Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое водозаборные сооружения, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое водозаборные сооружения, механизмы для подъема воды , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Военная геология.
Для получения подземных вод существуют различные конструкции водозаборных сооружений в зависимости от водоносного слоя (рыхлые или трещиноватые скальные породы), глубины его залегания и статического уровня воды. Широкое распространение в практике войскового водоснабжения имеют копаные колодцы с различным креплением, забивные и буровые колодцы, галлереи и каптажи для использования нисходящих и восходящих источников (ключей). Колодцы и галлереи бывают совершенные, т. е. доведенные до водоупора, и несовершенные, частично вскрывающие водоносный пласт.
По характеру материала, употребляемого для крепления, следует различать колодцы и галлереи деревянные, бетонные, кирпнчные, из волнистого железа, а также керамические, железобетонные и чугунные. Буровые колодцы крепятся железными и деревянными трубами. Конструкции каптажа естественных источников (ключей) могут быть различной формы в зависимости от строительных материалов, срока службы и времени, отведенного для его устройства. В полевых условиях для забора воды из нисходящего источника расчищают место его выхода н ниже устанавливают бочку или сруб. Вода подается по трубе или рукаву. Для защиты воды от загрязнения каптаж сверху закрывается и затем маскируется. Наиболее часто встречаемый тип каптажа нисходящего источника показан на рис. 65.
Каптаж восходящего источника устраивают следующим образом. Место вокруг источника расчищают и делают углубление, в которое затем устанавливают бочку без дна, и насыпают в нее слой гравия высотой 5—10 см. Сверху каптаж источника закрывается так же, как и при сооружении каптажа нисходящего источника. Типовая конструкция для квитирования восходящего источника приводится на рис. 66. Копаными колодцами подземные воды наиболее широко используются при глубине залегания водоносного слоя 10—15 и ие свыше 20 ле от поверхности земли. При больших глубинах залегания водоносного слоя устраивают забивные или буровые колодцы. Копаные колодцы могут быть квадратного и прямоугольного сечения с размерами 1,5 X 1,5 ле, 1,5 X 1 ле и круглые диаметром 1—1,25 Л. В зависимости от характера водоносной породы колодец углубляют в водоносный пласт от 0,5 до 1,5 ле, причем дно колодца, во избежание заноса его мелкозернистым песком, засыпают гравием на высоту 0,2—0,3 ле.- Если копаным колодцем вскрывается напорный водоносный горизонт, столб воды в колодце может достигать 12* 179 нескольких метров, в зависимости от величины гидростатического напора. В тех случаях, когда водоносный пласт представлен мелкозернистыми песками (плывунами), проходка колодца в водоиасыщепной зоне осуществляется с помощью забивной крепи или опускания специально изготовленного ящика с открытым дном. Деревянный сруб над поверхностью земли поднимают на 0,8—1,0 л и прикрывают плотной крышкой, или, во избежание проникновения поверхностных вод и атмосферных осадков, устраивают будку над ним. Вокруг колодца на глубине 0,8—1,0 л делают замок из утрамбованной глины слоями 0,15—0,20 х. Сверху насыпают слой песка 0,1—0,15 л, после чего устраивают каменное покрытие
