Водозаборные сооружения для подземных вод: каптажи, скважины и другие

Обзор водозаборных сооружений для добычи подземных вод

Видов водозаборных сооружений для добычи и использования подземных вод достаточно много. Это и классические колодцы и широко известные скважины, и редкие но иногда очень полезные горизонтальные или горизонтально-лучевые водозаборы.

В этом обзоре мы расскажем про несколько вариантов водозаборных сооружений для подземных вод и обсудим отдельные рекомендации по проектированию подобных сооружений.

Прием естественных выходов подземных вод (родников) осуществляют при помощи колодцев, которые могут выступать в роли стенок для нисходящих источников или дна для восходящих источников. В некоторых случаях для сбора используются каптажи-камеры, которые имеют некоторые отличия в конструкции.

Полезные ссылки:

• Новые статьи про бурение водозаборных скважин
• Обзор по теме исследования скважин на воду
• Обсуждаем отзывы про бурение водозаборных скважин
• Рекомендации по теме как самому пробурить скважину для воды
• Еще публикация по теме водозаборные сооружения для подземных вод

При наличии нескольких источников каптажи соединяются при помощи системы труб, которые обеспечивают сбор воды в общий колодец. В зависимости от условий рельефа могут использоваться различные схемы соединения. Если выход подземных вод выражен слабо, слив осуществляется при помощи дрены или аналогичной конструкции.

Допускается использование каптажей источников для постоянного использования выходов подземных вод. Структура пород при этом может быть различна.  

Собранная вода подается конечному потребителю. Если возможно обеспечить достаточный перепад высот, она подается в режиме самотека, без дополнительного оборудования. В противном случае устанавливается насос для обеспечения нужного давления.

Если необходима обработка воды (например, очистка от примесей), система сооружений дополняется соответствующими узлами. Компоненты могут устанавливаться на разных этапах сбора, в зависимости от назначения и параметров воды.

Что еще почитать:

• Рассказываем просто про бурение скважин для воды 
• Что важно знать про скважины на воду 
• Центральное водоснабжение для СНТ из 100 участков
• Про бурение скважин на воду в Александрове для частников и юрлиц

При необходимости обеспечить искусственное пополнение текущих запасов подземных вод в систему элементов добавляется сооружение для забора воды из источника пополнения. Также интегрируются инфильтрационные узлы и модули для предварительной подготовки воды (удаление взвешенных веществ). Только после этого вода поступает в водоносный пласт.

Окончательный выбор типа системы сбора воды осуществляется на основе различных факторов. Учитываются гидрогеологические и геологические особенности местности, требуемая производительность и финансовые затраты (строительство и дальнейшая эксплуатация всей системы).

Самый распространенный сегодня тип водозахватных устройств – классические скважины. Технология много лет успешно применяется при различных условиях пролегания водоносных пластов и в разных регионах. Глубина может составлять от 10 до 1000 метров и более. Если мощность водоносного пласта от 5 метров, допускается установка скважины на водоносный пласт с глубиной менее 10 метров. Предварительно проводятся все необходимые исследования и обоснования.

Установка шахтных колодцев допускается для работы с водоносными пластами, которые проходят на глубине не более 30 метров. При этом должны соблюдаться следующие условия:

• используется первый от поверхности земли безнапорный водоносный горизонт, мощность составляет менее 5 метров. В основе лежат рыхлые водообильные отложения (от песка до крупного галечника). Можно использовать для водоснабжения потребителей разного уровня, включая крупных;
• безнапорный водоносный горизонт имеет мощность более 5 метров при низкой водоотдаче (плывуны, тонкозернистый песок, суглинок и так далее). Потребность в воде покрывается за счет формирования нужного запаса в колодцах, отбор осуществляется с определенным периодом (для повышения воды до нужного уровня). Можно использовать для мелких потребителей (например, полевые станции или небольшие населенные пункты), если нет возможности использовать другие источники;
• напорный пласт имеет мощность более 5 метров при низкой водоотдаче. Также используется для обеспечения небольших потребителей, если отсутствуют другие варианты подключения.

Типы горизонтальных водозаборов:

• галерейные. Используются для извлечения воды из слоев, которые находятся на разной глубине. Перед внедрением предоставляется технико-экономическое обоснование выбора именно данного типа;
• трубчатые. Монтируются в открытой траншее и используются для доступа к подземным водам из первого от поверхности безнапорного горизонта с нижней границей до 8 метров.

В большинстве случаев водозаборы лучевого типа целесообразно применять при наличии водоносных пластов мощностью в диапазоне 3-20 метров. Они могут залегать как на глубине до 20 метров от дневной поверхности, так и возле поверхности земли или ниже дна водоема.

Можно использовать в песчано-галечниковых отложениях с содержанием валунов менее 10%. При этом доля фракций с размером более 70 мм не должна превышать 60%. Гидрохимическая среда должна полностью исключать кольматацию пород в области фильтра солями разного типа.

На этапе проектирования много внимания уделяется схеме размещения водозахватных узлов. Учитываются многие факторы, включая конечную эффективность получения воды и экономические затраты на монтаж и обслуживание коммуникаций и дополнительного оборудования.

Во многих случаях направление потока воды в водоносном слое принципиального значения не имеет и не учитывается в процессе работы над проектом. К примеру, если водоносный горизонт имеет региональное распространение, характеризуется небольшим уклоном и фациально выдержан. Компоновка может быть дискретной или линейной, однако специалисты всегда стремятся к компактности, насколько это позволяют гидрогеологические условия данной местности. Это влияет как на простоту обслуживания, так и на экономическую целесообразность использования.

В процессе первичного исследования может оказаться, что месторождение характеризуется неоднородностью свойств водоносного пласта. В этом случае скважины располагаются в местах с наибольшей водопроводимостью. В качестве фактора могут учитываться водопроницаемость, закарстованность, текущая мощность, трещиноватость пород и так далее.