мг/л. Кроме того, такие на­сосы можно использовать в искривленных скважинах с разно­образными гидрогеологическими условиями.

При конкретном подборе насосов необходимо руководст­воваться номенклатурой оборудования, выпускаемого про­мышленностью на год проектирования скважины.

Высота подъема воды рассчитывается от динамического уровня воды в скважине и до максимального уровня в сборном резервуаре или в месте подачи воды на станцию очистки или в резервуар башни.

Над устьем водозаборных скважин строят павильоны для размещения в них оголовка скважины, приборов автоматизации, трубопроводной арматуры, пробно-спускного крана для отбо­ра проб и т. д. Павильоны над скважиной могут быть наземными или подземными, их строят согласно типовым проектам.

Каптажподземныхисточников водоснабжения( родников).

Конструкцию каптажных сооружений выбирают в зависимо­сти от гидрогеологических условий выхода подземных вод на поверхность земли, морфологии места выхода, мощности гео­логических отложений, покрывающих водоносный пласт, и рас­хода воды в источнике.

При сосредоточенном выходе подземных вод каптажное ги­дротехническое сооружение строят в виде камеры-колодца над выходом восходящего потока воды или перед выходом воды (рис. 21) для нисходящего потока.

При рассредоточенном выходе подземных вод на поверх­ность земли в виде отдельных родников, отстоящих друг от друга на расстоянии более 5 м, каптаж воды производится от­дельно из каждого источника со сбором в общей водосборной камере (емкости).

Каптаж источников подземных вод осуществляется до их выхода на поверхность земли, при этом нельзя допустить, что­бы вода обошла сооружение.

Нисходящие источники воды в природе встречаются на гор­ных возвышенностях и в долинах. Каптаж таких источников мон­тируется в склоне в расчете на прием воды через его стену. Меж­ду стенкой каптажа с водоприемными отверстиями и обнаженной поверхностью водоносного пласта укладывается обратный фильтр.

Из восходящих источников прием воды осуществляется снизу вверх, то есть через дно каптажного сооружения. В случае выхода источника через крепкие породы на днище каптажного гидросооружения укладывается слой фильтрующего материа­ла из гравия, гальки или неразмокаемых в воде пород щебня.

При выходе восходящего источника из рыхлых пород или песка прием воды в каптаж производится через обратные филь-

Тры, которые монтируются над днищем каптажа, чем обеспечи­вается выведение из водоносных горизонтов мелких минераль­ных частиц.

Для стабильной работы каптажа необходимо:

— предохранять источник водоснабжения от промерза­ния и попадания в него насекомых, животных, загрязнений из атмосферы;

— защищать источник от оползней, размывов и обвалов;

— обеспечить вентиляцию каптажа;

— предусмотреть сброс излишков воды, удаление выпав­ших из воды взвесей, отбор проб воды для анализа и регули­рование ее подачи потребителям;

— предусмотреть подачу воды самотеком или с помощью насосов. Насосы можно монтировать в каптажной камере, в стоящем рядом здании или в общей водосборной емкости, куда вода стекает из нескольких каптажей.

Каптаж источников изготавливают из сборных железобе­тонных, глиняно-каменных конструкций или кирпича.

Для каптажа источника применяют сборные железобетон­ные кольца диаметром 1,5 м, делают горловину колодца и люк. Наружные стенки камеры дважды покрывают горячим биту­мом, состав которого содержит 25% битума и 75% бензина.

Конструкции кирпичных камер для каптажа аналогичны конструкциям из сборного железобетона.

Конструкции глиняно-каменной камеры для каптажа ис­пользуют при неглубоком залегании источников. Камера состо­ит из каменной наброски, закрытой сверху и с боков слоем плот­но утрамбованной глины. Сверху этой наброски укладывают слой гравия или щебня для предохранения выноса грунта в ка­менную наброску (рис. 22 а, б).