с уклоном от колодца. Подъем воды из шахтных колодцев наиболее часто осуществляется ячеисто-ленточным водоподъемником (рис. 67). Когда требуется быстро получить воду и водоносный пласт залегает на глубине не свыше 8—10 л, а статический уровень воды находится на 5—6 м от поверхности земли, устраивают забивные мелкие трубчатые колодцы (МТК). Разрез такого колодца показан на рис. 68. 1Если статический уровень воды находится иа глубине свыше 5—6 м от поверхности земли, забивной колодец устраивают в шурфе глубиной до 2 л. По простоте своего устройства, по быстроте и легкости сооружения и разборки мелкий трубчатый колодец незаменим там, где питьевая вода требуется периодически. Установка мелкого трубчатого колодца в мягкпх породах иногда требует всего нескольких часов работы. Для устройства таких колодцев употребляются железные трубы внутренним диаметром от 32 до 50 мм, носящие название колодезных труб. Толщина стенок труб 5—6 мм, а соединительные 180 для пих муфты должны быть достаточно массивны и иметь бочкообразно закругленные концы, чтобы при забивке в землю не увеличивалось сопротивление от опрессовапия под муфтами проходимых пород. Главною деталью мелкого трубчатого колодпа является его наконечник, представляющий собой фильтр / с острым башмаком 2. Такой фильтр делается из железной оцинкованной трубы одного диаметра с трубами колодца и длиною от 0,9 до 1,2 д. В нижний конец фильтра ввинчено стальное четырехгранное острие, а на верхнем конце имеется муфта 3 для соединения с трубами. Труба фильтра иа всем протяжении от башмака до муфты засверлена
рядами дыр, а поверхность трубы опаяна медной сеткой. При таком устройстве фильтра вода свободно протекает в трубу через сетку, а частицы песка задерживаются ею. В верхней муфте фильтра ставится шаровой клапан 4, задерживающий обратное поступление воды из труб. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Забивка колодца ведется следующим образом: устанавливается тренога с двумя блоками (рис. 69), на забиваемую в землю трубу надевается железный хомут, стягиваемый болтами, который плотно обжимает трубу. Через блоки перекидываются веревки с подвешенной на них тяжелой чугунной бабой. Баба имеет сквозное отверстие, через которое проходит труба. Приподнимая и опуская бабу, ударяют по хомуту, отчего труба постепенно вгоняется в грунт, пока не войдет в пласт породы, содержащей воду. Чтобы определять, появилась ли в трубе вода, следует время от времени опускать в нее грузик на шпагате. Когда вода появилась, следует продолжать заколачивание трубы до тех пор, потея весь фильтр не погрузится в водоносный пласт. Если приток воды слаб, то следует войти фильтром в водоносный пласт возможно глубже. При этом, конечно, глубина уровня воды в трубе не должна быть больше указанной высоты присасывания.
После получения в трубах столба воды немедленно производится прокачка воды для прочистки самого фильтра и для образования вокруг фильтра в самой водоносной породе естественного фильтра. Дело в том, что водоносные пласты, представленные гравием или галечником, содержат в себе много мелких глинистых и песчаных частиц, которые могут проникать сквозь отверстия в сетке фильтра. Предварительная прокачка должна высосать эти мелкие частицы из близлежащих частей водоносного пласта. После прокачки фильтр колодца оказывается окруженным естественным фильтром из наиболее крупных зерен пород, прилегающих к сетке, и более мелких — по мере удаления от сетки. Такой естественный фильтр устанавливает равновесие частиц в водоносном пласте, и удаленные от сетки мельчайшие зерна песка при откачке остаются в покое. Таким образом, вода в сетке протекает между крупными частицами породы, в выкачиваемой воде уничтожается муть и усиливается приток воды из пласта к колодцу. Насосное оборудование мелкого трубчатого колодца состоит из насосной колонки 5, навинчиваемой на трубу колодца 6 (рис. 68). Колонка внутри имеет расточенный цилиндр, в котором движется поршень, присасывающий воду при качании. В нижней части цилиндра находится шаровой клапан, который задерживает воду при обратном ходе поршня. Верхний край колонки снабжен изливом, через который вода поступает в подставляемые при качке сосуды. Производительность мелкого трубчатого колодца зависит от двух причин: от фильтрационных свойств породы и от диаметра и длины хода поршня в колонке. Ниже приводятся данные производительности мелкого трубчатого колодца, выведенные из практических наблюдений.
