какая максимальная глубина залегания лучевых водозаборов

Какая максимальная глубина залегания лучевых водозаборов

В послевоенный период быстрое развитие получили так называемые лучевые водозаборы. Эти водозаборы позволяют более эффективно использовать возможности водоносных горизонтов, вытесняя мало-дебитные артезианские скважины.

Лучевой водозабор представляет собой шахтный колодец, из которого лучами расходятся водозаборные скважины. Вода из скважин поступает в шахтный колодец, из которого откачивается насосами. Эта система водоснабжения позволяет применять мощные, с более высоким к. п. д. глубинные насосные установки погружных и непогружных типов, откачивающие воду непосредственно из шахты, и заметно снизить эксплуатационные затраты на добычу подземных вод.

Различного рода горизонтальные водосборы подземных вод (подземные галереи, дренажи и т. д.) известны давно и имеют широкое применение. Потоки подземных вод небольшой мощности не могут быть в достаточной степени перехвачены вертикальными колодцами, находящимися на больших расстояниях друг от друга.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Возможность задавливания в водоносные пески металлических труб большого диаметра позволяет по-иному решить вопрос горизонтального водосбора, расширить область его применения и более экономично решить вопрос каптажа большого количества воды.

Возможность использования лучевых водозаборов позволяет ввести в эксплуатацию маломощные водоносные горизонты, ранее неиспользовавшиеся из-за малого дебита, при вертикальном их пересечении водозаборной скважиной.

Причинами потери производительности, артезианских скважин являются: коррозия, кристаллизация и заиление фильтра. Часть фильтра, находящаяся выше переменного уровня воды в скважине, подвергается действию воздуха и коррозирует. При горизонтальных водосборах, ввиду меньших скоростей движения воды, в трубах выделяется меньше углекислоты и процесс кристаллизации проходит значительно медленнее. Заиление при этих условиях также проходит медленнее, чем в вертикальных водозаборных скважинах.

В установленной над шахтным колодцем насосной будке размещают электродвигатели, пусковую и контрольную аппаратуру. В затапливаемых местах насосную будку устанавливают выше возможного паводкового уровня.

Рис. 166. Шахтный колодец с лучевым водозабором

Перфорированные трубы размером 200 мм изготовляют из листовой стали. Размер отверстий зависит от крупности зерен пород, в которых устанавливают перфорированные трубы. Для крупных песча-но-гравелистых пород размер отверстий принимается 40×8 мм.

Для удобства задавливания длина звеньев перфорированных труб не превышает 2—2,2 м.

При определении числа и длины труб исходят из следующего: скорость входа в отверстия должна быть 3—6 мм/сек и скорость движения воды в самой трубе не должна превышать 1,5 м/сек. Обычно скорость не превышает 0,75—0,9 м/сек. Понижение скорости способствует улучшению качества воды и уменьшает поступление мелких частиц грунта в трубу.

Наиболее ответственной частью работы является установка перфорированных труб. Задавливание труб в грунт производят при помощи двух гидравлических домкратов мощностью 100 Т. Для облегчения задавливания трубы в грунт передний конец первой трубы имеет специальный заостренный наконечник. Для предотвращения попадания воды внутрь колодца между наружной поверхностью трубы и заделанным в бетон шахты патрубком ставят специальный уплотняющий манжет.

По мере задавливания перфорированной трубы ее наращивают приваркой следующего звена. Внутри перфорированной трубы помещена водонапорная труба для размыва грунта в период задавливания перфорированной трубы. Внутренняя 50-миллиметровая труба соединяется на конических резьбовых соединениях. Для откачки воды и песка, поступающих в шахту в период задавливания перфорированных труб, устанавливают специальный насос. Трудность установки перфорированных труб заключается в выборе правильного соотношения между размывом грунта и подачей трубы вперед. При нарушении этого соотношения труба может легко выйти из горизонтальной плоскости. При песках мощностью 1-—2 м это может привести к аварии.

Для восстановления производительности шахтных колодцев с горизонтальным водосбором по мере выхода из строя ранее установленных перфорированных труб могут быть установлены новые, для чего в колодце предусматривают запасные окна.

Если перфорированные трубы задавлены на такое расстояние, что часть их находится под рекой или озером, то 4—5-метровый естественный слой, отделяющий воду от труб, вполне очищает воду химически и бактериологически. Вообще это расстояние проверяется расчетом в зависимости от ряда условий. По методу Л. Раннея к 1961 г. в США, Венгрии, ФРГ и других странах было построено около четырехсот водозаборов. Многие из них производительностью 2000—2400 м3/ч.

