Верхня частина Землі нагадує листковий пиріг: пласти піску змінюються шарами глини, нижче можуть знову залягати пе-скі, потім галечники, вапняки, пісковики, граніти і т. Д. У шарах «пирога» природа заклала начинку - корисні ис-копати: нафта, газ, воду. Для того щоб витягти їх, очевидний-но, вигідніше розташувати свердловину не вертикально, як це зазвичай робиться, а горизонтально, тоді вона зможе бути до-статочно довгою і буде захоплювати велику площу про-дуктівного пласта, яким би тонким він не був. В результаті нафтовики отримають більше нафти, а водопостачальники - більше води.
Водозабір горизонтального типу дозволяє експлуатується-вать зовсім малопотужні водоносні пласти, і особливо еф-фектівен, коли його розташовують поблизу річки, озера або по-дохраніліща. До речі, горизонтальні водозабори з'явилися значно раніше вертикальних. Вони виникли в країнах з посушливим жарким кліматом.
«Найдивовижніше спорудження для отримання води в пу-стине, - пише В. Н. Куній, - це, звичайно, підземні дере-ційний галереї - тунелі. У різних країнах їх називають по-різному: Кяризи, канат, фоггара і так далі. Але вони всюди в принципі однакові. Кяризів, мабуть, ніхто не рахував, але для Ірану, наприклад, - класичної країни кяризів - на-викликають цифру близько 30 тис. Сумарна ж довжина всіх під-земних виробок кяризів становить, ймовірно, близько 500 ти-сяч кілометрів ».
Особливістю Кяризи (інакше кяхріза) є дотепність-ве використання рельєфу місцевості (рис. 9). Зазвичай він будів-ится на Косогірному ділянці. В водоносному шарі влаштовує-ся водозбірна підземна штольня, укріплена каменем або деревом. За водозбірних ділянкою йде водопровідна га-Лері, ухил якої робиться меншим ухилу поверхні зем-ли. Завдяки цьому зібрана з грунту вода самопливом ви-водиться назовні і надходить в водозбірний канал або водойму. З поверхнею землі горизонтальну частину Кяризи, з'єднують вертикальні колодязі, які влаштовуються по довжині водо-паркану з інтервалом від 10 до 50 м. В процесі будівництва ці колодязі служать, так само, як, наприклад, у вугільних шахтах, для транспортування робочої сили, інструменту і вибрати-го грунту. Робочих під землю зазвичай опускають на мотузках, з їх же допомогою піднімають нагору бадді і відра з грунтом. Після завершення будівництва вертикальні колодязі ста-ють вентиляційними, оглядовими і ремонтними.
Будівництво сучасних горизонтальних водозаб-рів повністю механізовано. екскаватор викапиваеттран-
1 - водозбірна штольня; 2 - зодоотводящая галерея; 3 - водо-приймальний канал (водойму); 4 - оглядові колодязі; 5 - водоносний пласт
Шию, куди трубоукладач кладе водоприймальні (дренажні) труби, після чого проводиться їх зворотна засипка грун-те. Завдяки ухилу, вода по трубах стікає в водозбір-ний колодязь, а звідти подається насосом споживачеві. Водо-приймальня частина горизонтального трубчастого водозабору робиться з азбоцементних, керамічних, бетонних, чавун-них, сталевих, пластмасових, скловолокнистих або дру-гих труб. У верхній частині і з боків в трубах робляться щеле-ші або круглі отвори. Нижня частина труби (приблизно третина її висоти), по якій стікає вода, залишається без від-верст. Для невеликих водозаборів замість труб іноді застосовується кам'яно-щебенева дрена, що представляє собою призму з каменю і щебеню, покладену на дно траншеї. Завдяки великій пористості кам'яно-щебеневому дере-ни вода по ній стікає в водозбірний колодязь, як по тру-бе. Для великих водозаборів замість трубчастих дрен будують великі водозбірні галереї, які виконуються із збірних залізобетонних елементів з щілинними отверсти-ями або вікнами.
Однак які б конструкції підземних водозаборів не придумали інженери і вчені, вони обов'язково враховують головний принцип підведення води до водоприймальних отворів. Він полягає в тому, що крупність частинок фільтруючого мате-ріалу в безпосередній близькості від водозабору прини-мається рівною (або дещо більшою) розміром самих водо-приймальних отворів, а в видаленні від них назустріч потоку зменшується до розмірів частинок самого грунту в природний-ном стані. Це видно при розгляді конструкції гравійного фільтра, застосовуваного при влаштуванні водоза-борів в дрібнозернистих грунтах. Виглядає цей фільтр сле-дмуть чином: безпосередньо біля входу в трубу водоза-бору укладають найбільші гравійні частинки, слідом за ними кладуть шар дрібного гравію, а потім вже йдуть шари пе-ска з порядку спадання крупністю зерен (рис. 10). Таким чином, притікає до водозабору водоносного пласта вода снача-ла зустрічає на своєму шляху лабіринт дрібних пір і потім че-рез більші пори гравелисті шару потрапляє в водо-паркан. Такий пристрій забезпечує високу стійкість фільтра, в іншому випадку він би зруйнувався, струменя води вимили б пісок в порожнину водозабору, і ніщо не могло б їх утримати.