Когда мелкий трубчатый колодец предназначается для постоянного пользования и для получения значительного количества боды, его можно устраивать, принимая смешанный способ сооружения, а именно—забивку и бурение. Устройство такого колодца возможно лишь в мягких породах. Обсадными трубами для него могут служить обыкновенные буро182 вые трубы диаметром до 150 леи. Преимущества такого колодца, в результате увеличения его диаметра, против мелкого трубчатого колодца состоят в том, что в ием на нужной от поверхности земли глубине, т. е. там, где уровень воды остается постоянным при самом интенсивном откачивании, может быть установлен насосный цилиндр, приводимый в действие штангами с поверхности земли. В случае заноса песком нижней части труб цилиндр может быть извлечен и колодец очищен без нарушения его целости. Забивке труб должно предшествовать пробуривание скважины ложковым буром. Предварительное бурение преследует двоякую цель: выяснить глубину залегания, мощность и структуру водоносного пласта, а также облегчить и создать направление для забивки труб. Когда скважина пробурена (что в глинах и суглинках прн диаметре 50—75 мм до глубины 15—20 м выполняется в 2—2| дня), приступают к заготовке нужного количества обсадных труб. При этом, если приток воды в колодец ожидается слабый, нижнюю часть трубы, которая погружается в водоносный
Рис. 69. Тренога для забивки мелкою трубчатого колодца пласт, засверливают рядами дыр, чтобы питание колодца шло по всей толще водоносного пласта. Если же приток воды в колодце будет с напором, то засверленный конец трубы может быть значительно короче. Самая забивка ведется прн помощи бабы, движущейся не над землею, а в обсаживаемых трубах. При этом удары бабы действуют не на самую трубу, а на особый башмак, свободно надеваемый на нижний конец трубы. Башмак состоит из массивного острия пирамидальной формы с винтовой нарезкой в верхней части. На эту нарезку навинчен кусок железной трубы длиной 0,3—0,6 л с таким внутренним диаметром, чтобы в него свободно, но без большого зазора, мог войти конец обсадной трубы. Удары бабы постепенно вгоняют башмак в пласт по направлению заранее пробуренной скважины. В то же время рабочие на поверхности земли надавливают и поворачивают обсадные трубы, не позволяя им отставать в поступательном движении от движения башмака книзу. Обыкновенно такое продвижение труб совершается легко, потому что башмак имеет несколько бблыпий диаметр, нежели трубы, а потому оставляет за собой уширенную
скважину с уплотненными стенками, в которую без трения а
породы проходят соединительные муфты обсадных труб.
Прн достижении водоносного пласта в трубы через васверюнные отверстия проникает вода и устанавливается уровень, по «ученный при предварительном бурении.
Если не наблюдается заплывания колодца песком через засверленные дыры, то можно установить и привести в действие
насосный цилиндр. Если же происходит заплывание, то в колодец
опускается сетчатый фильтр, подобный описанному для мелкого
трубчатого колодца, но с открытым верхним концом для введения
в него конца всасывающей трубы. В случае, когда в колодце напор воды будет таков, что по¬
стоянный уровень в трубах даже при наибольшей откачке не
будет понижаться ниже 6 л, то для подъема воды может служить
любого типа присасывающий насос, установленный на поверхности земли.
При использовании водоносного горизонта, залегающего на
глубине свыше 15 л, применяют ударно-вращательное бурение с обсадкою труб по мере пробуривания водоносной породы и
изъятия породы на поверхность.
Для разведки подземных вод до глубины 30 м применяют
буровой комплект 78/89 лл. Из-за малого диаметра фильтра он
дает незначительное количество воды. Бурение ударно-вращатель- иое, с треногой. Напарье: ложка, змеевик, долото. Для извлечения
раздробленной породы и бурения в плывунах служит желонка
на тросе. Крепление стенок скважины производится обсадными
трубами с фрезерным башмаком. При встрече водоносного горизонта обсадные трубы поднимают на высоту фильтра. Пробную
откачку производят поршнем Летестюили же штанговым насосом.
Водозаборная галлерея, как совершенная, так и несовершенная, закладывается обычно при глубине залегания водоносного
горизонта не свыше 5—6 л. Обычно она делается в тех случаях,
когда требуется осуществить наиболее полный захват подземного
потока в данном районе. Такой тип водозабора подземных вод
обычно применяется в горных районах н при трещиноватых породах. Иногда подземные воды каптируются кяризами. Длина
кяризов может достигать нескольких километров при глубине
заложения галлереи от нескольких метров до нескольких десятков
метров.