Способ Р. Небольсина. В 1941 г. Р. Небольсин (США) предложил метод устройства лучевых водозаборов, несколько отличающийся от метода Л. Раннея. По это-му методу в водоносный пласт одновременно задавливают толстостенную обсадную трубу и фильтровые трубы. Затем обсадную трубу выдают, а фильтровые трубы с буровой головкой оставляют в скважине. Образование фильтра происходит таким же способом, как и при методе Л. Раннея. В 1941 г. этим способом было осуществлено водопонижение при строительстве Нью-Йоркского метрополитена. В последующем было сооружено несколько водозаборов в ФРГ. Метод Р. Небольсина широкого распространения не получил.

Способ Г. Фельмана. Первые колодцы этого типа были сооружены в 1947—1948 гг. швейцарским инженером Г. Фельманом для водоснабжения г. Берна. Способ Фельмана отличается тем, что для проходки скважины применяют гладкие толстостенные, соединяемые на резьбе обсадные трубы. Впереди колонны укреплен так называемый «пилот»— режущая головка, подсоединенная к колонне труб, подающих воду для промывки скважины. После окончания бурения промывные трубы выдаются и вместо них в обсадные трубы вводится также подсоединяемая к «пилоту» колонна перфорированных труб. Только после этого из скважины выдаются обсадные трубы.

Главные преимущества способа Г. Фельмана по сравнению со способом Л. Раннея следующие:
1. Обсадные трубы могут быть многократно использованы и заменяются относительно более дешевыми перфорированными тонкостенными. Перфорированные трубы могут быть изготовлены также из синтетических материалов.
2. Перфорация труб может быть предварительно осуществлена в полном соответствии с данными, полученными о гранулометрическом составе пересекаемых пород при бурении скважины. Величина отверстий перфорации может полностью соответствовать величине зерен дренируемого горизонта.
3. Если пройден слой мелкого песка, то для предотвращения излишнего выноса песка и связанного с этим обрушения грунта этот участок дренажной трубы может быть неиерфорированным. Также может не перфорироваться участок, пересекающий глину.

Рис. 167. Схема лучевого водозабора с восходящими лучами

Способ фирмы «Пройсаг» (ФРГ). Во всех описанных выше лучевых водозаборах естественный гравийный фильтр вокруг фильтровой трубы создается из местного грунта благодаря интенсивному выносу мелкого песка и гравия.

Способ фирмы «Пройсаг» предусматривает засыпку предварительно подготовленного гравия в концентрический зазор, образуемый между обсадной и фильтровой трубами. Для этого одновременно с фильтровой трубой вводят трубу для намывки гравия. Обсадная труба выдается из скважины постепенно, по мере заполнения участков скважины гравием. Этот способ применяется в основном в ФРГ. Производительность построенных этим способом лучевых водозаборов от 100 до 1500 м3/ч.

Особые типы лучевых водозаборов. При относительно малой потребности в воде с целью использования преимуществ лучевых водозаборов и удешевления стоимости работ сооружают малые лучевые водозаборы с шахтой диаметром 1,5—2 м. В Австрии в 1955 г. Г. Фалли запатентовал метод оборудования малых лучевых водозаборов. От способа JI. Раннея этот метод отличается конструкцией бурового снаряда.

В 1953 г. в Швейцарии Г. Фельман запатентовал свой метод сооружения малых лучевых водозаборов. Этот метод отличается двухэтажным полком для размещения оборудования, необходимого при задавливании обсадной трубы. Благодаря этому представляется возможным уменьшить диаметр шахты до 1,5—1,6 м.

В ФРГ сооружено несколько водозаборов с восходящими лучами (рис. 167). Для этого из шахты под заданным углом бурят восходящие скважины, выходящие на поверхность. Затем с поверхности скважины обсаживают трубами, в которые опускают фильтровые колонны. По мере заполнения гравием концентрического зазора, образуемого между обсадной и фильтровой колоннами, обсадные трубы извлекают.

В местах выхода фильтровых труб на поверхность сооружают небольшие колодцы. Поступающую из восстающих скважин воду откачивают глубинными насосами.

