шахтні колодязі
Найпростішим спорудою для отримання підземних вод є шахтний колодязь.
Влаштовуючи колодязь, не слід, по можливості, використовувати близьку від поверхні землі грунтову воду (так звану верховодку), так як вона порівняно легко забруднюється і може стати причиною різних захворювань. Краще використовувати більш глибоку воду з водоносного шару, покритого зверху водонепроникним шаром (глини або суглинку), що оберігає підземний потік від забруднень. Колодязі влаштовують для добування підземних вод з глибини до 20-40 м.
При виборі місця для колодязя слід дотримуватись таких правил:
1) колодязі треба влаштовувати далеко від таких джерел забруднення, як обори, свинарники, стайні, лазні і т. Д. І не ближче, ніж 15-25 м. Від житлових і господарських будівель;
2) колодязь повинен бути розташований на піднесеному місці, щоб забезпечити вільний стік води;
3) на схилах ярів шахтні колодязі не слід влаштовувати внаслідок можливого зниження рівня підземних вод (в посушливі роки в колодязях може не виявитися води).
Кожен колодязь являє собою шахту, квадратної або круглої форми, яка нижньою частиною врізається в водоносний шар (горизонт). Діаметр шахтного колодязя зазвичай буває 1-1,5 м. А в деяких випадках його збільшують до 2-2,5 м. Стінки колодязя зміцнюють дерев'яним зрубом, залізобетонними кільцями, каменем або цеглою.
Чим глибше буде входити колодязь в водоносний горизонт, тим з більшим напором буде поповнюватися обрана з нього вода. Тому, щоб забезпечити достатній приплив і створити необхідний запас води, колодязь повинен бути заглиблений у водоносний горизонт не менше як на 1,5-2 м. (Рис. 1). Для створення потрібного запасу води, в водоносних горизонтах глибиною менше 1 м. Проходять шахтою весь водоносний шар і додатково влаштовують поглиблення (зумф) в нижчих водотривкому шарі, якщо товщина шару дозволяє зробити це поглиблення.
Мал. 1. А) Шахтний колодязь з бутового каменю товщиною 30-40 см. 1. Опорне кільце. 2. Пісок. 3. Розподільний кільце з кутового заліза 50 × 50 × 5 мм, 4. Настил з дощок товщ. 5 см. 5. Брусок 100 × 100 мм. 6. Вентиляційна труба. 7. Анкер діам. 20-30 мм. 8. Ходові скоби. 9. Стіна з бутового каменю. 10. Штукатурка цементним розчином 1: 2. 11. Настил з дощок. Б) Шахтний колодязь з цегли на цементному розчині. В) Шахтний колодязь із залізобетонних кілець
У випадках, коли приплив води з водоносного горизонту слабкий, а необхідно мати великий запас на випадок посиленого водорозбору, колодязь риють з таким розрахунком, щоб нижня частина була більш широкою. Після закінчення риття на дні колодязя влаштовують дерев'яний намет, а розширену частину над шатром після спуску зрубу заповнюють грунтом (рис. 2).
Мал. 2. А) Проходка колодязя шатром. Б) Пристрій нижній частині колодязя: 1. Великий хрящуватий пісок. 2. Гравій
Під час риття колодязя відкачування води виробляють баддями або насосом. Застосування насоса для відкачування води значно полегшує роботу, дозволяє заглибитися в водоносний горизонт і тим самим збільшити дебіт і запас води в колодязі.
Кріпити стіни колодязя треба міцно, строго по схилу, причому частини зрубу повинні бути добре підігнані один до одного для того, щоб витримати тиск грунту. Між зрубом і стінками колодязя можна залишати порожнеч. Зруб колодязя обов'язково виводять вище поверхні землі на 0,7-0,8 м .; зверху колодязь прикривають щільною, непроникною кришкою.
Після закінчення риття на дні колодязя треба влаштувати фільтр, щоб запобігти виносу частинок грунту з водоносного пласта. Фільтр складається з окремих шарів піску і гравію, товщиною кожен 0,2-0,4 м. Зерна піску і гравію кожного вищого шару повинні бути в 2-4 рази більші за нижчого. Таких шарів укладають два-три, причому верхній шар складається з гальки розміром 10-15 мм. У тому випадку, якщо вода надходить з пливунів, роблять дощате дно з просвердленими отворами, причому фільтр з піску і гравію влаштовують поверх дощатого дна.
Щоб уберегти колодязь від замулювання з боку стін (що зазвичай веде до зменшення дебіту), рекомендується застосовувати гравітаційний фільтр конструкції ВНІІГІМа. Це - найкращий фільтр, цілком виправдав себе на практиці; він надійно захищає від занесення водоносного грунту в колодязь з боку стін. Силою, яка протидіє виносу водоносного грунту в колодязь разом з водою, є сила ваги грунту, що розміщується в щілини зрубу (фільтра).