Гравійно-піщаний фільтр може влаштовуватися в один - два шари або робитися багатошаровим. Все залежить від крупно-сти і різнорідності навколишнього водозабір грунту. Якщо водозабірну трубу укладають в природному гравії, то ис-кусственний фільтр класти нема чого. А в разі мелкозерность-стого піску або супіски справа йде гірше. Особливо, коли грунт однорідний, т. Е. Що складається з частинок однаковою крупно-сти. У разнозерністимі грунті навіть якщо дрібні частинки від-миються в водоприймальну трубу, то великі (так званий ську-років грунту) завжди залишаться. В однорідному ж грунті ніщо його не утримує, яка прагне в водозабір вода підхоплення-кість піщані і глинисті частинки, змиває їх в дрену, заку-Поривай її. Перешкодою на шляху такого потоку і встає багато-
Мал. 10. Схема зворотного гравійно-пісочку фільтра
Алойний піщано-гравійний фільтр, який не допускає розмиву.
Але часто водопостачальники мають справу з такими умовами, що не тільки гравію, а й відповідного для фільтра піску знайти поблизу не можна. Доводиться замість гравійно-пес - чаного фільтра застосовувати труби з пористих матеріалів. Наприклад, з пористого бетону. Але, буває, і він не годиться - особливо, коли водоносний пласт складний пилуватим замулений-ним піском (пливуном, як кажуть будівельники). З таким грун-те боротися особливо важко: він дрібнозернистий, текучий і про-ладает такий поганий водоотдачей, що «віджати» з нього воду виявляється можливим лише через самі тонкопорістой фільтри, багато конструкцій яких ще тільки проходять ста-дию дослідження.
Іноді замість піщано-гравійних обсипок використовують різні місцеві матеріали: мох, губку, очерет, водорос-ли, траву та ін. Наприклад, дренажі, виконані з коротких гончарних трубок, в Прибалтиці часто перекривають мохом, ко-торий навіть в водонасичених суглинних грунтах служить прекрасним фільтром. Проціджений крізь його пори вода через стики між трубками надходить у внутрішню по-лость дрени і стікає в водозбірний колодязь.
Одним із серйозних недоліків горизонтальних водоза-борів є їх порівняно низька водозахватная спосіб-ність (т. О. Продуктивність, віднесена до одиниці довжини водозабору). Дійсно, забезпечити глибоке закладення горизонтального водозабору не вдається; відрити траншею на глибину і підтримувати від опливанія на час будів-ництва її укоси - справа далеко не проста. Не кажучи вже про те, що для 'якісної укладання водоприемной труби і гравійно-піщаної обсипання нерідко потрібно відкачувати з траншеї постійно надходить в неї воду, що теж годину-то буває важко. А раз глибоко розташувати водо-паркан не вдається - значить не можна і забезпечити досить великий напір води, з яким безпосередньо пов'язана продуктивність водозабору.
І ще один недолік горизонтального трубчастого водо-паркану: під час його експлуатації неминуче відбувається за-Сорен, замулення труб, їх корозія і відкладення солей. В від-відмінність від вертикальних водозаборів, відкрити зверху, очистити покладену під землею трубу нелегко. Особливо при її біль-шою довжині. Роблять це з допомогу вертикальних ремонтних і оглядових колодязів, і це зі всім не проста справа.
Верхня частина такої водозабірної стіни обладнає по-допріемнимі вікнами-фільтрами, а нижня являє со-бій водозбірний лоток. Профільтрувати через відпр-yoмние вікна водозабору, грунтова вода потрапляє в його водовідвідну лоткову частина, по якій стікає в водозбір-ний колодязь, де встановлений насос для відкачування. Зверху водо-паркан відкритий, як і простий шахтний колодязь або свердловина, і тому в процесі експлуатації його легко можна чистити.
Водозабір-стіна може опускатися в грунт непосредст-венно з поверхні і в принципі не вимагає риття спеці-альної траншеї і водовідливу. Занурення водозабору в грунт забезпечує нормальний сваезабойний капер, вібро - або гід - ропогружатель і т. П. Встановлений під землею поперек по-струму грунтових вод водозабір-стіна може грати роль свого-образної греблі, що перегороджує підземну річку і перехоплює воду.
Пальово-стійковий водозабір може успішно застосовуватися і в якості елемента тієї чи іншої споруди. Візьмемо для прикладу залізобетонну підпірну стінку, зміцнюючу берег. Якщо її виконати з порожнистих водозабірних блоків-сто-ек, то вона буде не тільки утримувати грунт від обвалу, але і дере-лося раніше надходить до неї грунтову воду. А це в свою оче-гу не тільки забезпечить водопостачання, а й, як видно з рис. 11, розвантажить саму підпірну стінку від гідростатічес-кого тиску, який чинить на неї грунтова вода (вме-сто великого Н - менше h).
Інший випадок - фундамент палі будівлі. Влаштований у вигляді порожнистої водозабірної стінки, він теж зіграє дренаж-