Надо полагать, что по мере совершенствования технологии сооружения водозаборов этого типа они должны получить широкое распространение.

Главные их достоинства:
1. Возможность пересечения всех водоносных участков, что очень важно при большом числе маломощных изолированных друг от друга водоносных пластов.
2. Оборудования фильтров в соответствии с гранулометрическим составом каждого из пересекаемых водоносных пластов, а также возможностью оборудования глухих участков.
3. Возможность спуска обсадной и фильтровой колонн с поверхности звеньями большой длины, что упрощает и облегчает производство работ.

Смену фильтра или ремонт скважины осуществляют с поверхности независимо от работы водозабора.

Водозабор с восходящими лучами в 1960 г. был сооружен на берегу р. Рейна для водоснабжения металлургического завода. Диаметр шахты 3 м, глубина 18 м. Суммарная длина восходящих лучей 1000 м. Фильтровая колонна диаметром 160 мм из поливинилхлорида. Дебит водозабора 2000 м3/ч.

Следует заметить, что каждый из описанных лучевых водозаборов применительно к гидрогеологической характеристике водоносных пород имеет свои положительные качества и недостатки как с’ точки зрения производства работ, так и с точки зрения эффективности использования водоносного горизонта.

Главное достоинство лучевых водозаборов заключается в том, что во многих случаях это единственный способ добычи воды в необходимых количествах.

При составлении вариантов открытого водозабора из реки и шахтного колодца с лучевым водозабором следует принимать во внимание, что для большинства районов Советского Союза диапазон колебания температуры воды, получаемой из шахтного колодца, в любое время года не превышает 8—12° С. Это очень важно в тех случаях, когда значительная часть воды потребляется предприятиями бумажной, текстильной, металлургической, химической промышленности и т. д. Разность в колебаниях температуры воды, получаемой из береговых насосных станций, для многих районов Советского Союза колеблется в пределах 15—20°, то весьма неблагоприятно сказывается на работе предприятий, потребляющих воду в больших количествах для технологических процессов.

Сооружение лучевых водозаборов в Советском Союзе. В Советском Союзе проектированием и стреительством лучевых водозаборов занимаются несколько организаций.

На рис. 168 показан опытно-эксплуатационный водозабор, сооруженный в Татарии по проекту треста Гипроспецпромстрой. Внутренний диаметр шахты 6 м, глубина шахты 12 м. Предусмотрено четыре луча длиной до 50 м, длина фильтров — по 35 м, диаметр фильтров — по 200 мм. Два луча — подрусловые, два — береговые. Скважность фильтров 17,4%. Метод устройства лучевых водозаборов аналогичен венгерскому. Опытная откачка одного из лучей длиной 15 м при понижении уровня воды в водосборной камере относительно уровня воды в реке на 5 м составляет 200 м3/ч. Сооружено несколько лучевых водозаборов в Прибалтике, в г. Рустави и в других городах.

В Ставропольском крае построены небольшие лучевые водозаборы для сельскохозяйственного водоснабжения. Следует заметить что при этом применяли разные способы сооружения лучей. В настоящее время этот опыт обобщен еще не в достаточной мере.

Рис. 168. Опытно-эксплуатационный лучевой водозабор в Татарии (проект):
1 — железобетонный шахтный колодец; 2 — фильтровая щелевая труба; 3 — скала; 4 — запасной направляющий патрубок; 5 — насос 20A-18XI (Q = 600 м3/ч); 6 — лучи

Оборудование горизонтальных дрен осуществлялось следующим образом. Сначала продавливали с помощью гидравлических домкратов на полную глубину обсадные стальные трубы диаметром 219 мм с толщиной стенки 8 мм. Продавливание обсадных труб производили через направляющие патрубки диаметром 325 мм, установленные в железобетонном опорном кольце. При этом кольцевой зазор между направляющим патрубком и обсадной трубой уплотнялся резиновым сальником.

Переднюю продавливаемую обсадную трубу оборудовали специальной съемной буровой головкой конструкции Л. А. Титова, с помощью которой продавливали обсадную трубу. Корпус буровой головки изготовлен из стальной трубы диаметром 219 мм и имеет форму параболоида вращения. Конструкция затвора головки допускает возможность прекращения поступления грунта в продавливаемые трубы, пропуск и регулирование потока воды для размыва грунта перед головкой. Параболическая часть корпуса снабжена отверстиями диаметром 16 и 20 мм, предназначенными для приема‘грунта, и отверстиями диаметром 10 мм для выхода воды, размывающей грунт. Приемные отверстия равномерно распределены по параболической части корпуса головки, за исключением верхнего участка, что вызвано стремлением уменьшить при продавливании возможное отклонение луча вверх. Обсадные трубы готовили отрезками длиной по 2 ж и торцевали на токарном станке с проточкой фаски, необходимой для качественной сварки.

