Каптажи родников;

 

 

Трубчатые колодцы бурят механическим ударно-канатным или роторным способом. Ударно-канатным способом бурят скважины на глубину до 100 м, скважины глубиной более 100 м бурят роторным способом. При бурении скважины стенки закрепляют стальными обсадными трубами внутренним диаметром 168-426 мм, соединенными между собой при помощи муфт на резьбе.

 

Такое закрепление необходимо для защиты стенок от обвалов грунта во время бурения и эксплуатации скважины. Кроме того, обсадные трубы придают скважине вертикальное направление и изолируют ее внутреннее пространство от водоносных пород с некачественной водой.

 

Во время бурения рыхлых пород силы трения между стенками обсадных труб и грунтом увеличиваются по мере заглубления бура и достигают такой величины, когда опускание труб прекращается.

 

Тогда в готовую скважину опускают другую колонну труб меньшего диаметра и начинают бурить снова, пока не пройдут водоносный слой с качественной водой. Диаметр каждой следующей колонны меньше диаметра труб предыдущей колонны на 50-100 мм.

 

После окончания бурения трубчатый колодец имеет телескопический вид. Количество колонн обсадных труб зависит от глубины и способа бурения. Трубчатый колодец проектируют на основании данных о геологическом строении пород и гидрогеологических условиях местности.

Фильтры состоят из трех частей: рабочей (водоприемной), надфильтровой трубы с приспособлением для опускания и поднятия фильтра и отстойника. Надфиль-тровую часть трубы заводят в последнюю колонну обсадных труб на такую высоту, чтобы избежать попадания в фильтр песка через кольцевой запор и чтобы была возможность установить сальник. Вверху делают вырезы в виде перевернутой буквы "Г", которые служат замком для опускания фильтра в скважину. Отстойник представляет собой неперфорированную трубу длиной 2,0 м с глухим дном, которая является нижней частью фильтра. Отстойник предназначен для оседания мелкого песка и ила, которые проникают через фильтр в начале его работы. Устанавливают его ниже каркаса фильтра и очищают от осадков желонкой. Фильтры применяют самых разнообразных конструкций в зависимости от характера пород, которые составляют водоносные пласты: сетчатые и проволочные, дырчатые и щелевые, пористобетонные и гравийные, гравитационные и т.п. Рабочей частью фильтра является каркас, который состоит из перфорированной трубы с круглыми или прямоугольными отверстиями. На каркасе закреплены стержни из проволоки, а на них -фильтровальная сетка, для которой проволочные стержни служат опорой. Каркас фильтра должен иметь достаточную механическую прочность и стойкость против коррозии и эрозионного воздействия воды. Широкое распространение получили каркасно-стержневые фильтры, у которых каркас состоит из стержней, закрепленных в опорных поясах. Для их изготовления на каркас навивают спирали из проволоки диаметром 1,5-2,0 мм. Каркасы фильтров, изготовленные из нержавеющей стали, устанавливают на любую глубину, а каркасно-стержневые — на глубину до 200 м. Каркасные фильтры, изготовленные из древесины, пластмассы, керамики и асбоцемента, устанавливают на глубину не более 100 м. Каркасы из перфорированных труб покрывают сетками из латуни или нержавеющей стали квадратного или гладкого плетения, гофрированными сетками из пластмасс, тканями из стекловолокна и т.п. Медные луженные сетки на стальной трубе создают гальваническую пару: первая — катод, другая — анод. Вследствие этого стальная труба сильно корродирует. Сетки укладывают на продольные прутья, а прутья — на подкладочную спираль из нержавеющей стали или винипласта. Размеры проходных отверстий принимают такими, чтобы они не пропускали частиц породы из водоносного горизонта в трубчатый колодец. Фильтрующие элементы (отверстия в трубах и сетках, поры в гравийной обсыпке) должны создавать минимальное препятствие поступлению воды и иметь высокую скважинность. Скважинностью фильтра называют отношение суммарной поверхности отверстий к боковой поверхности той части трубы, где эти отверстия размещены. Фильтры с высокой скважинностью значительно долговечнее. Скважинность каркаса, дырчатых фильтров с сетками составляет 20-25%, щелевых — 40-45%, гравийных 30-40%. Самую высокую скважинность имеют каркасно-стержневые фильтры — до 60%. Трудоемкие гравелистые фильтры часто заменяют пористобетонными на каркасе из асбестоцементных труб (рис. 1). Их скважинность составляет 35-40%, а стоимость в 2-3 раза меньше стальных. Пористобетонные фильтры представляют собой цилиндрические обоймы с пористыми стенками из гравия, равномерно уложенного и сцементированного тонкой пленкой цементного раствора. Наружный диаметр фильтра составляет 160-300 мм, толщина стенки 40 мм, а длина 0,65-1,0 м. Горловину скважины закрывают оголовком, который служит для защиты трубчатого колодца от загрязнения и для монтажа водоприемного оборудования. Оголовок размещают в небольшом шахт-колодце. Стены шахты сооружают из камня, кирпича, бетона или древесины, а пол — из бетона.

 

 

Водосборы инфильтрационного типа

Если русло реки сложено водопроницаемыми породами, речная вода насыщает их, образуя своеобразный грунтовый поток, медленно движущийся в том же, что и река, направлении. Этот грунтовый поток называют обычно подрусловым потоком или подрусловыми водами. Границы его (нижняя и боковые) определяются в основном характером залегания водонепроницаемых пород. Подрусловые воды движутся в галеч-никовых и песчано-гравелистых породах и частично питаются грунтовыми водами из водоносных пластов береговых склонов, примыкающих к пойме реки.

Для отбора воды из подруслового потока используются водоприемные сооружения инфильтрационного типа. Эти сооружения по характеру своей работы весьма близки к рассмотренным выше сооружениям для приема подземных вод, а по конструктивному оформлению часто полностью аналогичны последним. Для забора подрусловых вод могут применяться трубчатые и шахтные колодцы, горизонтальные водосборы (дрены, галереи), а также особый тип сооружения — лучевые водосборы (см. далее).

Водосборы инфильтрационного типа могут быть расположены вдоль русла реки, а горизонтальные водосборы, кроме того, и под руслом реки. На IV. 69 показана схема работы водосбора, расположенного вдоль русла реки. В данном случае в качестве водоприемного сооружения использован ряд трубчатых колодцев А.

Отбор воды из насыщенного водой грунта приводит к усиленному поступлению воды из реки в грунт. Таким образом, фактически колодец. не только забирает воду, насыщающую грунт, но и подсасывает речную воду, которая предварительно фильтруется через грунт. Этот характер работы отразился и на самом названии водосборов — инфильтраци-онные.

Поступающий из реки в грунт инфильтрат может вызвать интенсификацию процесса заиления (кольматации) поверхности ложа реки взвесью, содержащейся в речной воде. Поэтому скорости фильтрации воды из реки в грунт не должны.быть значительными. Так как уровень подрусловых вод связан с уровнем воды в реке, условия работы водоприемных сооружений будут меняться при сезонных колебаниях последнего. На рисунке схематически показано расположение линии депрессии при откачке воды из колодца в период наивысшего уровня воды в реке. Характер правой ветви линии депрессии определяется условиями питания подруслового водоносного слоя грунтовыми водами.