Подъем воды из описанных выше водозаборов осуществляется
различными способами. При отсутствии более совершенных водоподъемных средств вода из копаных колодцев (при их глубине
3—12 л) извлекается ведром на веревке, цепи или канате через
ворот, блок, журавль. При подъеме больших количеств воды и
глубине залегания воды 12—25 л от поверхности земли применяется ячеисто-ленточный водоподъемник (см. рис. 67) с ручным
плн механическим приводом. Размеры подъемника 63 X 43 X 60 см.
Вес 90 кг ( без ящика). Такой водоподъемник с ручным приводом 2—3 бойца легко могут установить в течение 15—45 мин. Производительность водоподъемника СО л/мин при ручном приводе
(35 оборотов рукоятки) и 80—120 л/мин при механическом при¬
воде (450—600 оборотов в минуту).
Для копаных колодцев можно также применить поршневые
и центробежные насосы, устанавливаемые не свыше 4—с м над
водой. В полевых условиях чаще применяется ручной насос
двойного действия «Красный факел» № 4 (рис. 70) производительностью около 60 л/мин при высоте нагнетания до
20 м.
В полевых условиях также употребляют поршневые насосы,,
которые работают по тому же принципу, что н
насос «Красный факел».
Ручной пасос на забивном фильтре устанавливается непосредственно
на трубе колодца. Всасывание таким насосом может производиться при
условии, если уровень воды не глубже 5—6 м от
поверхности земли, прн
диаметре основной коллопны забивного колодца
62.5—75 хи и при 30 качаниях в минуту. Производительность колодца может достигать 3—4 л?/час.
Рпс* 70. Поршневой насес „Красный фэгел'*'
Чтобы обеспечить непрерывный подъем воды из колодца или скважины, устанавливаются центробежные насосы, приводимые в движение двигателями внутреннего сгорания или электромотором. В зависимости от требуемого напора выбирают пасосы одноступенчатые
или многоступенчатые, горизонтальные или вертикальные.
Для подъема воды из буровых скважин, прн глубине статического уровня свыше 15—20 л, применяют штанговые насосы,
эрлифты и вертикальные центробежные насосы (Фарко).
Для глубокого бурепня на воду применяют принятые в Красной Армии станки АБГ-50 и АББ-100 (агрегат вращательного
бурепия) (рпс. 71). Эти буровые инструменты позволяют вести
бурение на глубину до 50 н 100 м. Они применяются для
вращательного (роторного) бурения н смонтированы на автомашине, двигателем которой или специальным мотором приводятся
в действие штанги. Бурение в рыхлых породах ведется долотом
«рыбий хвост», в скальных —
специальными долотьями. С помощью лебедкн НГ-3 устанавливается в колодец штанговый поршневой насос (75 хи) или эрлифтное оборудование. Производительность штангового насоса 60 л/мин, высота подъема воды до
60 х
Кроме того, для разведки и эксплоатации подземных вод применяются трубчатые колодцы машинного и других видов механического бурения. Получение воды из открытых источников более сложно, чем прн заборе подземных вод, и вопрос о выборе того или иного типа водозабора решается с учетом местных условий и маскировки водоисточника. Особенно следует обратить внимание на берег, где располагается водозабор. Он должен обеспечивать маскировку н удобное расположение необходимых агрегатов, а также иметь хорошие подъездные пути. При мутной и загрязненной воде обычно устраивают береговые колодцы для получения фильтрованной воды. Устройство таких колодцев особенно целесообразно в тех случаях, когда имеется опасение заражения водоема отравляющими веществами. Когда дно илн берега водоема сложены водонепроницаемыми породами, а вода в водоеме загрязнена или имеет много взвешенных веществ, фильтрованную воду получают путем устройства траншеи, засыпанной фильтрационным материалом. Прн этом необходимо учитывать наименьший уровень воды в водоеме. Типы таких водозаборных сооружений приведены на рис. 72. При организации водозабора из открытого водотока небольшой глубины и ширины устраивают плотины из земли, камня, дерева, с подъемом уровня воды до 1—1,5 м. Подъемные средства при заборе воды из открытых водотоков менее сложны, чем для получения воды нз колодцев или скважин. В основном это — центробежные насосы с механическим приводом и мотопомпы.
Исследование, описанное в статье про водозаборные сооружения, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое водозаборные сооружения, механизмы для подъема воды и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Военная геология
Комментарии