После продавливания на заданную глубину колонны обсадных труб в ней устанавливали колонну фильтровых труб и резиновый сальник в зазоре между фильтровыми и обсадными трубами. Затем обсадные трубы домкратом извлекали из скважины. Фильтровые трубы изготовлены из стальных трубы диаметром 114 мм с перфорированными щелями шириной 3—4 мм, длиной 100 мм и обмотаны винипластовой сеткой или латунной сеткой галунного плетения. Скважность фильтров всех дрен около 10%- Всего было оборудовано четыре лучевых дрены, основные данные которых приведены в табл. 58.

Для оборудования лучевых дрен было применено следующее основное оборудование:
1. Домкратная установка, состоящая из двух домкратов ГД-170/1120 с суммарным усилием 340 Т, маслонасоса и бака для масла.
2. Два насоса С-204 для откачки воды из шахты.
3. Насос НГР-250/50 для нагнетания размывающей воды в буровую головку.
4. Вентилятор «Сирроко» для вентиляции рабочей зоны, главным образом при сварке труб.

Максимальное усилие домкратов в процессе продавливания обсадных труб не превышало 40—45 т. После дополнительной промывки давление даже на интервале 30—40 м не превышало 20—30 Т.

В результате оборудования лучевого водозабора представилось возможным демонтировать глубинные насосы на участке около 300 м вдоль продольной перемычки сооружаемой ГЭС.

Источник

Горизонтальные водозаборы

Горизонтальные водозаборы представляют собой водосборную траншею или водосборную галерею, оборудованную для приема воды из водоносного пласта и отвода ее в место расположения водозаборных устройств. Они позволяют эксплуатировать маломощные водоносные пласты, расположенные на глубинах 4-8 м. Горизонтальные водозаборы особенно эффективны при расположении вблизи рек, озер и водохранилищ.

При значительной длине водозаборов через каждые 50 м устраивают смотровые колодцы, предназначенные для осмотра, очистки, вентиляции, ремонта и взятия проб воды. Также устраивают водосборные колодцы, куда поступает собранная вода, оснащают их насосными установками, производят в них замер дебита, отбор проб, осаждают взвешенные частицы.

Горизонтальный водозабор

1-перфорированные в верхней части трубы (горизонтальные водосборы); 2 — сборный колодец; 3 — водоносный пласт

Вид устройств для захвата воды зависит от гидрогеологических и инженерных условий. Простейшим типом горизонтального водозабора является открытый дренажный канал — водосборник. Он применяется для промышленного водоснабжения и строится в виде открытой траншейной выработки, откосы которой оборудованы песчано-гравийным фильтром.

При заборе небольших количеств воды для мелких потребителей и временного водоснабжения, а также при глубине залегания подземных вод 2-3 м от поверхности земли применяют траншейные водозаборы. Типичным представителем траншейного водозабора является каменно-щебеночный. Его выполняют в траншее, укладывая фильтрующие материалы, размер которых увеличивается к середине траншеи, сверху покрывают слоем глины, а затем вынутым из траншеи грунтом.

Каменно-щебеночный траншейный водозабор

1 — местный грунт; 2 — экран из водонепроницаемого грунта (глины); 3 — крупный песок; 4 — гравий; 5 — выкладка из рваного камня или щебня

Используются также трубчатые горизонтальные водозаборы, устраиваемые при глубине залегания подземных вод до 4-5 м. В отличие от каменно-щебеночного водозабора их водоприемная часть выполняется из керамических, асбестоцементных, железобетонных, бетонных и пластмассовых труб, которые обсыпают фильтрующим материалом. В водоприемных трубах устраивают круглые и щелевые отверстия, расширяющиеся внутрь трубы, а в трубах больших диаметров — окна-ниши. В остальном устройство этого водозабора аналогично устройству водозаборов предыдущего вида. При использовании труб из пористого бетона и полимербетона не нужны фильтрующие обсыпки или достаточно устройства одного слоя.