Криничний гравітаційний фільтр роблять з колод. Для цього в одному колоді вирубують трикутний гребінь, а в іншому - паз, схожий за зовнішнім виглядом на трапецію. Ланки спираються один на одного тільки в кутах; кінці колод лягають на залишені опорні майданчики. Між гребенем і пазом; при цьому залишається проміжок у вигляді поздовжньої щілини V-подібної форми, шириною 3 см. Кути вінців фільтра з'єднують в косу лапу. У нижній частині фільтру прикріплюють ніж, який полегшує проходку грунту спускним способом. Коли фільтр зібраний, засипають щілини. Половину щілини (через вихідні отвори в сторону колодязя) засипають дрібним гравієм, а іншу половину (через зовнішні отвори) - великим чи середньозернистими піском. При значній довжині фільтра, опускають його секціями (окремими частинами), довжиною 1,5-2 м. (Рис. 3).
Мал. 3. Колодязний гравітаційний фільтр з V-подібними отворами дерев'яної конструкції
Крім дерев'яного гравітаційного фільтра, можна застосовувати бетонні та залізобетонні гравітаційні фільтри. Залізобетонний гравітаційний фільтр збирають з невисоких кілець двох типів: одні кільця мають трикутні пази, а інші - гребені. Бетонний гравітаційний фільтр складається з кілець з отворами V-подібної форми, які виконуються при виготовленні кільця.
Навколо колодязя необхідно влаштувати "замок" з глини з метою оберегти колодязь від просочування забруднених поверхневих вод. Для цього навколо колодязя риють котлован шириною 0,75-1 м. І глибиною 1-2 м .; котлован засипають жирної глиною і щільно утрамбовують невеликими шарами. Навколо колодязя влаштовують підвищену майданчик з ухилом від колодязя. Майданчик цю замащівалась бруковим каменем або щебенем. Для стоку води від колодязя роблять відвідну канаву. Верхню частину колодязя виводять над землею на висоту 0,7 м. Для запобігання колодязя від забруднення його закривають дерев'яними відкидними щитами (кришками) або влаштовують над ним закриту будку.
Для провітрювання внутрішнього простору колодязя виводять назовні вентиляційну трубу.
У табл. 1 і 2 (на стор. 10) наведено витрата матеріалів для пристрою цегляних і бутових колодязів.
Табл. 1. Витрата матеріалів для цегляного шахтного колодязя діам. 1,5 м
Табл. 2. Витрата матеріалів для шахтного колодязя з буту діам. 1,5 м
Шахтні водозбори. Якщо необхідна витрата води не може бути забезпечений шляхом використання одного колодязя, влаштовують шахтні водозбори з декількох колодязів.
Дані для розташування колодязів в плані і їх взаємне відстань повинні бути встановлені в результаті гідрогеологічних досліджень.
Збір води з декількох колодязів здійснюється одним із таких способів:
1. При глибині динамічного рівня не більше 4-5 м. Збір води з окремих колодязів можна виробляти самопливними трубами, укладеними нижче динамічного рівня.
2. Воду з декількох шахтних колодязів викачують одним насосом через всмоктувальні розгалуження (лінії) і подають далі в мережу (рис. 4).
Мал. 4. Шахтний водозбір: 1. Шахтні водозбірні колодязі. 2. Усмоктувальні лінії. 3. Насос. 4. Повітряний ковпак. 5. Направляючий механізм-балансир. 6. Кришки колодязів. 7. Вентиляційні труби. 8. Засувки
3. Паралельно лінії колодязів прокладають сифон, від якого відокремлюються розгалуження до збірного колодязя. При цьому найвища точка сифонной лінії не повинна розташовуватися більш ніж на 6-7 м. Над найнижчим рівнем води в колодязі.
Зарядку сифонной лінії (відсмоктування повітря) виробляють за допомогою вакуум-насоса.
Вакуум-колодязі влаштовують для збільшення дебіту шахтного колодязя в водоносних пластах з слабкою водоотдачей. Відомо, що зі збільшенням діаметра колодязя його дебіт збільшується незначно. Тому підвищення дебіту треба здійснювати не шляхом збільшення розмірів шахти, а шляхом підвищення водовіддачі. Для цієї мети найвищий рівень води звичайного шахтного колодязя перекривають дощатим настилом з герметичним глиняним перекриттям, товщиною 0,75-0,9 м. Крізь перекриття пропускають всмоктувальну трубу з дотриманням герметичності. При роботі насоса і викачування води з такого колодязя утворюється вакуум, внаслідок чого колодязь більш інтенсивно заповнюється водою з водоносного пласта. Вакуум-колодязі можуть підвищити дебіт шахтного колодязя в 2-3 рази.