Шахтные водозаборы как надежный и долговременный источник воды
Шахтные колодцы употребляют, обычно, в первых от поверхности безнапорных водоносных пластах, сложенных рыхловатыми породами на глубине до 30 м. Шахтный водозабор представляет собой вертикальный колодец круглой либо квадратной формы с массивным креплением стен. Нижнюю водоприемную часть его врезают в водоносный слой грунта.
Шахтный колодец является более всераспространенным типом местного водозабора (рис. 1). Он прост в эксплуатации и при грамотном сооружении и неплохом дебите подземных вод служит надежным и долговременным источником хозяйственной и питьевой воды.
Рис. 1. Шахтный колодец с ручным насосом
1 — шахта колодца;
2 — глиняные замки у основания колодца;
3 — отмостка;
4 — водозабоный фильтр;
5 — гравий (щебень); б — песок;
7 — площадка для установки насоса;
8 — насос;
9 — тяжи;
10 — подземный трубопровод;
11 — вороток для перекрытия подземного трубопровода;
12 — рычаг насоса;
13 — напорный трубопровод;
14 — вентиляционный стояк
Шахтный колодец (рис. 2) состоит из водоприемной части, ствола и перекрытия. Вода поступает в водоприемную часть колодца через донный фильтр либо щели в стенах колодца. Из одиночных колодцев воду забирают конкретно насосами, а из групповых — через сборный колодец.
Если высота (мощность) водоносного слоя малозначительна (до 3 м), предугадывают шахтные колодцы совершенного типа, другими словами водоприемную часть колодца делают на всю его толщину и даже заглубляют в водонепроницаемый слой. В данном случае воду принимают в колодец через отверстия в боковых стенах колодца, а в нижней его части оборудуют отстойник.
Если высота и мощность водоносного слоя огромные, то допускаются совершенные и неидеальные типы колодцев. В колодцах неидеального типа водоприемную часть не доводят до водонепроницаемого слоя, а заглубляют так, чтоб обеспечить достаточное поступление воды в колодец через дно либо сразу через дно и отверстия в стенах. Стволы шахты делают древесными, каменными, кирпичными, бетонными и железобетонными.
Рис. 2. Шахтные колодцы
1 — статический уровень воды;
2 — динамический уровень воды;
3 — водоприемная часть колодцев;
4 — водостойкий слой;
5 — ствол колодца;
6 — перекрытие;
7 — самотечный трубопровод (в случае группового размещения);
8 — напорная линия к водопроводной сети;
9 — сборный колодец;
10 — сифонный трубопровод;
11 — воздушные колпаки;
12 — поглощающая труба;
13 — поглощающая труба (к насосной станции);
14 — насосная станция;
15 — кривая депрессии
При расположении водоприемной части в песочных грунтах на деньке колодца нужно устанавливать оборотный песочный фильтр либо фильтр из пористого бетона, а в стенах водоприемной части колодцев — фильтры из пористого бетона либо гравия.
Оборотный фильтр следует делать из нескольких слоев песка и гравия шириной 0,4-0,6 м с укладкой в нижнюю часть маленькой фракции, а в верхнюю — больших фракций. Колодцы обычно сооружают опускным методом из готовых железобетонных блоков. В нижней части колодца устанавливают железный ножик, который врезается в грунт вследствие огромного собственного веса колодца. Грунт из-под ножика выбирают, а по мере заглубления стены колодца увеличивают и выводят выше уровня земли на 0,5-1,0 м.
Вокруг колодца на глубину до 2 м и ширину до 0,7 м устраивают глиняный замок, потом производят подсыпку и мостят камнем, бетоном либо асфальтом. Колодец закрывают крышкой либо делают над ним навес.
Групповые водосборные колодцы располагают в одну линию перпендикулярно к направлению течения подземного потока. Колодцы соединяют сифонными трубопроводами со сборным колодцем, расположенным рядом с насосным помещением. Воздух из сифонного трубопровода убирают вакуум-насосом при первом наполнении трубопровода. В предстоящем сифон работает без принудительной откачки воздуха.
Воду из сборного колодца перекачивают к потребителям по напорному трубопроводу. Сифонный трубопровод представляет собой наклонно либо горизонтально уложенную трубу с 2-мя вертикальными стояками, опущенными в колодец. В самой высочайшей точке трубопровода устанавливают воздушный колпак, в каком собирается воздух либо газы, которые выделяются из воды.
В большинстве случаев огромное количество газов собирается когда малозначительный подъем трубы изготовлен в сторону сборного колодца. При выкачивании воды из сборного колодца через поглощающий трубопровод уровень ее снизится и вода начнет поступать из водоприемных колодцев через сифонные трубопроводы.
В процессе откачивания воды уровень в сборном колодце будет ниже, чем в водоприемном на высоту h, величина которой находится в зависимости от гидравлического сопротивления в сифоне. Если уровень воды в колодцах находится на маленький глубине от поверхности земли, заместо сифонных трубопроводов делают самотечные, которые проще в эксплуатации.
Уровень воды в колодце до откачки воды скважинными насосами именуют статическим. Уровень воды, который устанавливается при равномерном откачивании определенного количества воды, именуют динамическим. Динамический уровень соответствует равновесию, которое наступает меж отбором воды откачивания и поступлением ее из окружающего водоносного слоя.
Переход от статического уровня к динамическому осуществляется по плавной кривой, которую именуют кривой депрессии. Кривая депрессии делает депрессийную воронку, глубина которой равномерно понижается по мере отдаления от колодца. Радиус депрессийной воронки именуют радиусом воздействия депрессии.
При откачивании воды из крупнозернистых водоносных грунтов кривая депрессии будет пологой, а радиус воздействия — большой, и напротив, в тонкодисперсных грунтах, даже при краткосрочном откачивании воды, может создаться крутая депрессия с малым радиусом воздействия, что отразится на величине питомого дебита колодца. Питомым дебитом именуют количество воды в м3/час, которую получают из скважины либо колодца на 1 м понижения уровня воды в нем.
Зная питомый дебит колодца, можно узнать его продуктивность при определенном понижении уровня воды. Дебит колодца находится в зависимости от скорости поступления воды в водосборный колодец, а скорость — от крупности зернышек водоносного грунта. Приблизительный дебит шахтных колодцев находится в зависимости от водонасыщенности водоносного слоя и колеблется от 1 до 100 м3/час.
Для роста дебита колодцев, заложенных в водоносном слое, который состоит из маленьких песков, водоприемную часть шахтных колодцев оборудуют гравийными и боковыми фильтрами либо стенками из пористого бетона.