Водозаборные галереи строят при глубинах залегания подземных вод до 6-8 м от поверхности при любых геологических и гидрогеологических условиях для крупных потребителей в ответственных системах водоснабжения. Галерею водозабора выполняют из сборных оваловидных или сводообразных железобетонных звеньев, имеющих высоту 1,2-2 м, с учетом возможности прохода по галерее. Лоток в нижней части при глубине не более 0,5 м и ширине 0,2—0,4 м обеспечивает сток собранной воды к месту ее сбора при скоростях, исключающих выпадение взвешенных частиц, Также используются водосборные галереи с водоприемными элементами из пористого бетона.

Водозаборная галерея

а — овоидального сечения с отверстиями в стенке; б—сводообразная; 1 — боковые отверстия для входа грунтовых вод; 2,5— крупный песок; 3,4 — соответственно гравийная засыпка и щебень; 6 — бревенчатое основание

Лучевые водозаборы — это система горизонтальных или наклонных скважин, которые собирают воду из водоносного пласта и отводят ее в центральную водосборную камеру (шахту), откуда ведется откачка. Водозабор этого типа является разновидностью шахтного колодца и устраивается как в маломощных пластах (до 5 м), так и в пластах мощностью до 20 м, кровля которых находится на глубине до 15-20 м от поверхности земли.

В зависимости от условий расположения лучевые водозаборы бывают различных типов: подрусловой (под дном реки с шахтой на берегу или в русле); береговой, когда водозабор находится на берегу недалеко от реки; комбинированный, когда водозабор размещается На берегу реки, а лучевые фильтры — в береговой зоне и под руслом; водоразделенный — при расположении водозабора вдали от открытых водоемов.

Лучевой береговой водозабор

1 — железобетонный шахтный колодец: 2 — глухая (не перфорированная) часть лучевых дрен; 3 — перфорированные стальные трубы; 4 — павильон с насосной станцией; 5 — насыпной грунт; 6 — плотный суглинок; 7 — песок и галька; 8 — глина

Лучевой водозабор, расположенный на берегу реки, состоит из бетонного шахтного колодца и системы горизонтальных скважин. Оптимальное число лучей принимают равным 3—7. При выборе основных параметров лучевого водозабора необходимо учитывать, что его дебит не пропорционален увеличению длины лучей. Увеличение приводит к росту гидравлических сопротивлений, уменьшающих дебит водозабора. Однако взаимовлияние лучей с ростом их длины уменьшается. Изменение диаметра лучевых дрен и наружного диаметра водосборного колодца оказывает меньшее влияние на дебит водозабора, чем изменение длины, числа и заглубления дрен.

В зависимости от способа устройства сборного колодца и расположения лучей в водоносном пласте они подразделяются на водозаборы с горизонтальными, наклонными восходящими и нисходящими и многоярусными скважинами. Они могут быть комбинированными, если предусматривается устройство как наклонных лучей — скважин, так и горизонтальных.

Приемный колодец, расположенный в центральной части водозабора, предназначен не только для приема воды и установки соответствующего насосного оборудования, но и для проведения работ по устройству лучей скважин. Обычно колодец устраивают опускным способом, а в особо тяжелых условиях — кессонным способом. Его высота зависит от глубины залегания водоупорного пласта, а также от глубины заложения лучей. Внутренний диаметр колодца принимается в пределах 1,5-6 м в зависимости от оборудования для устройства лучей и условий эксплуатации. Колодцы выполняют из сборного и монолитного железобетона, а для колодцев малых диаметров можно использовать стальные трубы.

Число лучевых скважин, их длина, направление и глубина расположения назначаются в зависимости от гидрогеологических, строительных, инженерных и эксплуатационных условий.

Существуют различные способы устройства горизонтальных лучей-скважин. Для большинства этих способов используется бестраншейный метод продавливания отдельных звеньев труб с помощью домкратных установок, размещаемых в шахте. Учитывая метод производства работ по прокладке дрен, не рекомендуется устройство лучевых водозаборов в водоносных грунтах из крупного галечника, с вкраплениями валунов или подверженных сильной кольматации.

Длину вдавливаемых звеньев, определяемую размерами шахты, принимают равной 1-2,5 м. Диаметр вдавливаемых труб составляет 50-300 мм, а полная длина луча — 5-80 м. Подъем воды из колодцев (шахт) лучевых водозаборов осуществляют горизонтальными или вертикальными насосами; кроме того, возможно использование вакуумных систем с подключением вакуум-насосов к устью горизонтальных скважин. Последнее особенно важно для водозаборов, работающих в грунтах с низкой водоотдачей и в маловодообильных пластах.

Источник

Расчет и конструирование лучевых водозаборов

Лучевые водозаборы представляют собой сооружения, состоящие из шахтных колодцев, системы горизонтальных скважин, выходящих из него радиально в виде лучей, и наземного павильона.

Конструкция лучевого водозабора

В записивости от условий питания и размещения на местности различают подрусловые, береговые и водораздельные лучевые водозабо­ры, применяемые для получения воды из мало­мощных пластов с высотой до 10м, залегающих на глубинах 15-20 м от поверхности земли. В процессе их сооружения строят вертикальную шахту диаметром до 6-10 м, с помощью мощ­ных домкратов производят внутри нее проходку горизонтальных скважин методом продавлива- ния, осуществляют опытные откачки из каждого луча и водозабора в целом. По сравнению со скважинами и шахтными колодцами лучевые водозаборы имеют следующие преимущества.

Захват и подъем воды осуществляется в од­ном месте. Все оборудование, контрольно-изме­рительная арматура и станции управления насо­сами располагаются в одном сооружении.

Возможность получения существенных де битов достигается за счет большого числа горизонтальных скважин, длина которых зависит от мощности водоносного пласта.

Увеличение поверхности фильтрации приводит к снижению скорости поступления воды в горизонтальные скважины, а это, в свою очередь, снижает потери напора и исключает возможность заливания шахты колодца мелкозернистым песком.

С помощью лучевых водозаборов можно получить очищенную грунтом воду, фильтровавшуюся через дно и берега поверхностных водоемов (рек, озер, искусственных водоемов).

Основными недостатками лучевых водозаборов являются: значительная трудоемкость сооружения шахт и горизонтальных скважин и возможные временные перерывы в подаче воды при авариях, так как одно сооружение выполняет функции водного резервуара чистой воды и насосной станции.

Источник

32. Лучевые водозаборы

Лучевыми водозаборами называют горизонтальные скважины (трубчатые фильтры), расходящиеся в виде лучей в водоносном пласте от непроницаемых шахтных колодцев (шахт). При сооружении лучевых водозаборов водоносный пласт полностью или частично прорезается шахтой, из которой бурят горизонтальные скважины, радиально расходящиеся в виде лучей. Шахта служит для сбора воды из скважин.

Лучевые водозаборы устраиваются при глубине залегания кровли водоносного пласта не более 10 м и мощности пласта менее 20 м. Их применение наиболее эффективно при заборе воды из маломощных водоносных горизонтов, когда вертикальные водозаборные скважины оказываются малопроизводительными, а также при использовании инфильтрационных вод (из реки и искусственных бассейнов).

Взависимости от расположения относительно источника питания выделяют следующие типы лучевых водозаборов (рис. 32.1):

Вразных гидрогеологических и инженерных условиях могут применяться следующие схемы лучевых водозаборов (рис.32. 2):

Многоярусные лучевые водозаборы в неоднородных в вертикальном разрезе водоносных пластах применяют для более полного захвата подземных вод. Устройство многоярусных водозаборов целесообразно также в мощных однородных пластах, когда один ярус лучей не обеспечивает необходимой производительности, а увеличение числа лучей в одном ярусе их длины и диаметра не даёт эффекта или невозможно технически.

Для увеличения водоприемной поверхности возможно устройство в стенках и днище водосборной шахты водоприёмных окон с заделкой их пористым бетоном.

Внутренний диаметр водосборного колодца принимается в пределах от 1,2-2 до 4-6 м в зависимости от метода устройства горизонтальных скважин и габаритов строительного и эксплуатационного оборудования.

Отметка дна водосборного колодца назначается на 0,5-1,5 м ниже уровня заложения горизонтальных скважин в зависимости от размещения водоподъёмного оборудования и контрольно-измеритель-ных приборов.

При производительности водозабора до 150-200 л/с и в благоприятных гидрогеологических и гидрохимических условиях колодец делается односекционным, а при большей производительности его делят на две секции.

Верх водосборного колодца должен быть не менее, чем на 0,5 м выше верхнего расчётного уровня воды поверхностного источника в месте расположения водозабора.

Горизонтальные лучевые скважины. Число, направление, глубина расположения и длина лучевых дренажных скважин принимаются в зависимости от конкретных гидрогеологических, строительных, инженерно-производствен-ных и эксплуатационных условий и должны соответствовать расположению наиболее проницаемых слоёв. При этом возможно наклонное размещение лучевых скважин (восходящих или нисходящих).

Водоприёмные лучи изготавливаются из стальных перфорированных или щелёванных труб со скважностью не более 20%. На концах лучей в колодце устанавливаются задвижки.

Проходка горизонтальных лучевых скважин в большинстве случаев осуществляется путём продавливания (возможно с вращением) отрезков (звеньев) труб и чаще всего с выбором грунта с забойной части скважины. При продавливании в колодце1 (рис. 32.4) устанавливаются домкраты 2. Предварительно в стенке колодца на проектной отметке в районе водоносного пласта предусматривают отверстия. При этом количество отверстий должно быть в 1,5-2 раза больше расчётного числа лучей (на случай замены или устройства дополнительных скважин для увеличения производительности водозабора). В отверстия вставляются отрезки труб 3, которые вдавливаются в водоносный слой домкратами. Отрезки труб (звенья) соединяются между собой при помощи сварки или резьбы, образуя луч. Длина звеньев от 0,5 до 2,5 м, диаметр от 50 до 500 мм.

Помимо домкратов может применяться вращательное, виброударное гидропогружное и другие виды горизонтального бурения.

Проходка горизонтальных скважин выполняется двумя основными способами:

вдавливание в грунт самих дренажных труб;

вдавливание в грунт обсадных труб, в которые вставляются дренажные трубы. После чего обсадные трубы извлекают.

Первый способ применяется преимущественно в разнозернистых песчано-галечных грунтах со средней крупностью частиц 0,5-50 мм. При этом прочность фильтровых труб должна быть достаточной для восприятия усилия домкрата.

Проходка с использованием обсадных труб применяется в мелкозернистых песчаных, супесчаных и суглинистых грунтах. Этот способ даёт возможность использовать разнообразные фильтры: тонкостенные стальные, в том числе с противокоррозионным покрытием, пластмассовые, асбестоцементные, гончарные, из пористых материалов и т. п.

При подборе фильтров горизонтальных лучевых скважин следует руководствоваться указаниями, относящимися к фильтрам вертикальных скважин и дополнительно учитывать особенности применяемого способа проходки.

Оборудование лучевых водозаборов состоит из водоподъёмной установки, соединительных всасывающих и напорных водоводов, задвижек и контрольно-измерительной аппаратуры.

Для подъёма воды из водосборного колодца могут применяться обычные и погружные центробежные насосы с горизонтальным или вертикальным расположением вала.

Обычные насосы устанавливаются на специальном перекрытии, расположенном внутри шахты или на плавучем устройстве (например, на понтоне). В любом случае расстояние от оси насоса до уровня воды должно быть меньше высоты всасывания насоса. Всасывающие патрубки насосов могут быть опущены под уровень воды в колодце, или могут подключаться непосредственно к концам скважин лучей. При этом в лучах создаётся пониженное давление, что способствует дополнительному притоку воды и увеличению производительности водозабора.

Глубинные насосы (в том числе и погружные) применяются при подъёме воды с глубины более семи метров. Наибольшее применение имеют погружные насосы марок ЭЦВ и ЭПН, которые устанавливаются под уровень воды в водосборном колодце.

Для контроля расхода и напора воды, поступающей из лучей, на каждом из них устанавливается водомерное устройство и пьезометр. Для контроля уровня воды в водосборном колодце он оборудуется уровнемером. Для учёта расхода воды, поступающего из водозабора, на напорных патрубках насосов устанавливаются расходомеры.

В напорных пластах дебит водозабора определяется по формуле

, (32.1)

где m – мощность пласта, м.

S – понижение уровня воды в лучевом водозаборе, м (для напорных пластов S_доп=(0,2…0,3)Н, для безнапорных S_доп=Н-(0,75…1,0)m),

H – напор воды в пласте, м.

k – коэффициент фильтрации водоносной порода, м/сут;

R – радиус влияния колодца, м;

r_э – эквивалентный радиус лучевого водозабора,

, м, (32.2)

где l – длина луча, м;

Понижение уровня при этом не должно превышать половину величины напора в слое.

Источник